CN110989754B - 一种基于pxi总线的高压信号发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PXI总线的高压信号发生装置，属于测试测量技术领域，解决了现有技术中缺乏适用范围广、直流/交流电压可调节、便携的高压信号发生装置的问题。所述装置包括：目标电压输入模块，用于输入目标电压；PXI控制器，用于基于所述目标电压，得到耦合方式控制信号、放大量程控制信号，以及输出电压控制信号；PXI模拟量输出模块，用于基于所述输出电压控制信号，输出相应的电压；PXI电压放大模块，用于基于所述耦合方式控制信号确定当前的耦合方式、基于所述放大量程控制信号确定当前的信号放大量程；并基于当前的耦合方式、当前的信号放大量程，对PXI模拟量输出模块输出的电压进行处理后得到所述装置的实际输出电压。

Description

一种基于PXI总线的高压信号发生装置

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，尤其涉及一种基于PXI总线的高压信号发生装置。

背景技术

在某高压雷达测试系统模拟量校准过程中，需要最高300V的标准直流电压信号和最高115V/400Hz的交流电压信号进行校准，一般均使用多功能标准源的电压功能提供。由于测试系统经常需要现场计量，而多功能标准源体积大，加上其他功能的计量，标准仪器不利于携带。

自PXI总线技术问世后，由于其集成度高、易于使用的特点，越来越多的被使用在测试测量领域中，同时不同种类的PXI模块化仪器被开发出来，其中不乏一些性能和台式仪器相当的产品。为了使校准装置更适合现场使用，通常的做法是采用PXI总线技术，将标准仪器替换成基于PXI总线的模块化仪器，设计出模块化现场校准装置，可以显著减小体积。

由于不同行业应用的特殊性，不是所有的现有PXI模块都能满足具体项目需求，在已知的信息查询中，目前并没有能够直接产生最高300V直流电压和115V/400Hz交流电压的PXI模块或是能够将小电压放大到直流300V和交流115V的模块。因此，需要设计出一种适用范围广、直流/交流电压可调节、便携的高压信号发生装置。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于PXI总线的高压信号发生装置，用以解决现有技术中缺乏适用范围广、直流/交流电压可调节、便携的高压信号发生装置的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于PXI总线的高压信号发生装置，所述装置包括：

目标电压输入模块，用于输入目标电压；

PXI控制器，用于基于所述目标电压，得到耦合方式控制信号、放大量程控制信号，以及输出电压控制信号；

PXI模拟量输出模块，用于基于所述输出电压控制信号，输出相应的电压；

PXI电压放大模块，用于基于所述耦合方式控制信号确定当前的耦合方式、基于所述放大量程控制信号确定当前的信号放大量程；并基于当前的耦合方式、当前的信号放大量程，对PXI模拟量输出模块输出的电压进行处理后得到所述装置的实际输出电压。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述PXI电压放大模块包括：

PXI总线接口电路，用于接收所述耦合方式控制信号、放大量程控制信号，并将所述耦合方式控制信号转化为本地耦合方式控制信号，将所述放大量程控制信号转化为本地放大量程控制信号；

所述输入耦合切换电路，用于基于所述本地耦合方式控制信号，实现直流耦合和交流耦合之间的切换耦合；

所述量程切换电路，用于基于所述本地放大量程控制信号，实现不同倍数放大电路的切换放大；

所述PXI模拟量输出模块输出的电压，依次经所述输入耦合切换电路、所述量程切换电路后，得到所述装置的实际输出电压。

进一步，所述PXI电压放大模块还包括：

I/O隔离与驱动电路，用于接收所述本地耦合方式控制信号及所述本地放大量程控制信号，经隔离、驱动处理后，得到所述输入耦合切换电路的驱动信号，以及所述量程切换电路的驱动信号；

信号输入输出连接器，用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压，还用于输出所述装置的实际输出电压；

