基于CPCI总线的双负反馈环路四象限V/I源测量单元板卡制造技术

本发明专利技术提供了一种基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，包括CPCI总线模块、FPGA模块、ADC模块、DAC模块、继电器控制模块、电源模块、双负反馈环路模块，CPCI总线模块为板卡系统总线，连接上位机和FPGA模块，用于上位机进行控制与数据交换，FPGA模块包含CPCI总线桥片IP核、ADC模块控制IP核、DAC模块控制IP核，继电器控制模块用于切换双负反馈环路的加压测流和加流测压电路功能，双负反馈环路模块包含电压源与电流测量负反馈环路、电流源与电压测量负反馈环路。本发明专利技术技术方案提供的板卡可以工作在全部四个象限、具有满足二端口测试需求的V/I源、并且源能够浮动，达到工业自动化测试要求。

【技术实现步骤摘要】
基于CPCI总线的双负反馈环路四象限V/I源测量单元板卡
本专利技术涉及电子设备和元器件自动化测试领域，具体地涉及一种基于CPCI总线(CompactPeripheralComponentInterconnect，紧凑型外设部件互连标准总线)的双负反馈环路四象限伏安(V/I)源测量单元板卡。
技术介绍
在电子设备和元器件自动化测试领域，需要经常测量二端口网络的电压-电流(V/I)特性，或同时测量两个二端口网络构成的三端网络、四端口网络的电压-电流(V/I)特性，获得这些参数可以分析被测设备的电气特性、元器件性能等重要指标是否符合测试预期。为保护被测器件，测试激励和测量单元需要被设计为浮动源测量单元。此外CPCI总线作为紧凑型PCI总线(PeripheralComponentInterconnect，外设部件互连标准总线)广泛应用于航空航天测试以及工业自动化测试等领域。因此，在符合CPCI模块化仪器标准，所有元器件又能保障工业级温度指标、满足精度、达到工业自动化测试要求的情况下，如何设计一款可以工作在全部四个象限、具有满足二端口测试需求的V/I源并且源能够浮动的测量单元板卡，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，解决了现有技术中不能进行四象限激励源和测量的技术问题，提供具有满足二端口测试需求的V/I源、可在全部四个象限工作的测量单元板块。为此，本专利技术实施例提供如下技术方案：本专利技术提供了一种基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，包括CPCI总线模块、FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)模块、ADC(模数转换器)模块、DAC(数模转换器)模块、继电器控制模块、电源模块、双负反馈环路模块；所述CPCI总线模块为板卡系统总线，连接上位机和所述FPGA模块，用于上位机进行控制与数据交换；所述FPGA模块包含CPCI总线桥片IP核、ADC模块控制IP核、DAC模块控制IP核，所述FPGA模块对ADC模块、DAC模块的工作状态进行控制并接收ADC模块输出的信号；所述继电器控制模块连接所述FPGA模块，用于切换所述双负反馈环路的加压测流和加流测压电路功能；所述电源模块给所述ADC模块、所述DAC模块、所述继电器控制模块供电；所述双负反馈环路模块包含电压源与电流测量负反馈环路、电流源与电压测量负反馈环路，所述双负反馈环路模块接收DAC模块输出的信号并向ADC模块输出信号，所述双负反馈环路模块通过四线开尔文方式连接被测装置。需要说明的是，上述IP核(IntellectualPropertycore知识产权核)是具有特定电路功能的硬件描述语言程序。所述FPGA模块也还可包括对系统工作有用的其他IP核。进一步的，所述电源模块为浮动电源模块。进一步的，所述浮动电源模块包含直流-直流变换器模块，其中，所述直流-直流变换器模块构成功率供电、模拟供电、数字供电电源。进一步的，所述双负反馈环路模块包括第〇电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、第一切换开关、第二切换开关和功率放大器；所述第〇电阻的第一端用于接收所述DAC模块的输出信号，所述第〇电阻的第二端连接所述第一运算放大器的反相输入端、所述第一切换开关的固定位；所述第一电阻的第一端连接所述功率放大器的输出端、所述第六电阻的第一端、第一可变电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端、所述第二运算放大器的反相输入端；所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端、所述第二运算放大器的输出端；所述第三电阻的第一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第一可变电阻的第二端、所述第十二电阻的第一端、四线开尔文的激励端子；所述第四电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端、所述第三运算放大器的反相输入端；所述第五电阻的第二端连接所述第七电阻的第一端、所述第三运算放大器的输出端；所述第六电阻的第二端连接所述第七电阻的第二端、所述第一切换开关的第二连接位、所述第二切换开关的第一连接位；所述第八电阻的第一端连接所述第二切换开关的固定位、所述第四运算放大器的反相输入端，所述第八电阻的第二端连接所述第四运算放大器的输出端并连接所述ADC模块；所述第九电阻的第一端连接所述第五运算放大器的同相输入端，所述第九电阻的第二端连接所述第十二电阻的第二端并连接四线开尔文的检测端子；所述第十电阻的第一端连接所述第六运算放大器的反相输入端、所述第十一电阻的第一端，所述第十电阻的第二端连接四线开尔文的地检测端子；所述第十一电阻的第二端连接所述第三可变电阻的第一端、所述第六运算放大器的输出端；所述第二可变电阻的第一端连接所述第三可变电阻的第二端、所述第一切换开关的第一连接位、所述第二切换开关的第二连接位；所述第一运算放大器的输出端连接所述功率放大器的输入端，所述第一运算放大器的同相输入端接地；所述第三运算放大器的同相输入端接地并连接四线开尔文的地接端子；所述第四运算放大器的同相输入端接地；所述第五运算放大器的输出端连接所述第二可变电阻的第二端并连接所述第五运算放大器的反相输入端；所述第六运算放大器的同相输入端接地。进一步的，所述ADC模块为串行ADC，所述DAC模块为串行DAC，所述ADC模块和所述DAC模块均采用浮动电源供电，所述DAC模块通过磁耦合隔离元器件浮动控制DAC输出电压，所述ADC模块通过磁耦合隔离元器件浮动控制ADC采样。进一步的，所述DAC模块输出第一单极性电压和第二单极性电压，所述第一单极性电压和所述第二单极性电压分别被双极性转换电路转换为第一双极性电压和第二双极性电压，所述第一双极性电压作为双负反馈环路的主DAC而输出、用于调节电压源或电流源的设定值，所述第二双极性电压作为双负反馈环路的箝位DAC而输出、用于调节箝位电压或者箝位电流的设定值。进一步的，所述继电器控制模块包含达林顿控制电路，所述继电器控制模块还用于控制所述双负反馈环路模块中第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻的阻值。进一步的，所述第〇电阻的第二端和所述第一运算放大器的反相输入端之间还设置有箝位电路。进一步的，所述第一切换开关处于第一连接位连接、所述第二切换开关处于第一连接位连接时切换到加压测流电路功能；当所述第一切换开关处于第二连接位连接、所述第二切换开关处于第二连接位连接时切换到加流测压电路功能。进一步的，所述电源模块接地与控制系统接地隔离。由于本专利技术的技术方案通过电路设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，其特征在于，包括CPCI总线模块、FPGA模块、ADC模块、DAC模块、继电器控制模块、电源模块、双负反馈环路模块；/n所述CPCI总线模块为板卡系统总线，连接上位机和所述FPGA模块，用于上位机进行控制与数据交换；/n所述FPGA模块包含CPCI总线桥片IP核、ADC模块控制IP核、DAC模块控制IP核，所述FPGA模块对ADC模块、DAC模块的工作状态进行控制并接收ADC模块输出的信号；/n所述继电器控制模块连接所述FPGA模块，用于切换所述双负反馈环路的加压测流和加流测压电路功能；/n所述电源模块给所述ADC模块、所述DAC模块、所述继电器控制模块供电；/n所述双负反馈环路模块包含电压源与电流测量负反馈环路、电流源与电压测量负反馈环路，所述双负反馈环路模块接收DAC模块输出的信号并向ADC模块输出信号，所述双负反馈环路模块通过四线开尔文方式连接被测装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，其特征在于，包括CPCI总线模块、FPGA模块、ADC模块、DAC模块、继电器控制模块、电源模块、双负反馈环路模块；
所述CPCI总线模块为板卡系统总线，连接上位机和所述FPGA模块，用于上位机进行控制与数据交换；
所述FPGA模块包含CPCI总线桥片IP核、ADC模块控制IP核、DAC模块控制IP核，所述FPGA模块对ADC模块、DAC模块的工作状态进行控制并接收ADC模块输出的信号；
所述继电器控制模块连接所述FPGA模块，用于切换所述双负反馈环路的加压测流和加流测压电路功能；
所述电源模块给所述ADC模块、所述DAC模块、所述继电器控制模块供电；
所述双负反馈环路模块包含电压源与电流测量负反馈环路、电流源与电压测量负反馈环路，所述双负反馈环路模块接收DAC模块输出的信号并向ADC模块输出信号，所述双负反馈环路模块通过四线开尔文方式连接被测装置。


