一种将数字量转换为电阻输出的电路的制作方法

本发明涉及一种将数字量转换为电阻输出的电路。

背景技术：

目前，在需要将数字量转换成电阻时，常规的方法都是采用多个电阻与继电器进行串并联方式获得不同的电阻；采用该方法的电路板体积大，分辨率不够，且电阻阻值变化不连续。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种将数字量转换为电阻输出的电路，该电路产生的电阻输出信号不受电流变化影响，输出稳定、连续可调。

为实现上述目的，本发明提供了一种将数字量转换为电阻输出的电路，包括：数模转换模块、反相放大模块、电压比较模块和采样测量模块；

数模转换模块包括微控制器、数模转换器和第一运算放大器，数模转换器的数据接口与微控制器连接，数模转换器的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接；第一运算放大器的输出端与反相放大模块的反相输入端连接；反相放大模块的输出端与电压比较模块的反相输入端连接；

电压比较模块包括第二运算放大器和开关管，第二运算放大器的同相输入端与开关管的输出端连接，第二运算放大器的输出端与开关管的控制端连接。

采样测量模块包括第三运算放大器和采样电阻，采样电阻的一端与开关管的公共端连接，采样电阻的另一端接地；第三运算放大器的同相输入端与开关管的公共端连接，第三运算放大器的反相输入端接地，第三运算放大器的输出端与数模转换器的基准输入端连接。

与现有技术相比，本发明公开的将数字量转换为电阻输出的电路，通过改变数模转换器的输出电压来调节开关管的公共端与公共端间电压电压，从而改变开关管的输出端和控制端之间的电阻，该电路产生的电阻输出信号不受电流变化影响，输出稳定、连续可调。

根据本发明另一具体实施方式，数模转换模块进一步包括第一电容，第一电容的一端连接第一运算放大器的反相输入端，第一电容的另一端连接第一运算放大器的输出端；第一运算放大器的同相输入端接地。

根据本发明另一具体实施方式，反向放大模块包括第四运算放大器、第一电阻和第二电阻，第四运算放大器的反相输入端经第一电阻与第一运算放大器的输出端连接；第四运算放大器的同相输入端接地；第二电阻的一端连接第四运算放大器的反相输入端，第二电阻的另一端连接第四运算放大器的输出端。

根据本发明另一具体实施方式，第一电阻和第二电阻的阻值相等。

根据本发明另一具体实施方式，电压比较模块进一步包括第三电阻，第三电阻的一端与第二运算放大器的输出端连接，第三电阻的另一端与开关管的控制端连接。

根据本发明另一具体实施方式，开关管为场效应管。

根据本发明另一具体实施方式，采样测量模块进一步包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，第三运算放大器的反相输入端经第四电阻接地；第五电阻的一端与第三运算放大器的反相输入端连接，第五电阻的另一端与第三运算放大器的输出端连接；第三运算放大器的输出端经第六电阻与数模转换器的基准输入端连接。

根据本发明另一具体实施方式，采样测量模块进一步包括第二电容，第二电容的一端与数模转换器的基准输入端连接；第二电容的另一端接地。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是实施例1提供的电路的电路图；

图2是实施例1提供的电路中数模转换器的工作电路图。

具体实施方式

实施例1

参见图1，是本实施例提供的将数字量转换为电阻输出的电路的电路图。该电路包括：数模转换模块1、反相放大模块2、电压比较模块3和采样测量模块4。

数模转换模块1包括微控制器11、数模转换器U1、第一电容C1和第一运算放大器A1，数模转换器U1的数据接口与微控制器11连接；数模转换器U1的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接；第一电容C1的一端连接第一运算放大器的反相输入端，第一电容C1的另一端连接第一运算放大器的输出端；第一运算放大器的输出端与反相放大模块的反相输入端连接。

本实施例中，数模转换器U1选用ADI公司的AD5543，AD5543是16位、低功耗、电流输出、小尺寸数模转换器U1(DAC)，设计采用5V单电源供电，并在±10V乘法基准电压下工作。满量程输出电流由所施加的外部基准电压(VREF)决定。与外部运算放大器一起使用时，内部反馈电阻(RFB)支持R－2R和温度跟踪，以便进行电压转换。串行数据接口利用串行数据输入(SDI)、时钟(CLK)和芯片选择(CS)引脚，提供高速、三线式微控制器11兼容型输入。