放大器供电连接器，用于连接放大电路电源模块，利用所述放大电路电源模块为所述不同倍数放大电路提供相应的供电电压。

进一步，I/O隔离与驱动电路包括第一I/O隔离电路、第二I/O隔离电路、I/O锁存器电路、I/O驱动电路；其中，

由所述第一I/O隔离电路接收所述本地耦合方式控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述输入耦合切换电路的驱动信号；

由所述第二I/O隔离电路接收所述本地放大量程控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述量程切换电路的驱动信号。

进一步，所述输入耦合切换电路包括：双刀双掷继电器、RC滤波电路；其中，

所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接所述输入耦合切换电路的驱动信号；

所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压、第二活动触点作为信号耦合后的输出电压；

所述双刀双掷继电器的第一常闭触点与第二常闭触点直接连接，形成直流耦合通道；

所述双刀双掷继电器的第一常开触点与第二常开触点之间连接有RC滤波电路，形成交流耦合通道；

当所述驱动信号使得所述继电器线圈不吸合时，所述输入耦合切换电路工作于直流耦合方式；当所述驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，所述输入耦合切换电路工作于交流耦合方式。

进一步，所述量程切换电路包含多个不同放大量程的切换电路，每个放大量程的切换电路均包括：双刀双掷继电器；其中，

所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接适配于当前放大量程切换电路的驱动信号；

所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输入端、第二活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输出端；

所述双刀双掷继电器的第一常闭触点接地、第二常闭触点悬空不接。

所述双刀双掷继电器的第一常开触点用于连接所述信号耦合后的输出电压，所述第二常开触点与所述信号输入输出连接器中的输出端口相连，用于输出连接所述当前放大量程切换电路的放大后的信号；

当所述适配于当前放大量程切换电路的驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，利用所述当前放大量程切换电路进行放大。

进一步，在所述PXI控制器中，

当所述目标电压为直流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为直流耦合；

当所述目标电压为交流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为交流耦合。

进一步，在所述PXI控制器中，

根据所述目标电压所处的电压范围，确定相应的电压信号放大倍数，并将所述电压信号放大倍数，作为放大量程控制信号；将所述目标电压除以所述电压信号放大倍数所得的值，作为所述输出电压控制信号。

进一步，所述装置还包括PXI监测模块、电压输出接口；其中，

所述PXI监测模块，用于接收所述PXI控制器发送的所述目标电压、所述信号耦合方式以及所述装置的实际输出电压，根据所述信号耦合方式确定相应的测量功能，并以所述目标电压为基准，判断所述装置的实际输出电压是否满足要求；

所述电压输出接口，用于输出所述装置的实际输出电压。

进一步，所述装置还包括PXI背板、CPCI电源模块；其中，

所述PXI背板，用于实现所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块之间的相互通信；

所述CPCI电源模块，用于为所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块、所述触摸显示模块供电。

本发明有益效果如下：

本发明提供的基于PXI总线的高压信号发生装置，通过采用PXI模块进行系统设计，解决了某高压雷达测试系统现场校准所需的高压信号发生装置的系统集成问题，有效地减小了整个装置的体积，提高了模块的通用化程度；本发明的技术方案亦可用于其他需要高压信号的场合。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例中基于PXI总线的高压信号发生装置系统框图；

图2为本发明实施例中PXI电压放大模块系统框图；

图3为本发明实施例中I/O隔离与驱动电路结构框图；

图4为本发明实施例中输入耦合切换电路结构图；

图5a)控制直流耦合通路断开或导通的输入耦合切换电路；图5b)控制交流耦合通路断开或导通的输入耦合切换电路；

图6为本发明实施例中量程切换电路结构图；

图7a)为本发明实施例中1倍放大器电路结构图；图7b)为本发明实施例中5倍/50倍放大器电路结构图；

图8为本发明实施例中触摸显示模块的显示界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于PXI总线的高压信号发生装置，该装置的系统框图如图1所示，包括：目标电压输入模块，用于输入目标电压；PXI控制器，用于基于所述目标电压，得到耦合方式控制信号、放大量程控制信号，以及输出电压控制信号；PXI模拟量输出模块，用于基于所述输出电压控制信号，输出相应的电压；PXI电压放大模块，用于基于所述耦合方式控制信号确定当前的耦合方式、基于所述放大量程控制信号确定当前的信号放大量程；并基于当前的耦合方式、当前的信号放大量程，对PXI模拟量输出模块输出的电压进行处理后得到所述装置的实际输出电压。

