遙測信號模擬源的設(shè)計及實現(xiàn)

　　ARINC 429信號采用專門的協(xié)議轉(zhuǎn)換收發(fā)芯片DEI1016將FPGA中需發(fā)送的32位信息字轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，再通過BD429A芯片轉(zhuǎn)換為429電平^[4]，電路實現(xiàn)如圖5所示。

2.3 模擬信號板

　　模擬信號最終由運放輸出，普通運放最大供電為30V左右，更高的電壓需采用特殊的高壓運放。將模擬信號以30V為界限分為小信號與大信號。選用最大供電36V的運放AD824完成小信號放大輸出，選用供電最高140V(±70V)的高壓運放LTC6090^[5]完成大信號放大輸出。

　　模擬信號由DAC產(chǎn)生初始波形，再經(jīng)過外部運放電路處理得到所需波形。為滿足多通道輸出，選用AD5312芯片，含2路DAC，采用SPI接口^[6]，大大節(jié)省了FPGA的I/O接口。

　　方波信號產(chǎn)生電路如圖6所示，每路AD5312可以輸出2路方波信號。在FPGA模塊中配置方波幅度高值、幅度低值、頻率周期、占空比等參數(shù)。DAC參考電壓由REF198芯片提供，其輸出高精度的4.096V，對于10bits的DAC，每一位數(shù)字量對應(yīng)4mV輸出電壓。

　　正弦波或其它特殊波形由數(shù)字電路直接計算不易得到，采用DDS原理產(chǎn)生，將波形存儲到ROM中，實現(xiàn)原理如圖7所示。

　　正弦信號輸出幅度的控制采用控制基準(zhǔn)電壓方式實現(xiàn)^[6]。利用AD5321集成2路DAC的特點，將A路作為正弦信號輸出通道，B路作為A路的參考電壓，控制B路的輸出幅度，間接控制A路的正弦信號幅度，電路如圖8所示。

2.4 配置板

　　采用ARM處理器，通過網(wǎng)絡(luò)或串口與計算機進行通信。計算機可實時配置信號源參數(shù)，配置接口存儲到FLASH存儲器，脫離計算機后，按配置好的參數(shù)執(zhí)行輸出^[7]，配置板原理如圖9所示。

3 結(jié)論

　　本文設(shè)計的信號源實現(xiàn)了正弦、方波等模擬信號，以及RS232、RS422、LVDS、ARINC429等數(shù)字信號輸出，采用ARM嵌入式主板，實現(xiàn)計算機對信號源的參數(shù)配置。

　　本信號源按功能分開設(shè)計，在實現(xiàn)上化整為零，每個子板單獨設(shè)計，減少了整體設(shè)計的風(fēng)險性，具備通用性，在實際中得到了很好的應(yīng)用。

　　參考文獻：

　　[1]李海江.某遙測信號模擬源的系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[D].南京：南京航空航天大學(xué),2010.

　　[2]宋鑫霞,白瑞青.基于直接數(shù)字頻率合成的可編程遙測信號源[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012.

　　[3]Analog Device. AD8217 High Resolution Zero-Drift Current Shunt Monitor Data sheet, 2011.

　　[4]Device Engineering Inc. DEI1016 & BD429 ARINC 429 Transceiver Family Data Sheet, 2005.

　　[5]Brian Black.高壓運放可改善性能并縮減電路板空間[J].中國集成電路,2013.

　　[6]Analog Device. AD5312DataSheet, 2011.

　　[7]Steve Kilts, Advanced FPGA Design[M].New York: A John Wiley & Sons,Inc.,Publication.

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第6期第46頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。