直流电源测试仪高速采集电路设计与实现
发布时间：2021-05-17 09:36
科技发展日新月异,人们在享受电子设备带来的舒适便捷时,设计师正面临着如何高效准确地测试供电电源性能的难题。直流电源测试仪采用电子测量技术,针对直流电源的稳压精度、纹波电压、浪涌电流和负载调整率等多项输出参数进行自动测试,为电源设计人员提供了可靠的直流电源测试解决方案。信号采集电路作为直流电源测试仪的核心组成,承担着采集直流电源输出电压和电流信号并进行初步运算处理的重任。极高的采集速度有利于发现波形中存在的细节问题,同时精度和带宽也是提高测试仪性能的关键。本文研究并设计了应用于直流电源测试仪的高速采集电路,主要研究内容如下:1.经过对比几种常用的大电流和电压的高速采集方法,选择电阻分流器和阻容分压器进行电流和电压信号的采集。选用低温漂的0.1和0.18)两个采样电阻分别完成2.5A、DC20MHz和250A、DC1MHz两个范围电流信号的采集。对采样电阻的接线方式和电路分布参数的影响进行了分析和优化,并对电路中共模噪声的产生机理和抑制方法进行了分析;设计了200倍衰减比的阻容分压器完成200V、DC20MHz范围电压信号的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 关键指标及结构安排
1.3.1 采集电路关键指标
1.3.2 论文结构安排
第二章 信号采集关键技术研究与方案设计
2.1 直流电源测试仪原理及整机系统方案
2.1.1 直流电源的关键待测参数
2.1.2 直流电源测试仪整机系统方案设计
2.2 信号采集关键技术研究
2.2.1 大电流高速采集方法研究
2.2.2 电压高速采集方法研究
2.3 直流电源测试仪高速采集电路方案设计
2.3.1 电流采集通道方案设计
2.3.2 电压采集通道方案设计
2.3.3 数字信号处理部分方案设计
2.4 本章小结
第三章 信号采集与调理电路设计
3.1 电流信号输入级电路
3.1.1 采样电阻的选择
3.1.2 差分放大器的优化设计
3.1.3 共模噪声的抑制
3.2 电压信号输入级电路
3.2.1 AC/DC耦合电路
3.2.2 阻容分压器
3.2.3 电压跟随器
3.3 程控增益放大器
3.3.1 程控增益放大器电路设计
3.3.2 放大器的误差分析
3.4 低通滤波器
3.4.1 滤波器的种类及电路结构选择
3.4.2 二阶低通滤波器的优化设计
3.5 ADC输入级驱动电路
3.5.1 减法器
3.5.2 单端转差分电路
3.6 本章小结
第四章 数字信号处理部分及通用模块设计
4.1 高速模数转换器(ADC)
4.1.1 ADC的类型及特点
4.1.2 ADC的关键参数及选型比对
4.2 高速采样时钟设计
4.2.1 采样时钟抖动的影响
4.2.2 低抖动采样时钟设计
4.3 FPGA+ARM主控制处理平台
4.3.1 FPGA和 ARM选型比对
4.3.2 数据存储器与高速通信接口
4.4 电源管理模块
4.4.1 电源管理整体架构设计
4.4.2 电源完整性分析
4.5 数字隔离模块
4.6 采集电路整体误差分析
4.7 本章小结
第五章 采集电路测试与验证
5.1 测试验证平台
5.2 电源测试与验证
5.3 各模块功能测试与验证
5.3.1 电流信号测量精度验证
5.3.2 电压信号测量精度验证
5.3.3 通道带宽与滤波器截止频率验证
5.3.4 测量分辨力测试
5.3.5 共模噪声抑制效果测试
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]低共模噪声隔离DC-DC变换器的设计[J]. 潘成飞,游勇,陈红亮. 现代信息科技. 2019(16)
[2]多芯片组件同步开关噪声的建模与仿真研究[J]. 畅艺峰,邹旭军,谭宪文,尤海艳,余杰. 信息技术与信息化. 2018(12)
[3]二阶有源低通滤波器设计研究[J]. 陈希. 信息通信. 2018(12)
[4]高频大电压阻容分压网络的频率特性研究[J]. 苟轩,王增增. 中国测试. 2018(12)
[5]多重反馈二阶有源低通滤波器优化设计与仿真[J]. 阎群,李擎,崔家瑞,郭荣庆,颜贻宏. 现代电子技术. 2018(14)
[6]限制直流稳压电源启动电流过大的改造方法[J]. 潘奎. 计量与测试技术. 2017(06)
[7]基于罗氏线圈的电子式互感器研究[J]. 聂德宇,李晓敏,王卓远,梁泽宇. 通信电源技术. 2017(03)
[8]基于AD9268的16位高速ADC驱动电路设计[J]. 陈庞森,孙山林,孙贞. 桂林航天工业学院学报. 2017(01)
[9]直流大电流测量方法分析[J]. 冯德勇. 科技风. 2015(19)
[10]基于霍尔芯片的大电流测量电路设计[J]. 崔晓宇,曹彪,陈宇军. 焊接. 2015(09)
硕士论文
[1]宽带高精度功率分析仪通道设计与实现[D]. 史帅.电子科技大学 2019
[2]10位高速ADC的研究与设计[D]. 张宝娣.合肥工业大学 2019
[3]电源分配网络噪声建模与抑制分析[D]. 范泽原.西安电子科技大学 2019