与现有技术相比，本实施例提供的基于PXI总线的高压信号发生装置，能够根据用户输入的目标电压，确定其直流/交流耦合方式及相应的信号放大量程，并基于耦合方式及信号放大量程，对PXI模拟量输出模块输出的电压进行处理后得到所述装置的实际输出电压。该装置能够根据用户需求得到相应的直流/交流电压输出值，该装置结构简单，能够显著减小装置体积，增强装置的便携性。

优选地，所述装置还包括PXI背板、CPCI电源模块；

所述CPCI电源模块，用于为所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块、所述触摸显示模块供电。具体地，CPCI电源模块包括CPCI供电单元和CPCI电源背板，CPCI供电单元一般为AC-DC形式电源模块，有220V交流电压输入端子和+5V、+3.3V、+12V、-12V四种直流电压输出端子；220V交流电压用于供电单元正常工作，四种直流电压给所有PXI模块低压电路正常工作供电；该模块通过插槽固定于CPCI电源背板上，电源背板将交流电压输入端子和直流电压输出端子引出。作为本发明的一个具体实施例，CPCI供电单元使用美国BEL公司的250W CPCI接口AC-DC电源模块，CPCI电源背板为标准CPCI电源背板，背板上提供220V交流电压接线端子和四种直流电压接线端子。交流电压接线端子为螺丝固定端子，与机箱上的220V输入插座连接；四种直流电压接线端子有接线柱输出和ATX接口输出两种接口，由于ATX接口为计算机领域的标准接口，便于设备连接，故本实施例通过使用双头ATX接口线，将CPCI电源背板的ATX接口与PXI背板的ATX接口连接,为装置中所有PXI模块工作供电。

所述PXI背板，用于实现所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块之间的相互通信；示例性地，PXI背板可以为8槽标准PXI总线背板，用于各PXI总线功能模块间的通信连接和供电连接。PXI背板的供电端可具有接线柱输入和ATX接口输入两种接口，通过使用双头ATX接口线，将PXI背板的ATX接口与CPCI电源背板的ATX接口连接；信号连接器P1、P2均提供标准PXI总线信号，兼容PXI/CompactPCI模块。

进一步地，PXI控制器为采用英特尔处理器且运行Windows操作系统的模块，电压输出控制程序运行其中，通过PXI背板的PXI总线与PXI模拟量输出模块、PXI电压放大模块、PXI监测模块通信，控制这三个模块协调工作，以便整个装置通过电压输出接口输出需要的电压信号。作为本发明的一个具体实施例，PXI控制器使用美国NI公司的PXI-8820控制器，该控制器采用英特尔酷睿1020E处理器，主频2.2GHz，使用固态硬盘；前面板包含4个USB接口、1个网口、1个DP显示接口和1个串口，其中一个USB接口与触摸屏控制模块的USB口连接，其余三个USB接口、网口和串口通过延长线连接到机箱后面板，DP显示接口通过DP转VGA连接线与触摸显示模块的液晶显示模组VGA接口连接；后面板为标准PXI信号接口，通过与PXI背板的信号连接器P1、P2连接，与其他PXI模块通信；控制器运行Windows7操作系统，电压输出控制程序采用LabView作为软件平台进行开发。

