基于虛擬儀器的某弱信號處理模塊測試系統(tǒng)設(shè)計與實
圖2為該系統(tǒng)的硬件組成框圖。其中直流穩(wěn)壓源提供模塊的工作電壓,通過采集控制板向模塊專用夾具提供。函數(shù)信號發(fā)生器、數(shù)字萬用表和數(shù)字存儲示波器本身帶有GPIB接口,在工控機(jī)擴(kuò)展槽中插入GPIB卡獲得工控機(jī)的GPIB接口,通過GPIB電纜線連接在一起,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號的傳輸。工控機(jī)通過GPIB卡和數(shù)字I/O卡實現(xiàn)對采集控制板和其他設(shè)備的實時控制,向被控對象發(fā)出命令,協(xié)調(diào)它們之間的動作,從測量設(shè)備讀出數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,將完整的測量結(jié)果進(jìn)行保存或制成報表打印輸出。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/195576.htm
函數(shù)信號發(fā)生器采用Agilent 33220A,用來向模塊提供正弦信號和脈沖波信號。Agilent 33220A所能提供的正弦波的頻率范圍為1μHz~20MHz,幅度范圍為10mVpp~10Vpp,精度為1mVp-p。Agilent 33220A函數(shù)信號發(fā)生器帶有IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)的GPIB端口,可以和工控機(jī)進(jìn)行通信,并由工控機(jī)對其輸出波形參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。數(shù)字示波器采用Tektronix公司生產(chǎn)的TDS1002,帶寬為60MHz,采樣率1.0GS/s,可以滿足測試要求;TDS1002示波器帶有滿足IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)的GPIB端口,可以和工控機(jī)進(jìn)行通信,將測試結(jié)果傳遞給工控機(jī)。數(shù)字萬用表采用Agilent 34401A,具有6位半數(shù)字分辨率,最高精度為1μV,交流電壓測量量程為15mV~750V,頻率測量范圍為5Hz~1MHz,最高精度為0.01Hz,帶有滿足IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)的GPIB端口,可以和工控機(jī)進(jìn)行通信,用來完成模塊各通道輸出波形的頻率和交直流幅值的測量,并檢測直流穩(wěn)壓源和函數(shù)信號發(fā)生器的輸出。
2.1 直流穩(wěn)壓電源單元
直流穩(wěn)壓電源為模塊提供+12V和-12V電壓,為控制板和模塊夾具板上的GPLD和繼電器提供+5V工作電壓。采用DH1718G-4型直流穩(wěn)壓源,此電源有0~+36V和0~-36V兩路可調(diào)直流電壓輸出和一路十5V固定電壓輸出,輸出電流分別為0~+3.5A和0~-3.5A,紋波電壓有效值為0.5mV。
2.2 主控計算機(jī)系統(tǒng)
主控計算機(jī)系統(tǒng)由工控機(jī)主機(jī)、GPIB總線接口卡和數(shù)字I/O卡構(gòu)成。計算機(jī)主機(jī)采用研華科技有限公司生產(chǎn)的工控機(jī),內(nèi)存在軟件計算和顯示中對容量要求比較大,內(nèi)存容量配置為1Gbytes。GPIB總線接口卡選用了National Instruments公司生產(chǎn)的PCI-GPIB接口卡,該接口卡支持“Plug and Play標(biāo)準(zhǔn),接插件采用IEEE488.1的標(biāo)準(zhǔn)24針接頭,數(shù)據(jù)傳輸支持標(biāo)準(zhǔn)IEEE488和HS488兩種模式。數(shù)字I/O卡采用National Instruments公司生產(chǎn)的PCI-6503,是PCI總線接口的數(shù)字I/O卡,兼容性強(qiáng),支持“Plug and Play標(biāo)準(zhǔn),采用5V TTL/CMOS控制電平,具有3通道共24位輸入/輸出。
2.3 采集控制板
采集控制電路板分為電源處理、信號輸入、信號輸出和CPLD控制4個部分。電源處理部分負(fù)責(zé)8塊待測模塊工作電源以及增益控制引腳的選通;信號輸入部分將信號發(fā)生器輸出的信號提供給模塊待測的一路;信號輸出部分把模塊待測的一路輸出信號送給數(shù)字萬用表或示波器進(jìn)行測量。CPLD另設(shè)了5個輸出引腳A~E用來控制模塊夾具板上的繼電器通斷。為了適合產(chǎn)品和夾具的需要,選用了超小型高靈敏度的電流動作型信號繼電器,其導(dǎo)通電阻小,絕緣電阻大,壽命長(開關(guān)數(shù)可達(dá)千萬次),體積小,重量輕。
工控機(jī)首先向數(shù)字I/O卡寫控制字,數(shù)字I/O卡將8位的命令數(shù)據(jù)傳送給采集控制板上的CPLD,CPLD將接收到的控制命令經(jīng)過譯碼產(chǎn)生各繼電器的控制信號,在CPLD每個輸出引腳采用驅(qū)動電路提高電流驅(qū)動能力以實現(xiàn)對繼電器的控制,從而實現(xiàn)某個待測模塊的相應(yīng)通道的選通。除了采集控制板上的繼電器陣列以外,夾具板上還有5個繼電器,用以實現(xiàn)模塊輸入通道的就近接地。CPLD模塊采用的是Xilinx公司的XC9572-15PC84,XC9572是Xilinx公司XC9500系列CPLD的一種,采用了先進(jìn)的Fast FLASH ISP技術(shù),可提供10000次以上編程擦除周期,并提供了先進(jìn)的系統(tǒng)內(nèi)部編程及測試功能。
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