直流電源測(cè)試儀高速采集電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-05-17 09:36
科技發(fā)展日新月異,人們?cè)谙硎茈娮釉O(shè)備帶來的舒適便捷時(shí),設(shè)計(jì)師正面臨著如何高效準(zhǔn)確地測(cè)試供電電源性能的難題。直流電源測(cè)試儀采用電子測(cè)量技術(shù),針對(duì)直流電源的穩(wěn)壓精度、紋波電壓、浪涌電流和負(fù)載調(diào)整率等多項(xiàng)輸出參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試,為電源設(shè)計(jì)人員提供了可靠的直流電源測(cè)試解決方案。信號(hào)采集電路作為直流電源測(cè)試儀的核心組成,承擔(dān)著采集直流電源輸出電壓和電流信號(hào)并進(jìn)行初步運(yùn)算處理的重任。極高的采集速度有利于發(fā)現(xiàn)波形中存在的細(xì)節(jié)問題,同時(shí)精度和帶寬也是提高測(cè)試儀性能的關(guān)鍵。本文研究并設(shè)計(jì)了應(yīng)用于直流電源測(cè)試儀的高速采集電路,主要研究?jī)?nèi)容如下:1.經(jīng)過對(duì)比幾種常用的大電流和電壓的高速采集方法,選擇電阻分流器和阻容分壓器進(jìn)行電流和電壓信號(hào)的采集。選用低溫漂的0.1和0.18)兩個(gè)采樣電阻分別完成2.5A、DC20MHz和250A、DC1MHz兩個(gè)范圍電流信號(hào)的采集。對(duì)采樣電阻的接線方式和電路分布參數(shù)的影響進(jìn)行了分析和優(yōu)化,并對(duì)電路中共模噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和抑制方法進(jìn)行了分析;設(shè)計(jì)了200倍衰減比的阻容分壓器完成200V、DC20MHz范圍電壓信號(hào)的...
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 關(guān)鍵指標(biāo)及結(jié)構(gòu)安排
1.3.1 采集電路關(guān)鍵指標(biāo)
1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 信號(hào)采集關(guān)鍵技術(shù)研究與方案設(shè)計(jì)
2.1 直流電源測(cè)試儀原理及整機(jī)系統(tǒng)方案
2.1.1 直流電源的關(guān)鍵待測(cè)參數(shù)
2.1.2 直流電源測(cè)試儀整機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.2 信號(hào)采集關(guān)鍵技術(shù)研究
2.2.1 大電流高速采集方法研究
2.2.2 電壓高速采集方法研究
2.3 直流電源測(cè)試儀高速采集電路方案設(shè)計(jì)
2.3.1 電流采集通道方案設(shè)計(jì)
2.3.2 電壓采集通道方案設(shè)計(jì)
2.3.3 數(shù)字信號(hào)處理部分方案設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 信號(hào)采集與調(diào)理電路設(shè)計(jì)
3.1 電流信號(hào)輸入級(jí)電路
3.1.1 采樣電阻的選擇
3.1.2 差分放大器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1.3 共模噪聲的抑制
3.2 電壓信號(hào)輸入級(jí)電路
3.2.1 AC/DC耦合電路
3.2.2 阻容分壓器
3.2.3 電壓跟隨器
3.3 程控增益放大器
3.3.1 程控增益放大器電路設(shè)計(jì)
3.3.2 放大器的誤差分析
3.4 低通濾波器
3.4.1 濾波器的種類及電路結(jié)構(gòu)選擇
3.4.2 二階低通濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5 ADC輸入級(jí)驅(qū)動(dòng)電路
3.5.1 減法器
3.5.2 單端轉(zhuǎn)差分電路
3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字信號(hào)處理部分及通用模塊設(shè)計(jì)
4.1 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
4.1.1 ADC的類型及特點(diǎn)
4.1.2 ADC的關(guān)鍵參數(shù)及選型比對(duì)
4.2 高速采樣時(shí)鐘設(shè)計(jì)
4.2.1 采樣時(shí)鐘抖動(dòng)的影響
4.2.2 低抖動(dòng)采樣時(shí)鐘設(shè)計(jì)
4.3 FPGA+ARM主控制處理平臺(tái)
4.3.1 FPGA和 ARM選型比對(duì)
4.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與高速通信接口
4.4 電源管理模塊
4.4.1 電源管理整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.2 電源完整性分析
4.5 數(shù)字隔離模塊
4.6 采集電路整體誤差分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 采集電路測(cè)試與驗(yàn)證
5.1 測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)
5.2 電源測(cè)試與驗(yàn)證
5.3 各模塊功能測(cè)試與驗(yàn)證
