高精度高分辨率数字合成交流电压标准源设计

发布时间：2021-01-21 07:20

　　随着工业制造水平的提高,对万用表精度的校准要求越来越高,交流电压标准源是用于校准万用表的标准设备。而我国目前相关产品的研究和开发处于初级阶段,相关产品稳定性差,分辨率低,难以满足目前市场需求。因此本论文研究标准源计量装置精度及分辨率提升技术,开发相应的计量装置,解决进口仪器国产化问题。本论文具体研究问题如下:首先,标准源要求具有极高的稳定性,因此本文对交流标准源关键技术进行研究。经过深入分析和推导,设计了多个闭环反馈控制环节。利用前馈-反馈控制,提高了调节的快速性,避免了积分饱和,提高标准源精度。采用负反馈技术,降低了功率放大器的失真,提高了线性度,并将频带展宽至100kHz。并基于双通道脉宽调制技术,实现电压的细分调节。其次,制定总体方案,完成电路设计。电路主要包括基准源电路,双DA电路,宽频放大电路。基准源电路采用电荷泵技术对基准电压进行倒相,用脉冲调宽代替数模转换器,将电压输出范围扩展到-7V⁺7V;双DA电路将FPGA产生的正弦数字量转换成幅值和频率可调的模拟量;宽频放大电路用渥尔曼技术展宽频带,采用恒流源负载减小了谐波失真,并设有保护电路,防止器件过流损... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

仿真结果

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文SPI 是一种串行通讯协议，由于其通讯效率高，可以用作 STM32 与 FPGA 之间的通讯协议。PC 上的测量系统通过串口向 STM32 发送包含输出幅值和频率的命令,STM32 根据命令对模拟开关和继电器进行控制，并将命令中频率的部分解析出来，通过 SPI 发送给 FPGA，FPGA 根据该命令使输出合成至指定频率。STM32作为主设备，FPGA 作为从设备，需要 SCK,MOSI,MOSO,CS 四根信号线进行通讯。利用 Modelsim 对通讯进行仿真验证如图 4-7 所示。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文根据相位累加器的最高地址位MSB1和次高地址位MSB2判断相位所在输出的符号和是否进行象限变化，相位累计器的剩余位对 ROM 中存储的进行读取，将经过变换的幅度值传给数模转换器变为模拟量。相位累加器 象限映射 ROM 判断符号 DACMSB2MSB1控制字系统时钟图 4-8 ROM 压缩算法原理


本文编号：2990732