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可满足各种测试环境要求的多路信号源的设计

电子设计 2020-08-05 09:23 次阅读

1、 引言

随着测试设备的飞速发展,其性能状况越来越受到人们的重视,经过一段时间要对测试设备进行检测。主测试板作为测试设备上的重要部件,它的性能好坏起着重要作用。在对其进行性能测试时,由于没有专用的信号源,一般都是安装在设备上进行试验。这不仅费时费力,而且更重要的是增加了修理成本,因此,迫切需要专用的测试设备。本信号源就是针对这一问题而设计的。

2、 信号源的设计要求

根据对多数测试设备修理试验工艺的分析,该信号源具体要求如下:

四路电压信号:一路电压范围为-25 V~25 V的直流信号源,精度要求为:0 V~1 V的误差为±0.1V,1 V~25 V的误差为±0.05 V,-25 V~0 V的误差为±0.15 V;其中一路产生幅值为0 V~25 V的方波,幅值误差为±0.2 V,频率误差为1 Hz;

一路电压范围为-100 mV~100 mV的直流信号源,要求误差为±0.5 mV;

一路电压范围为-0.5 V~0.5 V的直流信号源,要求误差为±0.005 V;

一路电压范围为0 V~5 V的直流信号源,要求误差为0.01 V。

四路模拟温度信号。

3、 系统硬件设计

3.1 信号源硬件设计及工作过程

本系统的硬件部分以Atmel公司的AT89S51单片机为核心,其外围电路主要包括:D/A转换电路、电压转换电路、运算放大电路、集电器模拟温度电路、通信接口电路以及看门狗复位电路。其核心部分是D/A转换电路和运算放大电路,其他电路都是围绕D/A转换功能完善系统、保证程序正常运行而设计的。通信接口电路实现上位机与下位机的数据通信;集电器模拟温度电路实现四路温度的模拟;看门狗复位电路监控程序的运行状态,在死机或“程序走飞”时可使系统自动恢复到正常工作状态。图1所示为系统硬件原理结构框图。

系统工作过程:上位机发送控制字(包括信号通道选择和信号幅值大小)至下位机(单片机),下位机采集控制字后,由单片机程序实现所选信号通道以及信号幅值的大小。下位机产生信号后,通过串行总线将数据发送到上位机并显示在上位机相应的虚拟面板上。产生的信号通过板卡上的外接信号输出端口传输到测试设备相应的通道上,模拟传感器接收信号。如果测试设备接收后显示的信号与板卡输出的信号大小相一致,则认为测试设备性能良好。

3.2 D/A转换电路和运算放大电路

D/A转换电路采用美国德州仪器公司生产的TLC5620。它是一款带有串行控制的4路8位电压输出数/模转换器(DAC)。每一路均具有两级缓冲器(输入锁存器(Latch)和DAC锁存器)、一个输出增益开关,一个8位DAC电路以及一个电压输出电路。TLC5620的编程可通过对串行控制字中的RNG位置1或清零来实现,其输出电压的最大值可以是外部参考电压的1~2倍。其输入/输出电路均为射极跟随器。

通过简单的3线串行总线可对TLC5620进行控制,其11位的命令字由8位数据位、2位DAC选择位以及1位RNG位组成。DAC寄存器是双缓冲的,将完整的新数值写入器件,然后DAC输出通过LDAC端的控制同时更新。数字输出端带有施密特触发器,因此,该电路具有较高的噪声抑制性能。

TLC5620采用4个电阻串(resistor-string)来实现D/A转换。每一个DAC的核心是一个带有256抽头的单电阻,它们对应于0~255的数字代码。每个电阻串的一端连接到GND,另一端由基准输入缓冲器的输出馈电。通过使用电阻串保持单调性,线性度取决于电阻元件的一致性和输出缓冲器的性能。由于输入端经过缓冲,所以DAC对于基准源总是呈现为高阻状态。