5.3.1 電流信號(hào)測(cè)量精度驗(yàn)證
5.3.2 電壓信號(hào)測(cè)量精度驗(yàn)證
5.3.3 通道帶寬與濾波器截止頻率驗(yàn)證
5.3.4 測(cè)量分辨力測(cè)試
5.3.5 共模噪聲抑制效果測(cè)試
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]低共模噪聲隔離DC-DC變換器的設(shè)計(jì)[J]. 潘成飛,游勇,陳紅亮. 現(xiàn)代信息科技. 2019(16)
[2]多芯片組件同步開關(guān)噪聲的建模與仿真研究[J]. 暢藝峰,鄒旭軍,譚憲文,尤海艷,余杰. 信息技術(shù)與信息化. 2018(12)
[3]二階有源低通濾波器設(shè)計(jì)研究[J]. 陳希. 信息通信. 2018(12)
[4]高頻大電壓阻容分壓網(wǎng)絡(luò)的頻率特性研究[J]. 茍軒,王增增. 中國(guó)測(cè)試. 2018(12)
[5]多重反饋二階有源低通濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真[J]. 閻群,李擎,崔家瑞,郭榮慶,顏貽宏. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(14)
[6]限制直流穩(wěn)壓電源啟動(dòng)電流過大的改造方法[J]. 潘奎. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2017(06)
[7]基于羅氏線圈的電子式互感器研究[J]. 聶德宇,李曉敏,王卓遠(yuǎn),梁澤宇. 通信電源技術(shù). 2017(03)
[8]基于AD9268的16位高速ADC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[J]. 陳龐森,孫山林,孫貞. 桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]直流大電流測(cè)量方法分析[J]. 馮德勇. 科技風(fēng). 2015(19)
[10]基于霍爾芯片的大電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)[J]. 崔曉宇,曹彪,陳宇軍. 焊接. 2015(09)
碩士論文
[1]寬帶高精度功率分析儀通道設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 史帥.電子科技大學(xué) 2019
[2]10位高速ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 張寶娣.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電源分配網(wǎng)絡(luò)噪聲建模與抑制分析[D]. 范澤原.西安電子科技大學(xué) 2019
[4]RC有源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 田聰.浙江師范大學(xué) 2016
[5]12bit 60Msps流水線ADC芯片設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D]. 鄧準(zhǔn).湘潭大學(xué) 2016
[6]二次直流電源參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王文舉.西安工業(yè)大學(xué) 2015
[7]直流大電流測(cè)量技術(shù)研究[D]. 張正綱.華北電力大學(xué) 2014
[8]二次電源自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 徐夢(mèng)琦.南京航空航天大學(xué) 2012
本文編號(hào):3191533
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 關(guān)鍵指標(biāo)及結(jié)構(gòu)安排
1.3.1 采集電路關(guān)鍵指標(biāo)
1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 信號(hào)采集關(guān)鍵技術(shù)研究與方案設(shè)計(jì)
2.1 直流電源測(cè)試儀原理及整機(jī)系統(tǒng)方案
2.1.1 直流電源的關(guān)鍵待測(cè)參數(shù)
2.1.2 直流電源測(cè)試儀整機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.2 信號(hào)采集關(guān)鍵技術(shù)研究
2.2.1 大電流高速采集方法研究
2.2.2 電壓高速采集方法研究
2.3 直流電源測(cè)試儀高速采集電路方案設(shè)計(jì)
2.3.1 電流采集通道方案設(shè)計(jì)
2.3.2 電壓采集通道方案設(shè)計(jì)
2.3.3 數(shù)字信號(hào)處理部分方案設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 信號(hào)采集與調(diào)理電路設(shè)計(jì)
3.1 電流信號(hào)輸入級(jí)電路
3.1.1 采樣電阻的選擇
3.1.2 差分放大器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1.3 共模噪聲的抑制
3.2 電壓信號(hào)輸入級(jí)電路
3.2.1 AC/DC耦合電路
3.2.2 阻容分壓器
3.2.3 電壓跟隨器
3.3 程控增益放大器
3.3.1 程控增益放大器電路設(shè)計(jì)
3.3.2 放大器的誤差分析
3.4 低通濾波器
3.4.1 濾波器的種類及電路結(jié)構(gòu)選擇
