本发明专利技术公开一种基于PXI总线的多通道高精度铂热电阻模拟板，包括模拟部分、数字部分；模拟部分包括校准单元与多个输出电阻模块；输出电阻模块用来连接外部仪器，由m个数字电位器间并联后再与电阻R并联构成；校准单元具有与输出电阻模块结构相同的内部电阻模块，用来实现内部电阻模块或外部电阻阻值的测量与校准；由此通过校准电路对内部电阻模块校准获得的校准参数对输出电阻模块输出阻值进行修正。数字部分用来对各个部分进行控制，并实现与PXI总线控制器间的数据交互。本发明专利技术铂热电阻模拟板可提供多通道铂热电阻输出，且输出电阻模块精度高、价格低、体积小、温漂小，通过更换电阻R，可以调整输出电阻的输出范围，不影响输出电阻的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试、测量领域，具体来说，是一种基于PXI总线的多通道高精度钼热电阻模拟板
技术介绍
随着PXI总线技术在测试、测量领域的广泛应用，许多PXI模块和系统被开发出来以满足不同用户的需求。目前市场上有多家公司提供了基于PXI总线技术的钼热电阻模拟板，如Pickering的40-262等，但是其输出电阻由大量的控制开关和不同阻值的固定电阻组成，如图I所示，通过控制开关的开启和闭合，调整输出电阻的大小，因此，此种钼热电阻 模拟板结构复杂，占用的面积较大，价格较高。又如泛华测控公司的PXI-3110，受其输出电阻结构，板卡面积的限制，其仅能提供2个通道的输出电阻。且现有钼热模拟电路板输出电阻精度普遍不高，影响了无法满足客户对更多通道输出电阻的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于PXI总线的多通道高精度钼热电阻模拟板，具有结构简单、精度高，单通道体积小，输出电阻个数易于扩展等优点，是传感器仿真，实验室及工业自动化领域应用的理想选择。本专利技术一种基于PXI总线的多通道高精度钼热电阻模拟板，包括位于总线板卡上的模拟部分、数字部分以及连接器J5 ;所述数字部分包括FPGA芯片、温度传感器、FRAM存储芯片、PXI总线以及PXI触发总线；模拟部分包括校准单元与n个输出电阻模块，n彡I。 所述模拟部分中，输出电阻模块采用4线制电阻接口连接外部仪器，通过连接器J5与外部仪器连接，用来实现高精度低温漂的模拟钼热电阻输出；输出电阻包括电阻R、数字电位器、DC-DC转换器与数字隔离器构成；其中，数字电位器为m个，2 ;m个数字电位器间并联后再与电阻R并联个数字电位器与数字隔离器相连、通过数字隔离器与钼热电阻模拟板中的数字部分中FPGA芯片相连；m个数字电位器与数字隔离器均与DC-DC转换器相连，通过DC-DC为输出电阻模块供电。所述校准单元包括内部电阻模块、校准模块、多路开关；其中，内部电阻模块与多路开关相连，外部电阻通过连接器J5实现与多路开关相连，多路开关与校准模块相连，且与数字部分中的FPGA芯片相连，通过FPGA芯片控制多路开关的通断实现外部电阻、内部电阻模块与校准模块间的连接断开，从而通过校准模块实现内部电阻模块或外部电阻阻值的测量与校准。所述校准模块包括V/I转换电路、调理电路、基准电压源、参考电压与24位模拟数字转换器与DC-DC转换器；其中，V/I转换电路与多路开关相连，且与基准电压源相连，通过基准电压源用来为V/I转换电路提供电压信号；通过V/I转换电路将电压信号转换为高精度的电流信号I，并根据外部电阻或内部电阻模块的阻值得到外部电阻或内部电阻模块的电压信号V发送给调理电路；调理电路与24位模拟数字转换器相连，用来将接受到的电压信号V进行放大，发送给24位模拟数字转换器将经放大后的电压信号V转换为24位的串行电压数据；24位模拟数字转换器通过数字隔离器B与数字模块中的FPGA相连，通过数字隔离器B将转换后的24位串行电压数据发送到数字模块中的FPGA芯片中，通过FPGA芯片进行存储；24位模拟数字转换器还与参考电压源相连，根据参考电压源提供的参考电压调整24位模拟数字转换器的测量范围；上述V/I转换电路、基准电压源、参考电压源、24位模拟数字转换器、调理电路、数字隔离器B均与DC-DC相连，通过DC-DC转换器为校准模块供电。