每一个DAC的输出由一个可控增益放大器缓冲,它可以被配置为×1或×2的增益。上电时,DAC被复位为全“0”。每一路的输出电压可由下式给出:

V0(DACA~DACD)=REF×(CODE/255)×(1+RNG)

其中,CODE的范围为0~255。RNG位是串行控制字内的0或1。

四路+25 V模拟信号采用宽电压输出的运算放大器OPA551。该运算放大器可输出±30 v电压,电流最大值200 mA,可满足本系统要求。其余采用LM324,以节约成本。方波信号采用定时器的溢出中断来产生。四路温度的模拟采用数字电位器继电器实现。调节电位器阻值大小实现温度变化,由继电器的动作切换开闭温度的模拟。D/A与运算放大器电路如图2所示。

3.3 系统通信模块设计

通信模块采用CAN总线和RS-232总线模块实现,其电路图如图3所示。

RS-232电平转换器可以将输入的±5 V电源电压转换为RS-232输出电平所需的±10 V电压。CAN收发器选用PCA82C250。PCA82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口,可提供对CAN总线上数据的差动发送和接收功能。

作为上位机的PC通过其串行接口发送数据,产生RS-232电平信号,由电平转换电路将RS-232电平信号转换成单片机所能接受的TTL/CMOS电平信号,并传到协议转换单元的单片机,单片机将接收到的数据打包、转换后,通过CAN收发器发送至CAN总线。挂在CAN总线上的下位机节点收到数据后,根据控制命令做出相应动作。上位机与下位机通信示意图如图4所示。

4 、系统软件设计

本系统软件设计分为两部分:上位机采用Lab-Windows/CVI为开发平台,下位机以g6E为平台,采用汇编语言编写。从功能上软件设计可分为:系统初始化程序、主程序、串口中断及定时器中断程序。双机通信协议约定如下:

aa+55+功能位+数据位+校验位

其中,前两个字节为前导码,第三个字节为控制命令,单片机根据此字节进行相应处理。第四个字节为具体控制数据,最后为校验数据。根据此协议,上位机每次发5个字节。下位机接收到有效的前导码后进行相应的动作。

5、 结束语

本测试信号源已投入使用,系统运行可靠、性能稳定,体现了良好的实用性与较高的性价比,完全能够满足各种测试环境的要求。

责任编辑:gt

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SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

这些10位缓冲器或总线驱动器为宽数据路径或带有奇偶校验的总线提供高性能总线接口。 3态控制门是一个2输入与门,具有低电平有效输入,因此,如果输出使能(OE1 \或OE2)输入为高电平,则所有10个输出都处于高阻态。 'ABT827在输出端提供真实数据。 当VCC介于0和2.1 V之间时,器件在上电或断电期间处于高阻态。但是,为了确保2.1 V以上的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT827的特点是在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT827的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 最先进的EPIC -IIBBiCMOS设计显着降低功耗 流通式架构优化PCB布局 每个JEDEC标准JESD-17的闩锁性能超过500 mA 典型V < sub> OLP (输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) 封装选项包括塑料小外形...
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SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

SN7404 六路反向器

这些设备包含六个独立的逆变器。 特性 可靠的德州仪器质量和可靠性 < /DIV> 参数 与其它产品相比 反向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) IOH (Max) (mA) Schmitt Trigger Rating Operating Temperature Range (C) Pin/Package &...
发表于 10-15 15:56 347次 阅读
SN7404 六路反向器

SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

?? ABT162244器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器的性能和密度,时钟驱动器,以及面向总线的接收器和发射器。这些器件可用作四个4位缓冲器,两个8位缓冲器或一个16位缓冲器。这些器件提供同相输出和对称低电平有效输出使能(OE)输入。 输出设计用于提供或吸收高达12 mA的电流,包括等效的25- 用于减少过冲和下冲的串联电阻。 确保上电或上电时的高阻态向下,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 这些器件完全适用于使用Ioff和上电3的热插拔应用-州。 Ioff电路禁用输出,防止在断电时损坏通过器件的电流回流。上电和断电期间,上电三态电路将输出置于高阻态,从而防止驱动器冲突。 特性 德州仪器广播公司的成员??系列 输出端口具有等效性25- 串联电阻,所以没有外部电阻是必需 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 Ioff和上电3状态支持热插拔 分布式VCC和GND引脚最大...
发表于 10-15 15:53 116次 阅读
SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