[4]RC有源滤波器的优化设计[D]. 田聪.浙江师范大学 2016
[5]12bit 60Msps流水线ADC芯片设计与验证[D]. 邓准.湘潭大学 2016
[6]二次直流电源参数测试系统设计[D]. 王文举.西安工业大学 2015
[7]直流大电流测量技术研究[D]. 张正纲.华北电力大学 2014
[8]二次电源自动测试系统的设计与实现[D]. 徐梦琦.南京航空航天大学 2012
本文编号：3191533
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 关键指标及结构安排
1.3.1 采集电路关键指标
1.3.2 论文结构安排
第二章 信号采集关键技术研究与方案设计
2.1 直流电源测试仪原理及整机系统方案
2.1.1 直流电源的关键待测参数
2.1.2 直流电源测试仪整机系统方案设计
2.2 信号采集关键技术研究
2.2.1 大电流高速采集方法研究
2.2.2 电压高速采集方法研究
2.3 直流电源测试仪高速采集电路方案设计
2.3.1 电流采集通道方案设计
2.3.2 电压采集通道方案设计
2.3.3 数字信号处理部分方案设计
2.4 本章小结
第三章 信号采集与调理电路设计
3.1 电流信号输入级电路
3.1.1 采样电阻的选择
3.1.2 差分放大器的优化设计
3.1.3 共模噪声的抑制
3.2 电压信号输入级电路
3.2.1 AC/DC耦合电路
3.2.2 阻容分压器
3.2.3 电压跟随器
3.3 程控增益放大器
3.3.1 程控增益放大器电路设计
3.3.2 放大器的误差分析
3.4 低通滤波器
3.4.1 滤波器的种类及电路结构选择
3.4.2 二阶低通滤波器的优化设计
3.5 ADC输入级驱动电路
3.5.1 减法器
3.5.2 单端转差分电路
3.6 本章小结
第四章 数字信号处理部分及通用模块设计
4.1 高速模数转换器(ADC)
4.1.1 ADC的类型及特点
4.1.2 ADC的关键参数及选型比对
4.2 高速采样时钟设计
4.2.1 采样时钟抖动的影响
4.2.2 低抖动采样时钟设计
4.3 FPGA+ARM主控制处理平台
4.3.1 FPGA和 ARM选型比对
4.3.2 数据存储器与高速通信接口
4.4 电源管理模块
4.4.1 电源管理整体架构设计
4.4.2 电源完整性分析
4.5 数字隔离模块
4.6 采集电路整体误差分析
4.7 本章小结
第五章 采集电路测试与验证
5.1 测试验证平台
5.2 电源测试与验证
5.3 各模块功能测试与验证
5.3.1 电流信号测量精度验证
5.3.2 电压信号测量精度验证
5.3.3 通道带宽与滤波器截止频率验证
5.3.4 测量分辨力测试
5.3.5 共模噪声抑制效果测试
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]低共模噪声隔离DC-DC变换器的设计[J]. 潘成飞,游勇,陈红亮. 现代信息科技. 2019(16)
[2]多芯片组件同步开关噪声的建模与仿真研究[J]. 畅艺峰,邹旭军,谭宪文,尤海艳,余杰. 信息技术与信息化. 2018(12)
[3]二阶有源低通滤波器设计研究[J]. 陈希. 信息通信. 2018(12)
[4]高频大电压阻容分压网络的频率特性研究[J]. 苟轩,王增增. 中国测试. 2018(12)
[5]多重反馈二阶有源低通滤波器优化设计与仿真[J]. 阎群,李擎,崔家瑞,郭荣庆,颜贻宏. 现代电子技术. 2018(14)
[6]限制直流稳压电源启动电流过大的改造方法[J]. 潘奎. 计量与测试技术. 2017(06)
[7]基于罗氏线圈的电子式互感器研究[J]. 聂德宇,李晓敏,王卓远,梁泽宇. 通信电源技术. 2017(03)
[8]基于AD9268的16位高速ADC驱动电路设计[J]. 陈庞森,孙山林,孙贞. 桂林航天工业学院学报. 2017(01)
[9]直流大电流测量方法分析[J]. 冯德勇. 科技风. 2015(19)
[10]基于霍尔芯片的大电流测量电路设计[J]. 崔晓宇,曹彪,陈宇军. 焊接. 2015(09)
硕士论文
[1]宽带高精度功率分析仪通道设计与实现[D]. 史帅.电子科技大学 2019
[2]10位高速ADC的研究与设计[D]. 张宝娣.合肥工业大学 2019
[3]电源分配网络噪声建模与抑制分析[D]. 范泽原.西安电子科技大学 2019
[4]RC有源滤波器的优化设计[D]. 田聪.浙江师范大学 2016
[5]12bit 60Msps流水线ADC芯片设计与验证[D]. 邓准.湘潭大学 2016
[6]二次直流电源参数测试系统设计[D]. 王文举.西安工业大学 2015
[7]直流大电流测量技术研究[D]. 张正纲.华北电力大学 2014
[8]二次电源自动测试系统的设计与实现[D]. 徐梦琦.南京航空航天大学 2012
本文编号：3191533
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3191533.html
