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本文主要围绕影响稳态强磁场高稳定度直流电源输出长期稳定度的三个关键因素——参考源的稳定度、负载电流检测单元的稳定度、以及比较放大环节电压的漂移而展歼论述。根据强磁场电源的需求,参考源应按照软件设定的斜率逐渐上升到设定稳态值,则参考源系统应由数字给定和数模转换电路两大部分组成,而参考源的稳定度主要依靠完成数模转换功能的模拟电路的性能来保证,因此本文对参考源系统的研究以数模转换电路为重点,分别从电路方案的确定、数模转换芯片及其基准电压源的选取和验证、电路板硬件抗干扰和PCB设计几方面进行了论述,然后对数字给定部分的远控组态和PLC程序设计作了简要介绍;采用零磁通原理的直流电流转换器(DCCT)很好地满足了对负载电流检测单元高稳定度的需求,本文详细分析了零磁通检测的原理,并在选定此种类型电流转换器的基础上设计了一套检测长期稳定度的方案,8小时内以1秒为采样周期,通过计算机Labview程序和高精度数字电压表的GPIB通讯,将被高精度数字电压表数字化后的模拟信号采样值连续记录至计算机中:比较放大环节简要阐述了漂移产生的原因和相关参数指标,确定了具体的减法电路形式,并根据误差分析理论对运算放大器和外围元器件进行了选取和验证。
将本文设计的长期稳定度检测方案用于测试参考源输出在设定稳态值处的稳定度,实验结果表明,在良好的温度环境下,参考源输出电压能取得预期的8小时内良好的稳定性(小于10ppm)。另外本文分别记录了在数模转换器(DAC)的基准源和环境温度发生变化两种情况下的长期稳定度波形,从而在实践中更好地说明了DAC基准源和环境温度对输出电压的长期稳定度有直接的影响。