3.4.2 二階低通濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5 ADC輸入級(jí)驅(qū)動(dòng)電路
3.5.1 減法器
3.5.2 單端轉(zhuǎn)差分電路
3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字信號(hào)處理部分及通用模塊設(shè)計(jì)
4.1 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
4.1.1 ADC的類型及特點(diǎn)
4.1.2 ADC的關(guān)鍵參數(shù)及選型比對(duì)
4.2 高速采樣時(shí)鐘設(shè)計(jì)
4.2.1 采樣時(shí)鐘抖動(dòng)的影響
4.2.2 低抖動(dòng)采樣時(shí)鐘設(shè)計(jì)
4.3 FPGA+ARM主控制處理平臺(tái)
4.3.1 FPGA和 ARM選型比對(duì)
4.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與高速通信接口
4.4 電源管理模塊
4.4.1 電源管理整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.2 電源完整性分析
4.5 數(shù)字隔離模塊
4.6 采集電路整體誤差分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 采集電路測(cè)試與驗(yàn)證
5.1 測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)
5.2 電源測(cè)試與驗(yàn)證
5.3 各模塊功能測(cè)試與驗(yàn)證
5.3.1 電流信號(hào)測(cè)量精度驗(yàn)證
5.3.2 電壓信號(hào)測(cè)量精度驗(yàn)證
5.3.3 通道帶寬與濾波器截止頻率驗(yàn)證
5.3.4 測(cè)量分辨力測(cè)試
5.3.5 共模噪聲抑制效果測(cè)試
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]低共模噪聲隔離DC-DC變換器的設(shè)計(jì)[J]. 潘成飛,游勇,陳紅亮. 現(xiàn)代信息科技. 2019(16)
[2]多芯片組件同步開關(guān)噪聲的建模與仿真研究[J]. 暢藝峰,鄒旭軍,譚憲文,尤海艷,余杰. 信息技術(shù)與信息化. 2018(12)
[3]二階有源低通濾波器設(shè)計(jì)研究[J]. 陳希. 信息通信. 2018(12)
[4]高頻大電壓阻容分壓網(wǎng)絡(luò)的頻率特性研究[J]. 茍軒,王增增. 中國(guó)測(cè)試. 2018(12)
[5]多重反饋二階有源低通濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真[J]. 閻群,李擎,崔家瑞,郭榮慶,顏貽宏. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(14)
[6]限制直流穩(wěn)壓電源啟動(dòng)電流過大的改造方法[J]. 潘奎. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2017(06)
[7]基于羅氏線圈的電子式互感器研究[J]. 聶德宇,李曉敏,王卓遠(yuǎn),梁澤宇. 通信電源技術(shù). 2017(03)
[8]基于AD9268的16位高速ADC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[J]. 陳龐森,孫山林,孫貞. 桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]直流大電流測(cè)量方法分析[J]. 馮德勇. 科技風(fēng). 2015(19)
[10]基于霍爾芯片的大電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)[J]. 崔曉宇,曹彪,陳宇軍. 焊接. 2015(09)
碩士論文
[1]寬帶高精度功率分析儀通道設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 史帥.電子科技大學(xué) 2019
[2]10位高速ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 張寶娣.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電源分配網(wǎng)絡(luò)噪聲建模與抑制分析[D]. 范澤原.西安電子科技大學(xué) 2019
[4]RC有源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 田聰.浙江師范大學(xué) 2016
[5]12bit 60Msps流水線ADC芯片設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D]. 鄧準(zhǔn).湘潭大學(xué) 2016
[6]二次直流電源參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王文舉.西安工業(yè)大學(xué) 2015
[7]直流大電流測(cè)量技術(shù)研究[D]. 張正綱.華北電力大學(xué) 2014
[8]二次電源自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 徐夢(mèng)琦.南京航空航天大學(xué) 2012
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