'ABT16240A器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器,时钟驱动器的性能和密度,和面向总线的接收器和发射器。 这些器件可用作4个4位缓冲区,2个8位缓冲区或1个16位缓冲区。这些器件提供反相输出和对称低电平有效输出使能(OE \)输入。 为了确保上电或断电期间的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT16240A的特点是可在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT16240A的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 Widebus和EPIC-IIB是德州仪器公司的商标。 德州仪器WidebusTM家庭成员 最先进的EPIC -IIBTMBiCMOS设计显着降低功耗 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V,VCC= 5 V,TA= 25°C 分布式VCC和GND引脚配置最大限度地降低高速开关噪声 流通式架构优化PCB布局 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) ...
发表于 10-15 15:43 188次 阅读
SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

TMS320VC5507 定点数字信号处理器

TMS320VC5507定点数字信号处理器(DSP)基于TMS320C55x DSP生成CPU处理器内核。 C55x ?? DSP架构通过增加并行性和全面关注降低功耗来实现高性能和低功耗。 CPU支持内部总线结构,该结构由一个程序总线,三个数据读总线,两个数据写总线以及专用于外设和DMA活动的附加总线组成。这些总线能够在一个周期内执行最多三次数据读取和两次数据写入。并行地,DMA控制器每个周期最多可以执行两次数据传输,与CPU活动无关。 C55x CPU提供两个乘法累加(MAC)单元,每个单元能够支持17位×17-单个循环中的位乘法。额外的16位ALU支持中央40位算术/逻辑单元(ALU)。 ALU的使用受指令集控制,提供优化并行活动和功耗的能力。这些资源在C55x CPU的地址单元(AU)和数据单元(DU)中进行管理。 C55x DSP代支持可变字节宽度指令集,以提高代码密度。指令单元(IU)从内部或外部存储器执行32位程序提取,并为程序单元(PU)排队指令。程序单元解码指令,将任务指向AU和DU资源,并管理完全受保护的管道。预测分支功能可避免执行条件指令时的管道冲洗。 5507上的1...
发表于 10-15 11:44 113次 阅读
TMS320VC5507 定点数字信号处理器

TMS320C6711D 浮点数字信号处理器

TMS320C67x ??的DSP(包括TMS320C6711,TMS320C6711B,TMS320C6711C,TMS320C6711D设备)构成浮点DSP家族在TMS320C6000? DSP平台。在C6711,C6711B,C6711C和C6711D设备都是基于高性能,先进的超长指令字(VLIW)架构的德州仪器(TI)开发,使这些DSP的多通道多功能应用的绝佳选择。 C6711D器件的时钟频率为200 MHz,时钟速率高达1200万次(MFLOPS),时钟频率为250 MHz,最高可达1500 MFLOPS,高效DSP编程挑战的有效解决方案。 C6711D DSP具有高速控制器的操作灵活性和阵列处理器的数字能力。该处理器具有32个32位字长的通用寄存器和8个高度独立的功能单元。八个功能单元提供四个浮点/定点ALU,两个定点ALU和两个浮点/定点乘法器。 C6711D每个周期可以产生两个MAC,总共400 MMACS。 C6711D DSP还具有专用硬件逻辑,片上存储器和其他片上外设。 < p> C6711D设备使用基于缓存的两级架构,并具有功能强大且多样化的外设集。 1级程序高速缓存(L1P)是32-Kbit直接映射高速缓存,1级数据高速缓存(L1D)是32-Kbit 2路组...
发表于 10-09 10:37 260次 阅读
TMS320C6711D 浮点数字信号处理器

