设计思想

    该程控电压电流信号源的技术指标是稳压电压输出范围0.0—5.0V，电流负载能力≤100mA；恒流电流输出0.0—8.0mA，负载电阻≤500Ω。输出电压及电流设定精确到二位十进制数(如3.8)。因此我们用四个按键，二个是用来进行电压电流切换，一个用来以步进O.1增加电压或电流的，还有一个是以步进0.1减小电压电流的。显示用了2位共阴数码管，分别显示电压电流大小，电路主要由四大部分：按键控制模块，D/A转换模块，显示模块，V/I转换模块，原理框图如右图所示。

    元件选择与工作原理
   
    控制部分用单片机AT89S52来设计，AT89S52资源相对比较丰富，编程也比较简单，通过D/A转换实现电压电流的步进控制，用两个按键产生中断信号实现电压或者电流的升高和降低的控制，并在数码管上显示电压电流的输出值。D/A转换模块部分选用一片DAC0832芯片，其分辨率为8位，转换时间为1 μ s，满量程误差为±1LSB，参考电压为(+10—-10)V，供电电源为(+5～+15)V，逻辑电平输入与TTL兼容，用它可以满足题目的要求，而且我们采用直通式连接。D/A的控制数字量由P3口给定，基准电压选用-5V，DA0832电流输出经-级运放后得到0—5V的模拟电压信号。其实现数模转换的公式为：V=-(Vref×out)/256

    其中,Vref为基准电压-5V，out为送到D/A的数字控制量。在软件编程中，out的变化范围为0—250，变化单位为5，对应输出电压变化O.1V。

    在设计电流源时，同样依据以上原理，编程时out的变换范围变化为0—240，out变化单位3对应输出电流变换O.1 mA。

    v/I转换模块由左图所示电路实现。

其计算原理如下：

 
  再通过一个大小为625欧姆的电阻即可将电压转换为电流。由于系统设计的技术指标要求负载电阻≤500Ω，故取R14为470欧姆。当电流最大为8mA时，对应的电压为3.76V，不会超出电源电压。为了满足电压电流输出的需要并顾及器件极限功耗的限制，电流电压转换电路中的恒流源采用普通功放控制电流大小。由于现有基本器件LM324，其本身是低功耗器件且具有过流保护功能，电流不会很大，所以这里我们也可以采用宽带压控恒流源(如下右图)，但宽带压控恒流源需要考虑所用功率三极管的电流极限和功耗极限，它的负载端的最高电压值决定了负载的最大电阻值以及电流源工作时的最低电压值和功率三极管的极限电压参数。此外输入电压值的选取还决定电流输出时的互导增益。此外我们还应注意到电压电流转换模块的输入电压是经DAC0832变换后的数字信号，便于和单片机接口连接。建议读者在以后设计中应该注意设计放大电路时应尽量应用运算放大器，最好不要用三极管。

    电压电流切换输出是通过继电器来控制的,继电器控制电路如下右图。

    当P1.4输入高电平时，PNP管截止。继电器输出为电压；

    当P1.4输入低电平时，PNP管导通，继电器输出为电流。