进一步地，PXI模拟量输出模块为标准3U PXI交直流电压输出模块，PXI控制器通过PXI背板与之通信，控制该模块输出交直流电压信号。作为本发明的一个具体实施例，PXI模拟量输出模块使用美国NI公司的PXI-6733模拟量输出模块，该模块有8路16位电压输出通道，最高采样率1MS/s,电压输出范围为正负10V，最高准确度能够达到万分之二，满足使用要求。该装置使用其中一路输出通道，其他通道作为备用，以便在用通道发生故障时不用更换模块，仅替换通道即可。

优选地，如图2所示，所述PXI电压放大模块包括：PXI总线接口电路、输入耦合切换电路、量程切换电路；其中，

PXI总线接口电路用于接收所述耦合方式控制信号、放大量程控制信号，并将所述耦合方式控制信号转化为本地耦合方式控制信号，将所述放大量程控制信号转化为本地放大量程控制信号；优选地，PXI总线接口电路可包括FPGA芯片、配置芯片和PXI接口连接器。FPGA芯片基于PXI总线时序，将PXI总线控制信号转化为本地控制信号，配置芯片用于FPGA芯片初始配置信息的保存，PXI接口连接器用于和PXI背板连接，完成PXI控制器和该模块的通信控制。工作时，PXI控制器发出的耦合方式控制信号、放大量程控制信号，通过PXI背板传输给PXI总线接口电路；PXI总线接口电路解析出I/O控制信号(耦合方式控制信号、放大量程控制信号，可根据实际情况设置成相应的I/O控制信号)，并经由FPGA芯片转化为本地耦合方式控制信号、本地放大量程控制信号(为适应于输入耦合切换电路、量程切换电路的工作，上述控制信号可以描述为输入耦合和量程切换I/O控制信号)。

所述输入耦合切换电路，用于基于所述本地耦合方式控制信号，实现直流耦合和交流耦合之间的切换耦合；所述量程切换电路，用于基于所述本地放大量程控制信号，实现不同倍数放大电路的切换放大；

所述PXI模拟量输出模块输出的电压，依次经所述输入耦合切换电路、所述量程切换电路后，得到所述装置的实际输出电压。

在PXI电压放大模块的实际工作中，考虑到输入耦合切换电路、量程切换电路可利用继电器实现切换过程，而不同的继电器对驱动信号的要求不尽相同，因此，如果直接将PXI总线接口电路输出的控制信号作用于输入耦合切换电路、量程切换电路，可能存在无法满足输入耦合切换电路、量程切换电路工作要求的情况。因此，优选地，可增加I/O隔离与驱动电路，用于接收所述本地耦合方式控制信号及所述本地放大量程控制信号，经隔离、驱动处理后，得到所述输入耦合切换电路的驱动信号，以及所述量程切换电路的驱动信号；本实施例还给出了I/O隔离与驱动电路的优选方案，结构框图如图3所示，I/O隔离与驱动电路包括第一I/O隔离电路、第二I/O隔离电路、I/O锁存器电路、I/O驱动电路；其中，由所述第一I/O隔离电路接收所述本地耦合方式控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述输入耦合切换电路的驱动信号；由所述第二I/O隔离电路接收所述本地放大量程控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述量程切换电路的驱动信号。作为本发明的一个具体实施例，其中I/O隔离电路选用两片数字隔离器芯片ADUM1400，I/O锁存器电路选用8通道三态输出锁存器芯片74HC573，I/O驱动电路选用8通道达林顿驱动芯片ULN2803APG。具体地，8路I/O信号(以IO1～IO8表示)代表的具体控制信息如表1所示：

表1 I/O隔离与驱动电路的8路I/O信号表示的控制信息

I/O信号名称	控制信息
		IO1	锁存器芯片锁存使能控制
IO2	锁存器芯片输出使能控制
		IO3	直流耦合方式控制
IO4	交流耦合方式控制
		IO5	1倍放大器接入控制
IO6	5倍放大器接入控制
		IO7	50倍放大器接入控制
IO8	未使用