所述数字部分中FPGA芯片通过接收PXI总线与PXI触发总线的地址、数据、控制信号，通过数字隔离器A与数字隔离器B自动控制模拟部分中校准单元中的内部电阻模块与各个输出电阻内的数字电位器输出阻值进行设置，从而控制内部电阻模块与输出电阻模块的输出阻值。上位机采集FPGA芯片中存储的24位串行电压数据，通过PXI总线发送给上位机，上位机根据24位串行电压数据便可得到被测量对象的电阻值R=V/I，V为电压、I为电流。 温度传感器用来实时测量钼热电阻模拟板工作过程中的实际温度数值，由FPGA定时读取温度传感器测得的温度数据，通过PXI总线将温度数据传递给上位机。FRAM存储器用来存储模拟部分中校准单元的校准系数、每个输出电阻的输出电阻阻值，以及外部电阻或内部电阻的阻值测量数据；PXI总线通过FPGA芯片读取FRAM的存储数据，获得钼热电阻模拟板的固有信息。本专利技术的优点在于I、本专利技术钼热电阻模拟板是一款符合PXI标准规范的6U PXI总线板卡，提供多通道钼热电阻输出；2、本专利技术钼热电阻模拟板作为一款标准PXI模块可以直接应用于所有的PXI机箱；3、本专利技术钼热电阻模拟板采用高速数字隔离器件对数字、模拟电路进行隔离以保护上位机免受现场异常信号的干扰；4、本专利技术钼热电阻模拟板支持板上温度测试、支持对模拟钼热电阻的校准，且校准单元可同时对内部电阻与各个电阻输出模块校准；5、本专利技术钼热电阻模拟板中的输出电阻模块在不改变数字电位器的情况下，通过更换电阻R，可以轻松调整输出电阻模块电阻的输出范围，但不影响输出电阻的精度；6、本专利技术钼热电阻模拟板中校准单元中得内部电阻模块与输出电阻模块采用相同结构，由此通过校准单元对内部电阻模块进行校准后所获取的校准参数，可直接用来供各个输出电阻模块对自身输出阻值进行修正。附图说明图I为现有电阻模拟板中输出电阻结构示意图；图2为本专利技术钼热电阻模拟板整体结构框图。图3为本专利技术钼热电阻模拟板中输出电阻模块进行多次输出电阻模块的有效性测试结果图。具体实施例方式本专利技术钼热电阻模拟板符合PXI标准规范的6U PXI总线板卡，提供多通道高精度的钼热电阻输出，包括位于总线板卡上的模拟部分、数字部分以及连接器J5，如图2所示，所述数字部分包括FPGA芯片、温度传感器、FRAM存储芯片、PXI总线以及PXI触发总线；模拟部分包括校准单元与n个输出电阻模块，I。下面具体对数字部分与模拟部分中各个电路以及I旲块间的关系进行说明如图2所示，所述模拟部分中，输出电阻模块通过连接器J5与外部仪器连接，用来实现高精度低温漂的模拟钼热电阻输出，满足客户对可编程模拟钼热电阻的需求，包括电阻R、数字电位器、DC-DC转换器(直流转直流电源)与数字隔离器构成；其中，数字电位器为m个，m > 2; m个数字电位器间并联后再与电阻R并联，由此m个数字电位器通过数字信号控制电阻R的阻值变化。从而减小了 m个数字电位器步长对输出电阻模块输出精度的影 响，实现了高精度低温漂的模拟钼热电阻输出；且在不改变数字电位器的情况下，通过更换电阻R，可以轻松调整输出电阻模块的电阻输出范围，但不影响输出电阻的精度。所述m个数字电位器均采用至少10位的数字电位器，由此可保证输出电阻模块的电阻输出精度。由于相互并联的数字电位器个数影会影响输出电阻模块的电阻输出精度以及范围，同时考虑到输出电阻模块的体积与成本，因此本专利技术输出电阻模块的电阻输出精度与范围的前提下，采用两个10位的AD5270数字电位器并联后与电阻R并联，AD5270数字电位器电阻R的最大输出阻值为20KQ，具有1%电阻误差，温度系数为5ppm/° C，由此可在保证输出电阻模块的电阻输出精度的同时，还可使输出电阻模块具有较快的响应。