多路隔离程控模拟信号源系统的制作方法

文档序号:9234739阅读:616来源:国知局
多路隔离程控模拟信号源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种基于FPGA技术领域与C#编程环境相结合而设计实现的一种模拟信号源发生系统,属于FPGA应用技术领域,适用于遥测校准技术领域、军用雷达应用领域、自动测试系统领域。
【背景技术】
[0002]程控模拟信号源是自动测试系统的重要组成部分,用来为自动测试系统提供激励信号给被测模块。模拟信号源作为一种基本电子设备无论是在遥测校准技术领域、军用雷达应用领域中,都有着广泛的使用。随着科学技术的发展和测量技术的进步,对模拟信号源的要求越来越高,普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的数字技术领域科研和教学的需要。目前存在的模拟信号源系统设备存在着模拟信号状态少,精度较低的缺点以至于无法对测试系统进行全面的检查和精度标定。本发明设计的多路隔离程控模拟信号源系统可以最多提供128路电气隔离的,高精度的被测模拟信号来模拟某些传感器的输出,进而为不同的需求领域提供一种稳定、自动化程度高的多路隔离程控模拟信号源系统。

【发明内容】

[0003]针对目前测试设备存在着模拟信号状态少,精度较低的缺点,发明了一种多路隔离程控模拟信号源系统,该系统可产生128路电气隔离程控信号,经过开关矩阵一路或多路同时输出,信号精度达到0.2% FS。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]多路隔离程控模拟信号源系统的硬件结构包括:微控制器(101)、系统供电电源
(102)、DA转换电路(103)、磁耦隔离电路(104)、RS485通信电路(105)、多路继电器切换电路(106)、滤波放大电路(107)、母板连接模块(108);系统供电电源(102)与微控制器
(101)相连为整个系统供电;DA转换电路(103)与微控制器(101)相连,DA转换电路的输出端连接到滤波放大电路(107),滤波放大电路(107)的输出传输到多路继电器切换电路
(106)进行通道切换,最终输入到母板连接模块(108)输出。RS485通信电路(105)经过磁耦隔离电路(104)连接至微控制器(101)负责系统的通信。上面所述的微控制器(101)采用 FPGA 芯片 EP2C20F484C8。
[0006]微处理器(101)选用EP2C20F484C8作为核心控制芯片,可在线进行编程,在核心控制模块上集成的FLASH为2M容量,用于存储系统配置文件及存储其他需要掉电保存的数据,同时核心控制模块上还集成了 SRAM模块IS61LV51216和SDRAM模块H57V2562GTR-75C, SRAM用于提供程序运行所需要的内存空间,SDRAM用于作为程序内存不够时的备用内存。
[0007]系统供电电源(102)内部采用DC/DC电源模块,为系统提供+5V/+12V/±15V/±50V供电电压。电源模块主要用来为DA转换电路(103)、磁耦隔离电路
(104)、RS485通信电路(105)、多路继电器切换电路(106)、滤波放大电路(107)供电。
[0008]DA转换电路(103)选用DAC902U芯片,12位精度,SOIC封装。
[0009]磁耦隔离电路(104)采用了 ADUM1412芯片,实现对485总线数据传输的隔离。
[0010]RS485通信电路(105)选用MAX485ESA芯片,负责上下位机之间的数据传送。
[0011]多路继电器切换电路(106)采用了 8个继电器AGN20012作为切换开关,控制下位机板卡一路或多路的通行并行输出。
[0012]滤波放大电路(107),滤波防大器的前端采用二阶巴特沃斯滤波器结构构建低通滤波器选用OP07运放,后端功率放大电路也采用0P07运放输出端接晶体管2SC3298、2SC1306的结构。
[0013]母板连接模块(108),采用OUPLLN公司的9001-11961C00A插件,实现子板卡与母板卡的物理连接。
[0014]本发明将FPGA芯片EP2C20F484C8作为系统的控制核心,并外扩DA转换电路、滤波放大电路、多路继电器切换电路、RS485通信模块,磁耦隔离模块等重要的硬件模块。系统分为上位机和下位机通过RS485总线进行通信。下位机硬件将128路信号分为16组信源,每组的8路信号集成在一个DDS板卡中。下位机软件在yC/OS-1I嵌入式实时操作系统上实现多任务操作,实现128路信号源并行输出,在指令识别算法方面采用了 CRC校验和下位机板卡ID识别,确保有效指令会转换成DDS的设置参数传送给对应ID号的DDS板卡,控制FPGA进行相应的操作。上位机基于C#编程环境编写配置软件,用户可以通过配置软件界面对模拟激励信号源的波形、通道、幅度、频率和占空比进行实时的配置,这样有效的省去了人工手动对下位机的参与,也大大提高了本套系统的自动化控制程度。
【附图说明】
[0015]图1:本发明的多路隔离程控模拟信号源系统结构示意图;
[0016]图2:本发明的DA转换电路103结构示意图;
[0017]图3本发明的多路隔离程控模拟信号源系统下位机软件结构示意图;
[0018]图4本发明的多路隔离程控模拟信号源系统上位机软件结构示意图;
[0019]图5本发明的多路隔离的程控模拟信号源系统框架示意图;
[0020]图6为本发明的多路隔离的程控模拟信号源系统整体结构示意图。
[0021]图中:101、微控制器,102、系统供电电源,103、DA转换电路,104、磁耦隔离电路,105、RS485通信电路,106、多路继电器切换电路,107、滤波放大电路,108、母板连接模块。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供了一种多路隔离的程控模拟信号源系统,以FPGA微控制器作为控制核心CPU搭建系统,系统可产生O到8KHZ、幅值从-35V到+35V的正弦波、三角波、上升锯齿波、下降锯齿波、直流电平和占空比可调的方波,所产生的波形可以从128路继电器阵列中的任意一路或多路输出,信号输出精度为±0.2%FS。系统可分为上位机和下位机两大部分,上位工控机与下位机模拟激励信号源通过485总线实现交互。本发明提供的硬件结构如图1所示,系统供电电源(102)提供+5V/+12V/±15V/±50V输入电压,+5V给DA转换电路(103)、磁耦隔离电路(104)、RS485通信电路(105)供电;+12V给多路继电器切换电路(106)供电;±15V给DA转换电路(103)、滤波放大电路(107)供电;±50V给滤波放大电路(107)供电;
[0023]多路隔离程控信号源系统是通过微处理器(101)控制的,它采用FPGA芯片E
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