北京樂真科技有限公司
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閱讀：450發(fā)布時間：2011-3-21
直流電流源廣泛應用于電子參數測量，具有高準確度和高穩(wěn)定度的精密直流電流源則在電阻/電阻率測量、光電元件如LED和半導體激光器測試，以及工業(yè)4—20mA電流環(huán)變送等高精度應用中用于確保測量的高可信度。
市場上的精密直流電流源根據設計結構劃分為兩種主要類型，數字表頭監(jiān)測的傳統型和內部具有微處理器的現代儀器。二者zui顯著的區(qū)別在于，微處理器型產品，例如樂真科技的F2000精密直流電流源，其輸出電流可按預先設置的數值輸出，這種預先設置通常通過鍵盤輸入設定值完成，而數字表頭監(jiān)測型產品則必須通過調節(jié)電位器旋鈕使輸出電流的監(jiān)測值緩慢接近并達到設置值。
盡管這兩種類型的電流源核心模擬電路很類似，但設計結構的差異仍然使二者在性能和可操作性上顯示出明顯的差別。以F2000為例，這些不同點主要體現于以下方面：
（1）輸出電流穩(wěn)定度和可重復性
F2000的輸出電流由使用者通過鍵盤輸入至微處理器，并由微處理器控制下的DAC執(zhí)行。相對調節(jié)電位器觀測表頭的操作方式，這一過程中的不確定因素更少，并且不存在模擬電路環(huán)節(jié)中的機械觸點，因此具有更高的輸出電流穩(wěn)定度和可重復性。數字表頭監(jiān)測型產品必須依靠調節(jié)電位器旋鈕完成設置過程，在人手調節(jié)過程中，可能由于操作者自身而出現更多的偶然因素導致低可重復性。此外由于電位器為機械元件，其旋轉位置可能由于內部應力而呈現長期的微弱變化，并導致輸出電流的長期連續(xù)漂移，這在精密電流源的應用場合中通常是不可接受的問題。這一問題在F2000中通過無機械觸點的DAC得到解決。
（2）輸出電流調節(jié)
數字表頭監(jiān)測型電流源一般具有粗調和細調兩個電位器旋鈕，這種組合的調整細度比通常設置為100:1，以兼顧粗調所需的跨度和細調的細度。F2000提供一種更為靈活的調節(jié)方式。首先，電流可通過直接輸入數值直接設置完成，而微調時，F2000更在每個設置數值位均提供加/減1的微調能力，既提供由1:1至10000:1可配置的微調細度比。在需要準確大步進粗調以及精細微調的場合，這種調節(jié)方法可提供旋轉電位器旋鈕無法達到的方便性，并具有快得多的操作速度。
（3）輸出端狀態(tài)的控制
可控的輸出端狀態(tài)可實現開機更換負載等便利功能，更換負載前將電流源輸出端設置為高阻狀態(tài)，并在負載更換完成后重新設置輸出端為正常輸出狀態(tài)。雖然控制輸出端狀態(tài)在電路上很容易實現，但卻只能在內部配置微處理器的產品中有效實現。zui重要的原因在于，一旦進入高阻狀態(tài)，輸出電流為零，表頭監(jiān)測型電流源的表頭將無法顯示設置值，從而無法在輸出端高阻狀態(tài)下設置輸出電流，因此這種結構的產品一般不提供輸出端狀態(tài)控制功能，必須關機更換負載。基于同樣的原因，即使在開機時刻，負載也不得不承受不可控制的上電沖擊。
配備微處理器的F2000則*不存在這一問題。無論輸出端狀態(tài)如何，設置值總保存在微處理器的內存中，并顯示在液晶顯示器中，從而可隨時設置輸出電流。開機上電過程中，F2000的輸出端始終保持高阻狀態(tài)，從而有效避免上電沖擊對負載的損傷。
（4）鉗位電壓指示和報警
如同電壓源有zui大輸出電流的限制，電流源也存在zui大輸出電壓，即開路電壓限制，并且在接近開路電壓時輸出電流準確度可能下降。因此有必要在輸出電壓達到開路電壓之前發(fā)出可由操作者獲知的提示。
為保證輸出電流準確度，通常設置一稍低于開路電壓，例如低于其2V的電壓值為鉗位電壓，并在輸出電壓達到或超過此電壓時發(fā)出鉗位指示。鉗位指示一般為閃爍報警，視覺提示操作者此時輸出電流可能無法達到額定準確度。但在某些應用中，操作者無法始終保持對電流源的視覺關注，但又必須保證輸出電流準確，例如生產過程中手工檢測線的情形，檢測員必須將精力集中于對被測物的連接以保證操作的正確性和速度。針對于此，F2000在閃爍指示之外，還提供可選擇的聲訊報警。聲訊報警可以需要開啟，并可在須保持安靜的實驗環(huán)境中關閉。
（5）關機后的設置值保持
很多應用中，精密電流源的輸出電流長期設置于某一固定值上，操作者希望關機后保持這一設置值，以避免重新開機后的重復設置。這種功能通常被認為是表頭監(jiān)測型產品的強項，電位器的機械旋轉位置具有固有的保持性。
現在，內部配置微處理器的F2000可以做得更好。F2000內部的非易失性存儲器將保存關機前的zui后設置值，并于再次開機時自動恢復。不僅于此，F2000保存的設置值在關機期間無法意外更改，而表頭監(jiān)測型產品的電位器旋鈕則極可能被非法操作者無意轉動，并可能在在此開機后向負載輸出過大的電流導致負載損毀，而且這一情況在電流卻使輸出之前在表頭監(jiān)測型產品的表頭上無法觀測到，因而無法有效避免。F2000開機后，輸出端總是首*入高阻狀態(tài)，使操作者可以在*確認設置無誤后才向負載提供電流。與鉗位電壓聲訊報警類似，F2000的設置值保持功能也可關閉，此時開機后的設置值固定為零。
（6）工業(yè)4—20mA電流環(huán)變送應用
在電流環(huán)應用中，低于4mA的電流信號屬無效信號，但用于檢測斷線故障。F2000提供一種專門的電流環(huán)模式。在此模式下，可設置的zui低電流為4mA，zui高電流為20mA，從而避免超出電流環(huán)工作電流范圍的輸出電流對受控設備的無效操作。此外F2000還可通過控制輸出端狀態(tài)模擬斷線故障，從而為用戶提供功能完整的4—20mA電流環(huán)變送檢測方案。
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