基于FPGA的源测量单元关键技术研究
发布时间：2021-04-18 00:26
源测量单元（即Source-measure unit,下文简称SMU）是一种新型的测试测量仪器,具备四象限功率输出能力,可以作为可编程恒流源与恒压源、电子负载以及数字万用表来使用。由于SMU的这些功能,使得它在电子产品生产测试、集成电路封装测试、电子测量等领域得到广泛应用。本文研究了SMU的实现原理,并提出一种基于FPGA的SMU设计方案,通过在DAC输出端引入双极输出电路和利用开关模组来切换大功率运算放大器的反馈回路,使得SMU可以输出恒压和恒流两种功率,从而具备四象限功率输出能力;作为测量单元时,在输出端接入两个ADC模块分别测量负载上电压和电流。在恒压模式下,功率放大电路的反馈回路即是常规的电压串联负反馈电路;而在恒流模式下,功率放大的反馈回路是借鉴Howland电流源电路的原理并加以改进,实现输入的电压信号到输出电流信号的同向转换。作为测量单元测量电压时,ADC测量的是输出端与地之间的电压;测量电流时,通过测量采样电阻两端的电压,再根据欧姆定律计算出流过采样电阻的电流,由于采样电阻和负载之间是串联,所以经过采样电阻的电流等于经过负载的电流。该方案采用指令集的方式,通过串口通信协...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的FPGA结构
图输入；第二，硬件描述语言输入。原理图输入设计的有点是直观易懂，但是低下，对于这个集成电路规模动辄上百万门的时代，原理图输入法已经不被人接受了。所以目前主流的设计方法是硬件描述语言输入。代码设计完成后需要进行第一轮的仿真，即行为仿真，也叫 RTL 级仿真。行仿真的目的是检查设计是否存在逻辑错误。行为仿真通过后，则可在设计工具上添加相应的综合约束，主要包括管脚约束。综合后，设计工具除了可以输出标准的网表文件以外，还可以输出一个 Verilog 或 VHDL 网表。其中标准网表是用来在各个设计工具之间传递设计数据的，而 Verilog 或 VHDL 网表则是用功能仿真的。功能仿真也叫门级仿真，之所以叫门级仿真是因为综合工具给出真网表已经是与生产厂家的器件的底层原件模型对应起来了[17]。功能仿真通过，则需要根据建立/保持时间等要求进行时序约束，而后进行时序仿真，观察系是否满足时序要求。若时序仿真通过，则可以下载配置文件，进行板级调试]。
图 3-2 FPGA 核心板结构框图Fig.3-2 Block diagram of FPGA’s core board简要介绍一下电源电路，电源电路是主控制模块能正常工作路无法正常工作，首先都会检查电源是否正常。经过查询 E知，该 FPGA 需要需要 1.0V/1.2V 电压来供给内部逻辑电压电压 VCCD_PLL，需要 2.5V 供给 PLL 模拟电压 VCCA，另入 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 等不同电压来给每个片。因此，在设计上，把输入的 5V 电压分别转换为 3.3V、2.A 核心板正常工作。同时为了方便检测电源工作状态，板子上发光二极管以充当电源指示灯。图 3-3 就是核心板电源模
【参考文献】：
期刊论文
[1]NI发布高精度的PXI源测量单元[J]. 国外电子测量技术. 2016(08)
[2]一种基于源测量单元的IGBT的电气参数测量方法[J]. 陈向俊. 仪器仪表用户. 2016(03)
[3]全新源测量单元满足高功率器件测量应用需求[J]. 国外电子测量技术. 2016(01)
[4]PID算法的FPGA实现[J]. 徐博,冀威. 电子世界. 2014(09)
[5]高速并联ADC芯片采集系统设计[J]. 肖笑玮,刘亚斌. 测试技术学报. 2013(04)
[6]基于Howland电流源的精密压控电流源[J]. 陈笑风,杜磊,赵柏树. 电子技术应用. 2012(09)
[7]DSP芯片介绍及其选型[J]. 于水生. 单片机与嵌入式系统应用. 2006(04)
硕士论文
[1]基于ARM的程控直流恒流源设计[D]. 吴光宇.苏州大学 2014
[2]基于SVM的模拟电路可行域模型[D]. 梁瑞花.杭州电子科技大学 2014
