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)可以通過計算機軟件編程進行控制的電源?？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。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，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MegaWizard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。可以產(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。