一種基于FPGA的可編程電壓源系統(tǒng)設(shè)計
0 引 言
可編程電源指某些功能或參數(shù)可以通過計算機(jī)軟件編程進(jìn)行控制的電源??删幊屉娫吹膶崿F(xiàn)方法有很多種。其中,現(xiàn)場可編程門陣列(Field ProgrammableGate Array,FPGA)具有性能好,規(guī)模大,可重復(fù)編程,開發(fā)投資小等優(yōu)點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,FPGA的成本不斷下降,正逐漸成為各種電子產(chǎn)品不可或缺的重要部件。由于FPGA有著如此眾多的優(yōu)點(diǎn),因此系統(tǒng)采用FPGA作為控制芯片,實現(xiàn)可編程電壓源系統(tǒng),為需要可調(diào)電壓源的電子產(chǎn)品提供高精度、高可靠性的電壓。
1 系統(tǒng)設(shè)計
采用Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240C8為控制芯片。通過Altera的IP工具M(jìn)egaWizard管理器定制LPM_ROM宏功能模塊,用.mif格式文件存放產(chǎn)生電壓的數(shù)據(jù);利用硬件描述語言(HDL)設(shè)計分頻電路、地址發(fā)生器或數(shù)據(jù)計數(shù)器等控制電路。地址發(fā)生器對ROM進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。ROM中各單元的數(shù)據(jù)經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換電路,在DAC控制電路的作用下,串行數(shù)據(jù)從高位到低位讀入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中,數(shù)/模轉(zhuǎn)換器出來的模擬電壓信號經(jīng)過運(yùn)算放大器放大后,得到所需的模擬電壓。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
根據(jù)項目需求,定制10 b×32 Word的LPM_ROM??梢援a(chǎn)生32路1 024階可調(diào)的電壓。此外,可以根據(jù)需要定制不同的位寬,不同單元數(shù)的LPM_ROM宏功能模塊,可以產(chǎn)生符合精度要求的多通道電壓。
2 控制電路設(shè)計
2.1 分頻電路模塊
開發(fā)板提供的系統(tǒng)時鐘為50 MHz,系統(tǒng)的時鐘信號通過分頻模塊進(jìn)行分頻,將分頻后的時鐘信號分別提供給控制電路模塊、地址發(fā)生器和并/串轉(zhuǎn)換電路作為時鐘控制信號。該模塊部分 VHDL源程序如下:
程序中,duty為控制占空比的參數(shù);count為控制分頻的參數(shù)。通過改變duty和count兩個參數(shù),得到占空比及分頻數(shù)可調(diào)的時鐘信號,極為方便。
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