专利名称：一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，尤其涉及超低噪 声、可调节、高稳定、高可靠性、带远程监控功能的多路精准偏置电源。
背景技术：
直流稳定电源组件是电子产品运行中不可缺少的部件，主要为电子元器件的工作 提供直流电压，是电子产品的设计、研发生产中不可缺少的工具。在半导体器件测试或工作中，往往需要同时产生多路偏置电压提供给半导体，而 且要求具有低噪声，高精度，高稳定性，偏置电压可视调节等特点。但是现有的偏置电源往 往只能产生单路偏置电源，如果需要多路同时输出不同的超低噪声高精度偏置电压，而且 可以实时修改、监视偏置电压值，该类产品在市场上并不多见。
实用新型内容本实用新型所解决的技术方案是提供一种具有偏置电压可以由操作人员任意设 定，它还能根据用户的需要输出多路的超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置。为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案本实用新型的特殊之处在于包括电量检测模块、微控制器模块、精密基准电压源 模块、偏置电压粗调模块、偏置电压精调模块、CAN总线通信模块、上位机，上位机将设定的 偏置电压参数通过CAN总线通信模块传输到微控制器模块，微控制器模块将参数转换成 数据后通过SPI协议传输到偏置电压粗调模块3，偏置电压粗调模块通过移动电位器的触 点获取偏置电压，取得的偏置电压通过射随器后，一路经过LC滤波电路输出至外部信号端 子，另一路经A/D回采电路、偏置电压精调模块传输到微控制器模块；所述的电量检测模块 经A/D回采电路与微控制器模块连接，微控制器模块通过CAN总线通信模块与上位机连接； 所述的电量检测模块经LC滤波电路与精密基准电压源模块连接，精密基准电压源模块与 偏置电压粗调模块的电位器连接。上述的电量检测模块采用供电电压为正负12V的锂电池。上述的微控制器模块采用MC51单片机，芯片型号为C8051F040。上述的精密基准电压模块采用的芯片型号为ADR445。上述的CAN总线通信模块中的CAN收发器型号为CTM8250。与现有技术相比，本实用新型的有益效果1、本实用新型的使用灵活，8路偏置电压可同时工作，可达到偏置电压可在 0-5. 000V之间以2mV为步进随意设定；2、本实用新型输出的偏置电压噪声低，非常适合在噪声具有严格要求的场合使 用；3、本实用新型的通信稳定，CAN总线的抗干扰优势非常明显；4、本实用新型的抗干扰能力很强，工作稳定可靠。
图1 本实用新型的连接示意图；图2 本实用新型的电量检测模块原理示意图；图3 本实用新型的微控制器模块原理示意图；图4 本实用新型的精密基准电压源模块原理示意图；图5 本实用新型的偏置电压粗调模块原理示意图；图6 本实用新型的偏置电压精调模块原理示意图；图7 本实用新型的CAN总线通信模块原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。参见图1，本实用新型包括电量检测模块5、微控制器模块1、精密基准电压源模块 4、偏置电压粗调模块3、偏置电压精调模块2、CAN总线通信模块6、上位机7，上位机7将设 定的偏置电压参数通过CAN总线通信模块6传输到微控制器模块1，微控制器模块1将参数 转换成数据后通过SPI协议传输到偏置电压粗调模块3，偏置电压粗调模块3通过移动电 位器的触点获取偏置电压，取得的偏置电压通过射随器后，一路经过LC滤波电路输出至外 部信号端子，另一路经A/D回采电路、偏置电压精调模块2传输到微控制器模块1 ；所述的 电量检测5模块经A/D回采电路与微控制器模块1连接，微控制器模块1通过CAN总线通 信模块6与上位机7连接；所述的电量检测模块5经LC滤波电路与精密基准电压源模块2 连接，精密基准电压源模块2与偏置电压粗调模块3的电位器连接。参见图2，电量检测模块5是系统工作的电源模块，采用纯净的锂电池作为偏置电 压源，可以极大地提高系统的噪声指标。通过3路单刀双掷继电器可以使锂电池的工作状 态和充电状态自由切换，且锂电池电压通过A/D回采电路，微控制器实时的将电量信息发 送给上位机并显示，从而使用户对锂电池的电量信息能够及时的进行监控。参见图3，微控制器模块1是系统的控制核心，系统各个硬件都需要它来协调控 制，选用了 Silicon Laboratories公司出品的C8051F040芯片。该款微控制器以高速8051 核为基础，附加了 12路12位ADC，8路8位ADC，1路高压差分放大，2个12路ADC，CAN总 线2. OB控制器等多个外设资源，通过SPI协议控制8路偏置电压工作，监测8路偏置电压 及锂电池电量，同时通过CAN总线与PC机进行信息交换，给系统设计带来了极大地方便。