[发明专利]一种基于FPGA的数控直流恒流源

说明书

技术领域

本发明属于电流源技术领域，涉及一种基于FPGA的数控直流恒流源。

背景技术

恒流电流源是科研、航空航天、半导体集成电路生产领域以及计量领域中一种很重要的电子设备。随着技术的发展，对恒流电流源的稳定性、精度等要求越来越高。基于模拟电路的电流源虽然可以实现高精度、宽电流范围输出，但其结构复杂，调整困难，指示不直观，因此很难满足高稳定性的应用场合。随着数字电子技术、电子设计自动化的发展，在计量领域、电量和非电量测量的仪表、工业控制系统中会普遍的应用数控直流恒流源。

因此，实有必要进行开发研究，以提供一种技术方案，保证恒流源输出的电流精度高、稳定性强，可以满足科研、航空航天、计量等领域对高稳定性电流的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于FPGA的数控直流恒流源，其输出的电流精度高、稳定性强，可以满足科研、航空航天、计量等领域对高稳定性电流的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于FPGA的数控直流恒流源，包括FPGA主控模块、与FPGA主控模块连接的键盘输入模块、LCD显示模块、DAC模块、ADC模块、EPCS配置芯片、系统电源以及连接DAC模块的V/I转换模块；其中，V/I转换模块的输出反馈连接ADC模块，通过键盘输入模块设定需要输出的电流值，FPGA主控模块对设定的电流值进行处理，经DAC模块输出电压，再经过V/I转换模块转换成电流，输出相应的电流值。

进一步地，FPGA主控模块通过采样V/I转换模块上串接的采样电阻的电压，计算出电路的输出电流值并与设定值进行比较，以控制DAC转换模块的输出从而实现对恒流源的输出电流进行调节，使输出电流能实时跟随设定值。

进一步地，EPCS配置芯片与FPGA主控模块相连，每次上电后FPGA主控模块读取EPCS配置芯片里的程序进行系统的配置与初始化。

进一步地，所述V/I转换模块第一、第二、第三运放以及电流扩展电路；其中，第一运放构成加法器，第二运放构成电压跟随器，第三运放构成反相器；所述电流扩展电路包括有第一、第二、第三、第四三极管

相较于现有技术，本发明一种基于FPGA的数控直流恒流源利用FPGA芯片的高处理能力、高精度的ADC、DAC芯片实现了高精度、高稳定电流的输出，具有操作方便、输出电流稳定度高的特点，可保证恒流源输出的电流精度高、稳定性强，以满足科研、航空航天、计量等领域对高稳定性电流的要求。

附图说明

图1是本发明基于FPGA的数控直流恒流源原理模块框图；

图2是本发明基于FPGA的数控直流恒流源的DAC转换模块电路图；

图3是本发明基于FPGA的数控直流恒流源的V/I转换模块电路图；

图4是本发明基于FPGA的数控直流恒流源的ADC转换模块电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一种基于FPGA的数控直流恒流源，包括FPGA主控模块、与FPGA主控模块连接的键盘输入模块、LCD显示模块、DAC模块、ADC模块、EPCS配置芯片、系统电源以及连接DAC模块的V/I转换模块。其中，V/I转换模块的输出反馈连接ADC模块。通过键盘输入模块设定需要输出的电流值，FPGA对设定的电流值进行处理，经DAC模块输出电压，再经过V/I转换模块转换成电流，输出相应的电流值。同时，FPGA主控模块通过采样V/I转换模块上串接的采样电阻的电压，计算出此时电路的输出电流值并与设定值进行比较，以控制DAC的输出从而实现对恒流源的输出电流进行调节，使输出电流能实时跟随设定值。