2.根据权利要求1所述的基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，其特征在于，所述电源模块为浮动电源模块。


3.根据权利要求2所述的基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，其特征在于，所述浮动电源模块包含直流-直流变换器模块，其中，所述直流-直流变换器模块构成功率供电、模拟供电、数字供电电源。


4.根据权利要求1所述的基于CPCI总线的双负反馈环路四象限伏安源测量单元板卡，其特征在于，所述双负反馈环路模块包括第〇电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、第一切换开关、第二切换开关和功率放大器；
所述第〇电阻的第一端用于接收所述DAC模块的输出信号，所述第〇电阻的第二端连接所述第一运算放大器的反相输入端、所述第一切换开关的固定位；
所述第一电阻的第一端连接所述功率放大器的输出端、所述第六电阻的第一端、第一可变电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端、所述第二运算放大器的反相输入端；
所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端、所述第二运算放大器的输出端；
所述第三电阻的第一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第一可变电阻的第二端、所述第十二电阻的第一端、四线开尔文的激励端子(FORCE)；
所述第四电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端、所述第三运算放大器的反相输入端；
所述第五电阻的第二端连接所述第七电阻的第一端、所述第三运算放大器的输出端；
所述第六电阻的第二端连接所述第七电阻的第二端、所述第一切换开关的第二连接位、所述第二切换开关的第一连接位；
所述第八电阻的第一端连接所述第二切换开关的固定位、所述第四运算放大器的反相输入端，所述第八电阻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩兵兵，边远，鲁林，张阳，张兴春，赵芸卿，单光兴，
申请(专利权)人：航天新长征大道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21