参见图2，图2是本实施例提供的电路中数模转换器U1的工作电路图；AD5543的基本工作电路如图2，在运放输出端得到与数字量相对应的输出电压，Vout＝－Vref*D/65536。D为由微控制器11输入的数字量，D的取值范围是0－65535。

反向放大模块包括第四运算放大器A4、第一电阻R1和第二电阻R2，第四运算放大器A4的反相输入端经第一电阻R1与第一运算放大器的输出端连接；第四运算放大器A4的同相输入端接地；第二电阻R2的一端连接第四运算放大器A4的反相输入端，第二电阻R2的另一端连接第四运算放大器A4的输出端。反相放大模块的输出端，即第四运算放大器A4的输出端与电压比较模块的反相输入端连接；

本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。

电压比较模块包括第二运算放大器A2、第三电阻R3和开关管Q1，开关管Q1为场效应管，开关管Q1的控制端、公共端及输出端，分别对应于场效应管的栅极、源极、漏极，第二运算放大器A2的同相输入端与开关管Q1的漏极连接，第二运算放大器A2的输出端经第三电阻R3与开关管Q1的源级连接。

采样测量模块包括第三运算放大器A3、采样电阻R9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二电容C2，采样电阻R9的一端与开关管Q1的源极连接，采样电阻R9的另一端接地；第三运算放大器A3的同相输入端与开关管Q1的源极连接，第三运算放大器A3的反相输入端接地，第三运算放大器A3的输出端与数模转换器U1的基准输入端连接。第三运算放大器A3的反相输入端经第四电阻R4接地；第五电阻R5的一端与第三运算放大器A3的反相输入端连接，第五电阻R5的另一端与第三运算放大器A3的输出端连接；第三运算放大器A3的输出端经第六电阻R6与数模转换器U1的基准输入端连接。第二电容C2的一端与数模转换器U1的基准输入端连接；第二电容C2的另一端接地。

本实施例提供的将数字量转换为电阻输出的电路的工作原理如下：

采样电阻R9，用于监测外部测量电路的激励电流I，第三运算放大器A3、第四电阻R4和第五电阻R5构成信号放大电路，第三运算放大器A3的输出电压Vo4经过第六电阻R6、第二电容C2滤波后连接到数模转换器U1的基准输入端Vref，Vref＝I*R9*(R5+R4)/R4。

由微控制器11输入的数字量D，经过数模转换器U1和第一运算放大器A1转换后，得到与数字量D和Vref相对应的电压Vo1，Vo1与Vref的正负极性相反，Vo1＝－Vref＊D/65536。

第四运算放大器A4、第一电阻R1、第二电阻R2组成反相放大器，因为第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相等，放大倍数为－1。Vo2＝－Vo1＝Vref*D/65536。

第二运算放大器A2与第三电阻R3、开关管Q1组成电压比较模块。第二运算放大器A2的同相输入端为Vr+，反相输入端为Vo2。当Vr+＞Vo2时，第二运算放大器A2的输出为高，开关管Q1的栅极G、源极S极之间电压变大，漏极D、源极S极之间的电阻变小，Vr+也变小；当Vr+＜Vo2时，第二运算放大器A2的输出为低，开关管Q1的栅极G、源极S极之间电压变大，Vr+也变大。始终保持Vr+＝Vo2＝Vref＊D/65536。

因为Vref＝I*R9*(R5+R4)/R4，所以Vr+＝I*R9*(R5+R4)/R4*D/65536。并且Rout＝Vr+/I，进行公式变换，得到Rout＝R9*(R5+R4)/R4*D/65536。Rout只与R9、R4、R5和数字量D有关系，与电流I无关，不管I怎么变化，Rout都是稳定的。

本实施例提供的将数字量转换为电阻输出的电路，通过改变数模转换器U1的输出电压来调节开关管Q1的栅极G与源极S间电压电压，从而改变开关管Q1的漏极D和源极S之间的电阻，该电路产生的电阻输出信号不受电流变化影响，输出稳定、连续可调。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。