北京乐真科技有限公司
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阅读：429发布时间：2011-3-21
直流电流源广泛应用于电子参数测量，具有高准确度和高稳定度的精密直流电流源则在电阻/电阻率测量、光电元件如LED和半导体激光器测试，以及工业4—20mA电流环变送等高精度应用中用于确保测量的高可信度。
市场上的精密直流电流源根据设计结构划分为两种主要类型，数字表头监测的传统型和内部具有微处理器的现代仪器。二者zui显著的区别在于，微处理器型产品，例如乐真科技的F2000精密直流电流源，其输出电流可按预先设置的数值输出，这种预先设置通常通过键盘输入设定值完成，而数字表头监测型产品则必须通过调节电位器旋钮使输出电流的监测值缓慢接近并达到设置值。
尽管这两种类型的电流源核心模拟电路很类似，但设计结构的差异仍然使二者在性能和可操作性上显示出明显的差别。以F2000为例，这些不同点主要体现于以下方面：
（1）输出电流稳定度和可重复性
F2000的输出电流由使用者通过键盘输入至微处理器，并由微处理器控制下的DAC执行。相对调节电位器观测表头的操作方式，这一过程中的不确定因素更少，并且不存在模拟电路环节中的机械触点，因此具有更高的输出电流稳定度和可重复性。数字表头监测型产品必须依靠调节电位器旋钮完成设置过程，在人手调节过程中，可能由于操作者自身而出现更多的偶然因素导致低可重复性。此外由于电位器为机械元件，其旋转位置可能由于内部应力而呈现长期的微弱变化，并导致输出电流的长期连续漂移，这在精密电流源的应用场合中通常是不可接受的问题。这一问题在F2000中通过无机械触点的DAC得到解决。
（2）输出电流调节
数字表头监测型电流源一般具有粗调和细调两个电位器旋钮，这种组合的调整细度比通常设置为100:1，以兼顾粗调所需的跨度和细调的细度。F2000提供一种更为灵活的调节方式。首先，电流可通过直接输入数值直接设置完成，而微调时，F2000更在每个设置数值位均提供加/减1的微调能力，既提供由1:1至10000:1可配置的微调细度比。在需要准确大步进粗调以及精细微调的场合，这种调节方法可提供旋转电位器旋钮无法达到的方便性，并具有快得多的操作速度。
（3）输出端状态的控制
可控的输出端状态可实现开机更换负载等便利功能，更换负载前将电流源输出端设置为高阻状态，并在负载更换完成后重新设置输出端为正常输出状态。虽然控制输出端状态在电路上很容易实现，但却只能在内部配置微处理器的产品中有效实现。zui重要的原因在于，一旦进入高阻状态，输出电流为零，表头监测型电流源的表头将无法显示设置值，从而无法在输出端高阻状态下设置输出电流，因此这种结构的产品一般不提供输出端状态控制功能，必须关机更换负载。基于同样的原因，即使在开机时刻，负载也不得不承受不可控制的上电冲击。
配备微处理器的F2000则*不存在这一问题。无论输出端状态如何，设置值总保存在微处理器的内存中，并显示在液晶显示器中，从而可随时设置输出电流。开机上电过程中，F2000的输出端始终保持高阻状态，从而有效避免上电冲击对负载的损伤。
（4）钳位电压指示和报警
如同电压源有zui大输出电流的限制，电流源也存在zui大输出电压，即开路电压限制，并且在接近开路电压时输出电流准确度可能下降。因此有必要在输出电压达到开路电压之前发出可由操作者获知的提示。
为保证输出电流准确度，通常设置一稍低于开路电压，例如低于其2V的电压值为钳位电压，并在输出电压达到或超过此电压时发出钳位指示。钳位指示一般为闪烁报警，视觉提示操作者此时输出电流可能无法达到额定准确度。但在某些应用中，操作者无法始终保持对电流源的视觉关注，但又必须保证输出电流准确，例如生产过程中手工检测线的情形，检测员必须将精力集中于对被测物的连接以保证操作的正确性和速度。针对于此，F2000在闪烁指示之外，还提供可选择的声讯报警。声讯报警可以需要开启，并可在须保持安静的实验环境中关闭。
（5）关机后的设置值保持
很多应用中，精密电流源的输出电流长期设置于某一固定值上，操作者希望关机后保持这一设置值，以避免重新开机后的重复设置。这种功能通常被认为是表头监测型产品的强项，电位器的机械旋转位置具有固有的保持性。
现在，内部配置微处理器的F2000可以做得更好。F2000内部的非易失性存储器将保存关机前的zui后设置值，并于再次开机时自动恢复。不仅于此，F2000保存的设置值在关机期间无法意外更改，而表头监测型产品的电位器旋钮则极可能被非法操作者无意转动，并可能在在此开机后向负载输出过大的电流导致负载损毁，而且这一情况在电流却使输出之前在表头监测型产品的表头上无法观测到，因而无法有效避免。F2000开机后，输出端总是首*入高阻状态，使操作者可以在*确认设置无误后才向负载提供电流。与钳位电压声讯报警类似，F2000的设置值保持功能也可关闭，此时开机后的设置值固定为零。
（6）工业4—20mA电流环变送应用
在电流环应用中，低于4mA的电流信号属无效信号，但用于检测断线故障。F2000提供一种专门的电流环模式。在此模式下，可设置的zui低电流为4mA，zui高电流为20mA，从而避免超出电流环工作电流范围的输出电流对受控设备的无效操作。此外F2000还可通过控制输出端状态模拟断线故障，从而为用户提供功能完整的4—20mA电流环变送检测方案。
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