键控数显恒流恒压源电路

　　数字键控电路主要由同步十进制加／减计数器74LS192电路组成，该电路分别连接一只”+”、”一”按钮开关，按下“+”或“一”

　　按钮，可实现数字的加1或减1的功能，产生的十进制数由管脚以BCD码的方式输出。这里采用一个计数器对应控制一个数据字，若为两位数就用两只74LS192，三位的话就用三只，使数据的设置、调试都非常方便。

　　数据的显示使用BCD-7端译码驱动器CD4511来完成，它的4位BCD输入端直接与74LS192的BCD输出端连接，将键控产生的BCD十进制码转换为7段显示码后驱动LED数码管显示出对应的十进制数字。要把设定的数字量用模拟量输出，需要进行数模转换，这里没有使用DAC0832之类的现成集成电路实现这个功能，采用了原始而简单的运放加电阻的电路来实现。

　　数模转换电路由四只电阻及运放放大电路NE5532-A等组成，它实际上是一个变形的反相加法器电路，见上图，这里我们巧妙的利用74LS192产生的BCD码，让每4只电阻按2R关系组合为一组，通过加法器，可把输入端的数字信号转换为O～9几个数的模拟电压信号。每一个74LS192计数器和4个电阻可以组成一位数，改变RO的值，使其互为10倍关系，就可以用这种方法组成多位十进制的数码显示D/A转换组合。

　　如取R0=200kΩ，则其余三个电阻分别为400 kΩ，800 kΩ，1.6MΩ等，把它接入同一个加法器，输出的模拟电压量就增加了小数位。也可通过改变Rf值来改变模拟电压的转换值，电路中增加这样一个切换开关，可以改变电压显示的量程，上图电路中的S1就起这样的作用。

　　设计的电路用PROTEUS软件进行仿真，效果和设计结果基本一致，上图是仿真效果图。

　　需要说明的是，要获得比较准确的D/A转换数值，电路对接入的4只电阻有很高的精度要求，我们要得到这样的电阻实际上有困难，但可以通过其他途径解决：把用电阻值小一些的固定电阻与可调电阻串联起来，然后通过细心调整，来获得我们需要的电阻值。事实上，74LS192的BCD输出端输出的电压也并非4V，也是通过调整Rf的方法，使输出的模拟电压Vol与键入的数值量一致的。

　　电路中的运算放大器NE5532-B与场效应三极管构成了极性转换和恒流恒压电路，运放NE5532-B的连接方法一方面实现了输出电压的极性反向，还实现了恒流和恒压功能。

　　做恒流源时，双刀双掷开关S2与R16连接，恒流负载RL2经场效应三极管的D极接入。

　　由运算放大器虚短和虚断原理，V+=V-，1-=0。这里，运算放大器IC5B的同相端接地，V+=V-=0，IR13+IR15=0有：-IR13=-VOl/R13=IR15=VR16,Rl5;VR16= -V01 R15/R13取R15=R13,就有VR16= -Vo1。这表明，作用在R16上的电压是由Vo1决定的，与负载RL没有关系（一定范围以内），其负载上的电流为：1L≈IR16=-R01/R16 0电阻R15对R16有分流作用，但只要R15的值取得足够大，对R16的分流作用就可以被忽略。下图是仿真示意图。

　　做恒压源时，双刀双掷开关S2左打，场效应三极管的D极直接与电源正极连接，负载从VT的S极接入，此时，同样有：VL1=-Vo1 R15/R13取R15=R13，有VL1=-Vo1。这部分电路也用PRO-TEUS软件进行了仿真，效果和设计结果一致，下图是仿真效果图。

　　元件选用

　　要使设计制作的电路正常工作，安装前，元件的选用非常重要，二极管VD1～VD8在电路中起在隔离作用，将74LS192输出的高电平信号传递给运放参加加法运算，低电平时，将运放与74LS192的输出端隔开，不然，加法器运算会混乱。

　　安装时，注意选用稳定性高，漏电流小的二极管，如1N4148就不错，运算放大器要求精度高，零飘小，这里选用了NE5532运算放大器，它的管脚和很多高精度双运放相同，方便试验比较。三极管采用功率场效应三极管，选用时主要考虑实际应用中需要的电流电压输出情况，电流较大时，除了对VT有较大电流和功率要求外，对供电电源的功率、电压也有一定的要求，如对5欧的负载，当需要输出的恒流电流为3A时加上采样电阻1欧共6欧电阻，不算三极管上的电压降，共产生的电压降也是18V，供电电源至少要大于这个电压值，不然，恒流效果会打折扣。

　　电路安装调试

　　本电路的调试是电路成功的关键，这是和用DAC0832之类DA转换元件制作这类电路不一样的地方。首先，在安装元件时注意，电路中R9~R16不能只用固定电阻，要用固定电阻加可调电阻组合而成。如200kΩ的电阻，用180kΩ的固定电阻加一只30kΩ的可调电阻来合成。

　　调试过程其实很方便，电路安装完成，检查无误后，先不用连接负载，在U5A的1脚接入一只电压表，接通电源，按个位数的加一键或减一键，让被调的数码管分别显示1、2、4、8等几个数，调R9—R12,使电流表对应显示0.10V，0.20V，0.40V，0.80V，所显示的数小数后的第二位可能不为0，但尽量让其接近0，其他数字的显示都是这几个数叠加的结果，由于积累作用，个别合成数的显示会出现一点偏差，这可以有针对性的对相关显示数进行一些细调。

　　当调试数值达不到所需要的数值时，需要调调反馈电阻，图1中的RP1或RP2。这时往往会收到意想不到的效果。个位调好后，再用相同的方法，调整十位，调试完成后，就可以带负载进行恒流源与恒压源的试验了，下图是实际测试照片。

　　本电路通过档位开关切换，可输出的恒流电流范围为0.01A~3A，恒压范围为0.01V~9.9V，稍作改进，可以输出0.01—19.9V的电压，数字中小数点的标定也可通过另设开关驱动数码管的db段码来实现。

　　本电路用传统但也很新颖的方法实现了键控数显恒流恒压源的设计，对设计调试的关键步骤进行了详细介绍，对于需要设计制作电源而暂时还不具备单片机开发条件的电子技术人员无疑提供了一个实用可行的解决方案，也特别适合正在学习模拟电路和数字电路的大学生朋友，通过对本电路的学习，进一步加深对模电数电的认识和理解，为下一步深入学习电子电路打下了很好的基础。

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