调频电流源技术的研究

1.2 低通滤波器

DDS 技术的原理是将存储在ROM中的正弦曲线采样点读取并经过转换与平滑滤波后输出连续的正弦波信号.由于采样点的个数以及量化误差都会生成噪声信号,DDS 输出的模拟信号必须经过低通滤波器以滤除附加在较低频率信号上的高频数字伪信号.本设计中采用OPA603构成一个二阶的巴特沃斯低通滤波器,该低通滤波器的外围电路简单易实现.本文设计的截止频率为1 MHz的巴特沃斯低通滤波器电路如图5所示.

该低通滤波器的截止频率的计算公式为:

取R=1.5 kΩ,C=100 pF,根据公式可得:

1.3 电压-电流转换

在该设计中使用改进型的Howland 电流泵将正弦电压信号转化为正弦电流信号.Howland 电流泵原理图如图6所示.

电流泵的输出电阻Ro = ∞ .常规的电压转换为采用的是并联电流负反馈电路,此电路输出电压柔性较差,电压输出效率低,因为取样电阻要占掉很大一部分的电压,并且常规的压控电流源不能实现一端接地,这也是并联电流负反馈本身的缺陷.如图7所示,改进型的Howland 电流泵,具有较高的输出电压柔性,并且另一端可以接地,较常规的Howland 电流泵的是,引入了两个反馈电流,这样便于电阻的筛选,并且在一定程度上抑制了由于电阻不匹配而引起的振荡现象.

2 仿真结果

通过几组不同的实验来验证系统的工作指标.

在改变负载的情况下,测量系统的电流值,DDS输出一个Vp=2 V,f=100 kHz的正弦波,用交流电流表来检测,输出结果为有效值,结果如表1所示.用同一个负载进行测试,改变输出电压的频率值,峰值不变,用交流电流表来检测,输出结果为有效值,结果如表1所示.

3 结语

本文设计的调频电流源采用DDS 芯片AD9852,频率设置快速方便灵活,信号幅度可调;低通滤波器使用芯片OPA603,滤除杂波信号以及高频信号,使得信号纯度更高;改进的Howland 电流泵可得到稳定的交流电流信号.本设计还有需要改进的地方,随着频率的变化输出的电流值也在变化,这一缺点会影响电流源的工作精度,有待改进.