从FPGA输出的控制信号到输出端驱动信号逻辑状态如表2所示：

表2 FPGA输出的控制信号到输出端驱动信号逻辑状态

优选地，为便于PXI电压放大模块与外部之间的电气连接，还可以设置信号输入输出连接器，用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压，还用于输出所述装置的实际输出电压；放大器供电连接器，用于连接放大电路电源模块，利用所述放大电路电源模块为所述不同倍数放大电路提供相应的供电电压。

为减小电路中直流偏置对交流信号放大的影响，设置了如图4所示的输入耦合切换电路结构图；输入耦合切换电路包括：双刀双掷继电器、RC滤波电路；其中，所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接所述输入耦合切换电路的驱动信号；所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压、第二活动触点作为信号耦合后的输出电压；所述双刀双掷继电器的第一常闭触点与第二常闭触点直接连接，形成直流耦合通道；所述双刀双掷继电器的第一常开触点与第二常开触点之间连接有RC滤波电路，形成交流耦合通道(RC滤波电路的形式可以如图4所示，在双刀双掷继电器的第一常开触点与第二常开触点之间连接电容C1，在第一常开触点与地之间连接电阻R2)；当所述驱动信号使得所述继电器线圈不吸合时，所述输入耦合切换电路工作于直流耦合方式；当所述驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，所述输入耦合切换电路工作于交流耦合方式。当继电器线圈的正极与电源正相连时，则继电器线圈的负极接收的输入耦合切换电路的驱动信号为低电平信号时，继电器线圈吸合；当继电器线圈的负极与电源负相连时，则继电器线圈的正极接收的输入耦合切换电路的驱动信号为高电平信号时，继电器线圈吸合。具体的电路连接方式需要与驱动信号相适配，本领域技术人员可根据实际情况选择具体的电路形式。同时，为便于技术人员更加直观地了解到驱动信号的变化，还可以在继电器两端并联由电阻R1和发光二极管组成的串联电路。当继电器吸合时发光二极管发光，继电器未吸合时发光二极管熄灭，由此实现发光二极管的指示功能。作为本发明的一个具体实施例，耦合方式切换电路选用宏发HFD4/5双刀双掷信号继电器，最高切换电压300V，一路用于直流信号耦合输入，另一路用于交流信号耦合输入。直流信号耦合电路为直通方式进入后级电路，交流信号耦合电路为典型的高通滤波器，其中电容选用100μF电容，电阻选用10kΩ精密金属箔电阻。耦合方式指示电路为电阻串联发光二极管并联在信号继电器控制端，当输入耦合切换电路如图4所示时，发光二极管熄灭为直流耦合方式，发光二极管点亮为交流耦合方式。

在实际工作中，也可以将输入耦合切换电路分为：控制直流耦合通路断开或导通的输入耦合切换电路(如图5a)所示)、控制交流耦合通路断开或导通的输入耦合切换电路(如图5b)所示)；与图4中输入耦合切换电路不同的是，对于直流耦合方式对应的输入耦合切换电路，所述双刀双掷继电器的第一常闭触点与第二常闭触点悬空不接，第一常开触点与第二常开触点之间直接连接，形成直流耦合通道；对于交流耦合方式对应的输入耦合切换电路，所述双刀双掷继电器的第一常闭触点与第二常闭触点悬空不接，第一常开触点与第二常开触点之间连接有RC滤波电路，形成交流耦合通道；当所述驱动信号使得所述直流耦合方式继电器线圈吸合时，所述输入耦合切换电路工作于直流耦合方式；当所述驱动信号使得所述交流耦合方式继电器线圈吸合时，所述输入耦合切换电路工作于交流耦合方式。此时设置的耦合方式指示电路中，发光二极管熄灭为耦合电路断开状态，信号无法进入后级电路，发光二极管点亮为直流耦合方式或交流耦合方式，输入信号可以通过其中一种耦合方式进入后级电路。