SMJ320C40 军用浮点数字信号处理器

C40数字信号处理器(DSP)是采用0.72-μm双层金属CMOS技术制造的32位浮点处理器。 320C40是德州仪器(TI)第四代DSP的一部分,主要用于并行处理。 有关设计低温操作时的其他信息,请参阅德州仪器应用报告 320C3x,320C4x和320MCM42x低温上电启动灵敏度,文献编号为SGUA001。 特性 SMJ:MIL-PRF-38535的QML处理 SM:标准处理 TMP :商业级处理TAB 工作温度范围: 军用(M)-55°C至125°C 特殊(S)-55°C至100°C 商业(C)-25°C至85°C 商业(L)0°C至70° 最高性能浮点数字信号处理器(DSP) C40-60: 33-ns指令周期时间: 60 MFLOPS, 30 MIPS,330 MOPS,384 MBps C40-50: 40-ns指令周期时间: ...
发表于 09-29 11:04 90次 阅读
SMJ320C40 军用浮点数字信号处理器

OPA360 采用 SC70 封装具有低通滤波器、内部 G=2 和 SAG 校正的 3V 视频放大器

OPA360高速放大器针对3V便携式视频应用进行了优化。它专门设计用于与嵌入在视频处理器中的数模转换器(DAC)兼容,例如德州仪器?数字媒体处理器系列及其他产品。输入共模范围包括GND,允许视频DAC与OPA360直流耦合。 输出摆幅在25mV的GND范围内,300mV连接到V +,标准的后端视频负载(150 )。内部电平转换电路可防止输出在0V输入时饱和,从而防止普通视频电路中的同步脉冲削波。因此,OPA360非常适合直流耦合到视频负载。如果首选交流耦合,OPA360提供垂度校正功能,可显着减小输出耦合电容的尺寸。 OPA360通过集成垂直校正,内部优化,适用于对空间敏感的应用增益设置电阻(G = 2)和2极视频DAC重建滤波器。 在关断模式下,静态电流减小到 凹陷校正 降低耦合电容器尺寸 输入范围包括接地 直流耦合输入 集成电平转换器 直流耦合输出(1) 无需输出电容器 轨到轨输出 低电流电流:6mA ...
发表于 09-06 16:48 91次 阅读
OPA360 采用 SC70 封装具有低通滤波器、内部 G=2 和 SAG 校正的 3V 视频放大器

OPA361 具有内部增益和滤波器的 3V 视频放大器

OPA361高速放大器针对3V便携式视频应用进行了优化。它专门设计为与德州仪器中嵌入的视频编码器兼容? OMAP2420和DaVinci处理器或具有0.5V PP 视频输出的其他应用处理器。输入共模范围包括GND,允许视频DAC(数字 - 模拟转换器)直流耦合到OPA361。电视检测功能通过促进视频传输的自动启动/停止,显着简化了最终用户界面。 输出摆幅在5mV的GND和250mV到V +之间,带有标准的后端视频负载( 150 )。内部电平转换电路可防止输出在0V输入时饱和,从而防止普通视频电路中的同步脉冲削波。因此,OPA361非常适合与视频负载直流耦合。 OPA361通过集成内部增益设置电阻(G = 5.2V /V)和2来针对空间敏感应用进行了优化 - 极视频DAC重建滤波器。 在关断模式下,静态电流减小到 与OMAP242x和DAVINCI兼容?处理器 2极重构滤波器 输入范围包括接地 直流耦合输入 集成LEVEL SHIFTER 直流耦合输出(1) 无需输出电容 ...
发表于 09-06 16:47 100次 阅读
OPA361 具有内部增益和滤波器的 3V 视频放大器