参见图4，精密基准电压源模块4为数字电位器提供5V精准电压。电量检测模块 5的12V电压经过LC滤波后，由ADR445电压转芯片块将12V电压转换为5V电压。ADR445 芯片的微调接口接入数字电位器，可以对5V电压进行上电校准。参见图5，偏置电压粗调模块3是偏置电压设定的核心部件。所用的到主要调节芯 片是AD8403，AD8403是一款内含四路阻值为IOK的数字电位器，每组电位器的滑动触点为 256个，通过SPI协议与上位机进行通信。微控制器模块由SPI协议控制偏置电压粗调模 块，以取得设定的偏置电压值，所述偏置分压模块通过三组数字电位器的组合网络进行分 压，分压精度高且稳定。通过将3组数字电位器的连接方式可以将5V电压分为65536份， 调节精度可达到76. 2939uV，实现高精度电压调节的要求，设定好的电压通过由AD797芯片构成的射随极电路，以增加偏置电压的驱动能力。参见图6，偏置电压精调模块2的主要作用是对偏置电压粗调模块的设定电压进 行修正，实现对电压的PID控制，实时监测偏置电压值，所述微控制器模块1通过将获取的 偏置电压信息与设定信息相比较，根据比较结果对偏置电压进行微调。参见图7，CAN总线通信模块6实现了系统与上位机7之间的通信，C8051F040微 控制器内部自带CAN控制器，CANL、CANH信号通过CAN收发器CTM8250模块后由DB9接口 接入上位机。CTM8250是一款CAN隔离收发器，该芯片内部集成了所有必要的CAN隔离及 CAN收、发器件，芯片的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并 且具有DC2500V的隔离功能。
权利要求一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，其特征在于包括电量检测模块(5)、微控制器模块(1)、精密基准电压源模块(4)、偏置电压粗调模块(3)、偏置电压精调模块(2)、CAN总线通信模块(6)、上位机(7)，上位机(7)将设定的偏置电压参数通过CAN总线通信模块(6)传输到微控制器模块(1)，微控制器模块(1)将参数转换成数据后通过SPI协议传输到偏置电压粗调模块(3)，偏置电压粗调模块(3)通过移动电位器的触点获取偏置电压，取得的偏置电压通过射随器后，一路经过LC滤波电路输出至外部信号端子，另一路经A/D回采电路、偏置电压精调模块(2)传输到微控制器模块(1)；所述的电量检测(5)模块经A/D回采电路与微控制器模块(1)连接，微控制器模块(1)通过CAN总线通信模块(6)与上位机(7)连接；所述的电量检测模块(5)经LC滤波电路与精密基准电压源模块(2)连接，精密基准电压源模块(2)与偏置电压粗调模块(3)的电位器连接。
2.根据权利要求1所述的一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，其特征在 于所述的电量检测模块(5)采用供电电压为正负12V的锂电池。
3.根据权利要求1或2所述的一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，其特 征在于所述的微控制器模块(1)采用MC51单片机，芯片型号为C8051F040。
4.根据权利要求3所述的一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，其特征在 于所述的精密基准电压模块(2)采用的芯片型号为ADR445。
5.根据权利要求4所述的一种超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置，其特征在 于所述的CAN总线通信模块(6)中的CAN收发器型号为CTM8250。
专利摘要本实用新型涉及超低噪声高精度步进调节直流偏置电源装置。在半导体器件测试或工作中，往往需要同时产生多路偏置电压提供给半导体，现有的偏置电源往往只能产生单路偏置电源。本实用新型的上位机将设定的偏置电压参数通过CAN总线通信模块传输到微控制器模块，微控制器模块将参数转换成数据后通过SPI协议传输到偏置电压粗调模块(3)，偏置电压粗调模块通过移动电位器的触点获取偏置电压，取得的偏置电压通过射随器后，一路经过LC滤波电路输出至外部信号端子，另一路经A/D回采电路、偏置电压精调模块传输到微控制器模块。本实用新型使用灵活，8路偏置电压可同时工作，输出的偏置电压噪声低，通信稳定，抗干扰能力很强，工作稳定可靠。
文档编号H02M3/00GK201674393SQ201020215158
公开日2010年12月15日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者吕宁, 吕高登, 张良, 王昌明, 王江辉, 贺鹏 申请人:西安电子科技大学