图6为本发明实施例中量程切换电路结构图；所述量程切换电路包含多个不同放大量程的切换电路，每个放大量程的切换电路均包括：双刀双掷继电器；其中，所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接适配于当前放大量程切换电路的驱动信号；所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输入端、第二活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输出端；所述双刀双掷继电器的第一常闭触点接地、第二常闭触点悬空不接。所述双刀双掷继电器的第一常开触点用于连接所述信号耦合后的输出电压，所述第二常开触点与所述信号输入输出连接器中的输出端口相连，用于输出所述当前放大量程切换电路的放大后的信号；当所述适配于当前放大量程切换电路的驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，利用所述当前放大量程切换电路进行放大。同样地，在放大量程的切换电路中，当继电器线圈的正极与电源正相连时，则继电器线圈的负极接收的放大量程切换电路的驱动信号为低电平信号时，继电器线圈吸合；当继电器线圈的负极与电源负相连时，则继电器线圈的正极接收的放大量程切换电路的驱动信号为高电平信号时，继电器线圈吸合。具体的电路连接方式需要与驱动信号相适配，本领域技术人员可根据实际情况选择具体的电路形式。同时，为便于技术人员更加直观地了解到驱动信号的变化，还可以在继电器两端并联由电阻R1和发光二极管组成的串联电路。当继电器吸合时发光二极管发光，继电器未吸合时发光二极管熄灭，由此实现发光二极管的指示功能。示例性地，量程切换电路可实现1倍、5倍、50倍三路放大切换功能，图7a)示出了1倍放大器电路结构图；图7b)示出了5倍/50倍放大器电路结构图，用于与量程切换电路配合，实现PXI模拟量输出模块的输出电压的放大调整。进一步地，放大器组电路包括1倍/5倍/50倍三个放大器及外围电阻电容电路、输入保护电路等，其中放大器外围电阻使用0.05％准确度的精密金属箔电阻，整个放大器组电路完成不同幅度信号的放大输出。作为本发明的一个具体实施例，1倍放大器选用ICL7650低压高精度运算放大器，设计为正向跟随器，使用正负5V供电，通过程序控制3V以下交直流信号经过此放大器得到；5倍和50倍放大器均选用PA95高压运算放大器，设计为正向放大结构，分别使用正负60V、正负350V供电，通过程序控制经过5倍放大器得到3V～30V之间交直流信号，经过50倍放大器得到30V～300V之间交直流信号。

进一步地，放大电路电源模块为多路直流电压输出模块，用于PXI电压放大模块中放大器的供电。作为本发明的一个具体实施例，放大电路电源模块为线性电源模块，包括正负5V、正负50V、正负350V六路电源输出端，与PXI电压放大模块的放大器电路的供电连接器连接，为其正常工作供电。为了保证放大电路的准确性，根据需要得到的信号幅度，使用三个独立放大器对不同幅度的信号进行放大处理，同时搭配三组量程切换电路。作为本发明的一个具体实施例，量程切换和指示电路使用与输入耦合切换和指示电路相同的电路结构，即最高切换电压达300V的双刀双掷信号继电器及电阻串联发光二极管并联在信号继电器控制端的方式，发光二极管熄灭为放大器断开状态，无法进行信号放大，发光二极管点亮为放大器接通状态，可以进行信号放大处理。

优选地，基于PXI总线的高压信号发生装置还可以包括电压输出接口，用于输出所述装置的实际输出电压；电压输出接口采用4mm面板安装式香蕉插孔，用于装置输出电压与外部设备的连接。作为本发明的一个具体实施例，如图1和2所示，该接口与PXI电压放大模块的信号输入输出连接器的输出端连接，将放大后的信号引出到机箱面板上，供外部设备使用。

