3  硬件模块的设计

    硬件的设计与系统的简单和稳定有关,我们需要根据专业的知识技能进行硬件设计,逐渐形成系统的框架。 

3。1 稳压电源电路的设计  文献综述

    本电路需要多个电源,单片机使用+5V稳压电源,A/D转换器、D/A转换器、运放等需要±15V稳压电源。电源虽然简单,但在高精度的电路系统中,稳压电源有着至关重要的作用。在进行研究后得出以下方案。 

    如图3。1所示,本电源先通过变压器电压变换隔离,桥式全波整流,电容滤波,再通过三端固定输出集成稳压器产生稳定电压+15V,-15V,+5V,稳压器内部电路由恒流源,基准电压,取样电阻,比较放大,调整管,保护电路,温度补偿电路等组成。为了改善纹波特性,在输入端加接电容。为了改善负载的瞬态响应,在输出端加接电容。 

    采用三端集成稳压器7805、7815、7915分别得到+5V和±15V的稳定电压,再外对OP07加大功率场效应管构成扩流电路,可以提供200mA的上限电流。利用该方法实现的电源电路简单,工作稳定可靠。稳压电源在实物上设计上是必不可少的部分,但在运用Proteus仿真时为了简化电路,此模块用软件自带的励磁电压代替。

图3。1  稳压电源电路

3。2  恒流源电路的设计   

    方案一：采用集成稳压器运放构成的线性恒流源。如图3。2所示,D/A输出电压作为恒流源的参考电压,运算放大器U1与晶体管Q1,Q2组成的达林顿电路构成电压跟随器。利用晶体管平坦的输出特性即可得到恒流输出。由于跟随器是一种深度的电压负担亏电路,因此电流源具有较好的稳定性。本电流源的稳定度优于0。5%。为了提高稳定度,Rs采用大线径康铜丝制作,康铜丝温度系数很小,大线径可以使其温度影响减至最小。U1采用精密运算放大器OP37A,该放大器有调节零点漂移的功能,Q1采用9014大倍数大约为400。Q2采用低频功率管3DD15,他的放大倍数为10～20倍,漏电流很小。Q1的加入是为了增加复合管的放大倍数。