[3]基于FPGA的32点FFT算法的设计与实现[D]. 余雷.西安电子科技大学 2014
[4]单幅图像去雾算法的研究及其FPGA实现[D]. 吴岳骏.西安电子科技大学 2013
[5]基于FPGA的模糊PID控制器设计[D]. 沈峰.武汉科技大学 2012
[6]全光纤电流互感器数据处理系统的FPGA设计[D]. 路艳梅.中北大学 2009
[7]集群调度系统信道收发机及调度软件的设计与实现[D]. 列昭鸿.电子科技大学 2006
本文编号：3144430
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的FPGA结构
图输入；第二，硬件描述语言输入。原理图输入设计的有点是直观易懂，但是低下，对于这个集成电路规模动辄上百万门的时代，原理图输入法已经不被人接受了。所以目前主流的设计方法是硬件描述语言输入。代码设计完成后需要进行第一轮的仿真，即行为仿真，也叫 RTL 级仿真。行仿真的目的是检查设计是否存在逻辑错误。行为仿真通过后，则可在设计工具上添加相应的综合约束，主要包括管脚约束。综合后，设计工具除了可以输出标准的网表文件以外，还可以输出一个 Verilog 或 VHDL 网表。其中标准网表是用来在各个设计工具之间传递设计数据的，而 Verilog 或 VHDL 网表则是用功能仿真的。功能仿真也叫门级仿真，之所以叫门级仿真是因为综合工具给出真网表已经是与生产厂家的器件的底层原件模型对应起来了[17]。功能仿真通过，则需要根据建立/保持时间等要求进行时序约束，而后进行时序仿真，观察系是否满足时序要求。若时序仿真通过，则可以下载配置文件，进行板级调试]。
图 3-2 FPGA 核心板结构框图Fig.3-2 Block diagram of FPGA’s core board简要介绍一下电源电路，电源电路是主控制模块能正常工作路无法正常工作，首先都会检查电源是否正常。经过查询 E知，该 FPGA 需要需要 1.0V/1.2V 电压来供给内部逻辑电压电压 VCCD_PLL，需要 2.5V 供给 PLL 模拟电压 VCCA，另入 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 等不同电压来给每个片。因此，在设计上，把输入的 5V 电压分别转换为 3.3V、2.A 核心板正常工作。同时为了方便检测电源工作状态，板子上发光二极管以充当电源指示灯。图 3-3 就是核心板电源模
【参考文献】：
期刊论文
[1]NI发布高精度的PXI源测量单元[J]. 国外电子测量技术. 2016(08)
[2]一种基于源测量单元的IGBT的电气参数测量方法[J]. 陈向俊. 仪器仪表用户. 2016(03)
[3]全新源测量单元满足高功率器件测量应用需求[J]. 国外电子测量技术. 2016(01)
[4]PID算法的FPGA实现[J]. 徐博,冀威. 电子世界. 2014(09)
[5]高速并联ADC芯片采集系统设计[J]. 肖笑玮,刘亚斌. 测试技术学报. 2013(04)
[6]基于Howland电流源的精密压控电流源[J]. 陈笑风,杜磊,赵柏树. 电子技术应用. 2012(09)
[7]DSP芯片介绍及其选型[J]. 于水生. 单片机与嵌入式系统应用. 2006(04)
硕士论文
[1]基于ARM的程控直流恒流源设计[D]. 吴光宇.苏州大学 2014
[2]基于SVM的模拟电路可行域模型[D]. 梁瑞花.杭州电子科技大学 2014
[3]基于FPGA的32点FFT算法的设计与实现[D]. 余雷.西安电子科技大学 2014
[4]单幅图像去雾算法的研究及其FPGA实现[D]. 吴岳骏.西安电子科技大学 2013
[5]基于FPGA的模糊PID控制器设计[D]. 沈峰.武汉科技大学 2012
[6]全光纤电流互感器数据处理系统的FPGA设计[D]. 路艳梅.中北大学 2009
[7]集群调度系统信道收发机及调度软件的设计与实现[D]. 列昭鸿.电子科技大学 2006
本文编号：3144430
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