优选地，基于PXI总线的高压信号发生装置还可以包括所述PXI监测模块，用于接收所述PXI控制器发送的所述目标电压、所述信号耦合方式以及所述装置的实际输出电压，根据所述信号耦合方式确定相应的测量功能，并以所述目标电压为基准，判断所述装置的实际输出电压是否满足要求；具体地，PXI监测模块为六位半数字多用表模块，用于实现高压信号输出装置输出电压的监测，确保输出电压的准确。作为本发明的一个具体实施例，PXI监测模块使用美国NI公司的PXI-4065六位半数字多用表模块，该模块具有交直流电压测量功能，准确度高，测量范围交直流电压均为300V，满足使用要求。如图1和2所示，该模块电压测量端与PXI电压放大模块的信号输入输出连接器的输出端连接，完成输出信号的测量。

进一步地，该装置还可以设置触摸显示模块，用于实现所述目标电压输入模块的信号输入，并展示所述装置的实际输出电压。用户输入的目标电压包括电压类型及电压值。基于电压类型确定其信号耦合方式，得到相应的耦合方式控制信号；基于电压值得到PXI模拟量输出模块需要输出的相应电压值及放大选择倍数，以得到放大量程控制信号以及输出电压控制信号。图8示出了触摸显示模块的显示界面示意图，该界面包括直流电压输入框、直流电压控制按键、交流电压输入框和频率输入框、交流电压控制按键、输出电压监测框。直流电压输入框、交流电压输入框和频率输入框、输出电压监测框由液晶显示模组支持实现；直流电压控制按键、交流电压控制按键由电阻触摸屏支持实现，还设有控制模块，实现对于电压输入、电压输出显示的控制以及按键的调节控制，并实现与PXI控制器之间的信息交互。作为本发明的一个具体实施例，触摸显示模块的液晶显示模组和电阻触摸屏均为8寸，电阻触摸屏控制模块控制端为USB接口，接入PXI控制器的一个USB口，用于触摸信号输入；液晶显示模组接口为VGA接口，通过VGA转DP接口线接入PXI控制器的DP显示接口，用于显示输出；控制软件运行时，通过触控输入电压值进而控制实际电压输出。

优选地，在所述PXI控制器中，当所述目标电压为直流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为直流耦合；当所述目标电压为交流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为交流耦合；根据所述目标电压所处的电压范围，确定相应的电压信号放大倍数，并将所述电压信号放大倍数，作为放大量程控制信号；将所述目标电压除以所述电压信号放大倍数所得的值，作为所述输出电压控制信号。

示例性地，本实施例还给出了PXI控制器的一种具体工作方式：

当输入目标电压为直流电压时，用户通过触摸屏在直流电压输入框中输入目标电压值，点击直流电压控制按键；PXI控制器一方面根据“直流电压控制按键信号”判断信号类型为直流，控制PXI放大器模块输入耦合方式为直流耦合。另一方面根据目标电压值的绝对值大小判断输出电压量程范围，若所述目标电压满足1≤u≤3(单位V)，则所述放大量程控制信号为选择1倍放大，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压；若所述目标电压满足3＜u≤30，则所述放大量程控制信号为选择5倍放大，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压除以5所得的值；若所述目标电压满足30＜u≤300，则所述放大量程控制信号为选择50倍放，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压除以50所得的值。电压输出的同时，PXI控制器还控制PXI监测模块为直流测量功能，实时监测输出的电压值是否在规定的技术要求内，若与目标值存在偏差，可以按下直流电压输入框前的增大和减小按键进行调整。

当输入目标电压为交流电压时，用户通过触摸屏在交流电压输入框和频率输入框中输入目标电压值和频率，该电压值为有效值，点击交流电压控制按键，PXI控制器一方面根据“交流电压控制按键信号”判断信号类型为交流，控制PXI放大器模块输入耦合方式为交流耦合。另一方面根据目标电压值大小判断输出电压量程范围，若所述目标电压满足1≤u≤3，则所述放大量程控制信号为选择1倍放大器，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压(频率与交流电压频率相同)；若所述目标电压满足3＜u≤30，则所述放大量程控制信号为选择5倍放大器，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压除以5所得的值(频率与交流电压频率相同)；若所述目标电压满足30＜u≤220，则所述放大量程控制信号选择50倍放大器，此时所述PXI模拟量输出模块的输出电压控制信号为所述目标电压除以50所得的值(频率与交流电压频率相同)。同时，需要说明的是，为保证实际输出电压的精度，PXI模拟量输出模块以10倍于目标电压频率的采样率工作。电压输出的同时，PXI控制器还控制PXI监测模块为交流测量功能，实时监测输出的电压值是否在规定的技术要求内，若与目标值存在偏差，可以按下交流电压输入框前的增大和减小按键进行调整。