本专利技术中电阻R的阻值为124欧，0. 1%精度，IOppm温漂的高精密电阻。m个数字电位器与数字隔离器相连、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于PXI总线的多通道高精度铂热电阻模拟板，其特征在于：包括位于总线板卡上的模拟部分、数字部分以及连接器J5；所述数字部分包括FPGA芯片、温度传感器、FRAM存储芯片、PXI总线以及PXI触发总线；模拟部分包括校准单元与n个输出电阻模块，n≥1；所述模拟部分中，输出电阻模块采用4线制电阻接口连接外部仪器，通过连接器J5与外部仪器连接，用来实现高精度低温漂的模拟铂热电阻输出；输出电阻包括电阻R、数字电位器、DC？DC转换器与数字隔离器A构成；其中，数字电位器为m个，m≥2；m个数字电位器间并联后再与电阻R并联；m个数字电位器与数字隔离器A相连、通过数字隔离器A与铂热电阻模拟板中的数字部分中FPGA芯片相连；m个数字电位器与数字隔离器A均与DC？DC转换器相连，通过DC？DC为输出电阻模块供电；所述校准单元包括内部电阻模块、校准模块、多路开关；其中，内部电阻模块与多路开关相连，外部电阻通过连接器J5实现与多路开关相连，多路开关与校准模块相连，且与数字部分中的FPGA芯片相连，通过FPGA芯片控制多路开关的通断实现外部电阻、内部电阻模块与校准模块间的连接断开，从而通过校准模块实现内部电阻模块或外部电阻阻值的测量与校准；所述校准模块包括V/I转换电路、调理电路、基准电压源、参考电压与24位模拟数字转换器与DC？DC转换器；其中，V/I转换电路与多路开关相连，且与基准电压源相连，通过基准电压源用来为V/I转换电路提供电压信号；通过V/I转换电路将电压信号转换为高精度的电流信号I，并根据外部电阻或内部电 阻模块的阻值得到外部电阻或内部电阻模块的电压信号V发送给调理电路；调理电路与24位模拟数字转换器相连，用来将接受到的电压信号V进行放大，发送给24位模拟数字转换器将经放大后的电压信号V转换为24位的串行电压数据；24位模拟数字转换器通过数字隔离器B与数字模块中的FPGA相连，通过数字隔离器B将转换后的24位串行电压数据发送到数字模块中的FPGA芯片中，通过FPGA芯片进行存储；24位模拟数字转换器还与参考电压源相连，根据参考电压源提供的参考电压调整24位模拟数字转换器的测量范围；上述V/I转换电路、基准电压源、参考电压源、24位模拟数字转换器、调理电路、数字隔离器B均与DC？DC相连，通过DC？DC转换器为校准模块供电；所述数字部分中：FPGA芯片通过接收PXI总线与PXI触发总线的地址、数据、控制信号，通过数字隔离器A与数字隔离器B自动控制模拟部分中校准单元中的内部电阻模块与各个输出电阻内的数字电位器输出阻值进行设置，从而控制内部电阻模块与输出电阻模块的输出阻值；上位机采集FPGA芯片中存储的24位串行电压数据，通过PXI总线发送给上位机，上位机根据24位串行电压数据便可得到被测量对象的电阻值R=V/I，V为电压、I为电流；温度传感器用来实时测量铂热电阻模拟板工作过程中的实际温度数值，由FPGA定时读取温度传感器测得的温度数据，通过PXI总线将温度数据传递给上位机；FRAM存储器用来存储模拟部分中校准单元的校准系数、每个输出电阻的输出电阻阻值，以及外部电阻或内部电阻的阻值测量数据；PXI总线通过FPGA芯片读取FRAM的存储数据，获得铂热电阻模拟板的固有信息。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小兵，魏勇，戚朝晖，岳世锋，张新，吴秀峰，唐颖倩，韩慧媛，吴飞，卢俊娥，杨绪达，吕建民，郑海源，李菲，
申请(专利权)人：北京康拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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