AMC7834 AMC7834 集成功率放大器监视和控制系统

AMC7834器件是一款针对功率放大器(PA)偏置的高度集成,低功耗,模拟监视和控制解决方案,能够对温度,电流和电压进行监控。 该器件集成了一个多通道12位模数转换器(ADC);八个12位数模转换器(DAC);四个高侧电流感测放大器,可以选择设置它们作为四个独立闭环漏极电流控制器的一部分;一个精确的片上温度传感器和两个远程温度二极管驱动器;四个可配置的通用I /O端口(GPIO);以及一个精确的内部基准。其高集成度极大地减少了组件数量,并且简化了PA偏置系统设计。 该器件具有功能集成和宽工作温度范围等诸多优势,因此适合用作多通道射频(RF)通信系统中PA的一体化,低成本偏置控制电路。凭借灵活的DAC输出范围和宽共模电压电流传感器,此器件可用作针对多种晶体管技术(例如LDMOS,GaA和GaN)的偏置解决方案.AMC7834功能集对通用监视器和控制系统而言同样有益。 德州仪器(TI)提供了一个完备的模拟监视和控制(AMC)产品系列,以满足各类应用不同的通道数,附加特性或者转换器解决方案需求。更多信息,敬访访问www.ti.com.cn/amc。 特性 8个具有可编程范围的单调性12位数模转换器(DAC) 4个双极DAC...
发表于 08-30 16:06 895次 阅读
AMC7834 AMC7834 集成功率放大器监视和控制系统

TRPGR30ATGA TRPGR30ATGA 23mm 低频玻璃封装应答器,R/O

德州仪器(TI)23mm低频(LF)玻璃应答器提供出色性能并可在134.2kHz的共振频率上运行。此产品兼容ISO /IEC 11784/11785全球开放式标准。德州仪器(TI)LF玻璃应答器使用TI获专利的调谐制造工艺生产以提供持续的读取性能。送货前,将对此应答器进行全面的功能和参数测试,为用户提供他们所期望从TI获得的高质量产品。 特性 由获专利的半双工(HDX)技术提供的同类产品中最佳性能 获专利的应用器调谐提供稳定的和高读取性能 80位只读类型 64位芯片ID 对几乎所有非金属物质不敏感< /li> 应用范围 车辆识别 集装箱跟踪 资产管理 参数 与其它产品相比 其他无线技术   Frequency Device Type Standard Transmission Principle Operating Temperature Range (C) Approx. Price (US$) Rating   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','参数变化','#parametrics',link); TRPGR30ATGA 134.2 kHz     Transponder     ISO11785     HDX - F...
发表于 08-20 18:04 195次 阅读
TRPGR30ATGA TRPGR30ATGA 23mm 低频玻璃封装应答器,R/O

RF430CL331H RF430CL331H 动态 NFC 接口应答器

德州仪器(TI)动态近场通信(NFC)/射频识别(RFID)接口应答器RF430CL331H是一款NFC标签类型4器件,可结合一个非接触式NFC /RFID接口和一个有线I 2 C接口将器件连接到主机.NDEF消息可通过集成的I 2 C串行通信接口读写,也可通过支持高达848kbps速率的集成ISO /IEC 14443标准类型B RF接口进行非接触式访问或更新。 该器件按主机控制器的需求请求响应NFC类型4命令,每次仅在其缓存中存储部分NDEF消息。这使得NDEF消息的大小仅受主机控制器的存储器容量以及规范的限制。 该器件支持读缓存,预取和写自动确认功能,可提高数据吞吐量。 该器件可利用简单而直观的NFC连接切换来替代载波方式,只需一次点击操作即可完成诸如,低功耗(BLE)或Wi- Fi的配对过程或认证过程。 作为一个常见N. FC接口,RF430CL331H使得终端设备能够与启用NFC的智能手机,平板电脑和笔记本电脑这类快速发展的基础设施进行通信。 特性 通过直通操作向主机控制器发送数据更新和请求 I 2 C接口允许对内部静态随机存取存储器(SRAM)进行读写操作 预取,缓存和自动应答特性提高数据吞吐量 支持数据流 <...
发表于 08-20 17:57 225次 阅读
RF430CL331H RF430CL331H 动态 NFC 接口应答器