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基于FPGA的多路模拟信号源设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-08-13 10:16:29




2.2.2 前端稳压单元
   
REF198精密电压基准,初始精度0.05%,温漂5ppm/℃,输出电流30mA,最大电源电流45 μ A,电源电压范围6.4V~15V,输出电压4.096V,每路输出电压与理论设置值的误差在30mV以内;每路驱动能力不低于5mA;该芯片同时为数模转换(DAC)模块和运放模块提供工作电压。
2.2.3 DAC单元
   
MCP4821是12位DAC芯片,本文中是单电源供电,32.768 MHz时钟支持的SPI接口,温漂50ppm/℃,电源电压范围2.7V~5.5V,内部参考电压为2.048V,FPGA向MCP4821写入16位数据,如图3所示,高四位是芯片配置位(Config bits),其它12位是数据位(data bits),在CS信号上升沿有效时,经过16个时钟脉冲完成转换。

2.2.4 运算放大单元
   
AD824运算放大器是美国AD公司生产的单电源、低功耗、精密场效应输入的运算放大器。采用双电源工作时,它的输出电压能够达到电源的正负电源电压。AD824的芯片内含有四个性能匹配的运算放大器。在本设计的双电源工作时,额定工作电压由±1.5v到±18v。它们的输出电压摆幅仅比电源电压小10mV。输入信号有可能出现大于+VS时,运算放大器的同相输入端串联一个电阻,典型值为1k Ω,就能防止输入信号的相位反相,但将产生附加的输入电压噪声。

3 电磁干扰设计
   
在整个电路系统中,电磁干扰主要出现在输入与输出接口处,其内部结构一般不会出现电磁干扰。本系统对输入输出信号进行接口保护,防止电磁干扰的产生;并采用线性电源及电源滤波模块,关键模块均进行电磁屏蔽,以最大程度降低模块问的互扰。如图3所示,左侧为有电磁干扰的正弦波,可以很明显地看出,在正弦波波峰位置突然出现一个下拉电平,经过多次分析,此现象为输入电源受到严重干扰而引起,右侧为经过II滤波模块后的波形。

4 结束语
   
本文应用FPGA实现了模拟/数字信号采集系统设计,异步串行数据传输等,并且通过多路切换开关循环采集,实现了对高速信号的采集和精确的电路设计,系统性能稳定,数据采集精度较高,抗干扰能力较强,具有很高的使用价值和良好的应用前景。经过多次长时间上电测试,能产生频率、幅值可调的波形信号,每路波形输出电压基准隔离,调节精度高达1%,远高于普通的信号源,完全满足系统设计的要求,已成功应用于某遥测信号源。

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