根据上述配置，本高压信号发生装置达到的性能满足现场使用需求，具体技术指标如下：

(1)直流电压范围：±1V～±300V，技术指标：±0.2％；

(2)交流电压范围：1V～220V(频率20Hz～10kHz)，技术指标：±0.2％。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述装置包括：

目标电压输入模块，用于输入目标电压；

PXI控制器，用于基于所述目标电压，得到耦合方式控制信号、放大量程控制信号，以及输出电压控制信号；

PXI模拟量输出模块，用于基于所述输出电压控制信号，输出相应的电压；

PXI电压放大模块，用于基于所述耦合方式控制信号确定当前的耦合方式、基于所述放大量程控制信号确定当前的信号放大量程；并基于当前的耦合方式、当前的信号放大量程，对PXI模拟量输出模块输出的电压进行处理后得到所述装置的实际输出电压；

所述PXI电压放大模块包括：

PXI总线接口电路，用于接收所述耦合方式控制信号、放大量程控制信号，并将所述耦合方式控制信号转化为本地耦合方式控制信号，将所述放大量程控制信号转化为本地放大量程控制信号；

输入耦合切换电路，用于基于所述本地耦合方式控制信号，实现直流耦合和交流耦合之间的切换耦合；

量程切换电路，用于基于所述本地放大量程控制信号，实现不同倍数放大电路的切换放大；

所述PXI模拟量输出模块输出的电压，依次经所述输入耦合切换电路、所述量程切换电路后，得到所述装置的实际输出电压。

2.根据权利要求1所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述PXI电压放大模块还包括：

I/O隔离与驱动电路，用于接收所述本地耦合方式控制信号及所述本地放大量程控制信号，经隔离、驱动处理后，得到所述输入耦合切换电路的驱动信号，以及所述量程切换电路的驱动信号；

信号输入输出连接器，用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压，还用于输出所述装置的实际输出电压；

放大器供电连接器，用于连接放大电路电源模块，利用所述放大电路电源模块为所述不同倍数放大电路提供相应的供电电压。

3.根据权利要求2所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，I/O隔离与驱动电路包括第一I/O隔离电路、第二I/O隔离电路、I/O锁存器电路、I/O驱动电路；其中，

由所述第一I/O隔离电路接收所述本地耦合方式控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述输入耦合切换电路的驱动信号；

由所述第二I/O隔离电路接收所述本地放大量程控制信号，经隔离处理后发送至所述I/O锁存器电路锁存，并经所述I/O驱动电路驱动后生成所述量程切换电路的驱动信号。

4.根据权利要求3所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述输入耦合切换电路包括：双刀双掷继电器、RC滤波电路；其中，

所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接所述输入耦合切换电路的驱动信号；

所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于接收所述PXI模拟量输出模块输出的电压、第二活动触点作为信号耦合后的输出电压；

所述双刀双掷继电器的第一常闭触点与第二常闭触点直接连接，形成直流耦合通道；

所述双刀双掷继电器的第一常开触点与第二常开触点之间连接有RC滤波电路，形成交流耦合通道；

当所述驱动信号使得所述继电器线圈不吸合时，所述输入耦合切换电路工作于直流耦合方式；当所述驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，所述输入耦合切换电路工作于交流耦合方式。

5.根据权利要求4所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述量程切换电路包含多个不同放大量程的切换电路，每个放大量程的切换电路均包括：双刀双掷继电器；其中，

所述继电器的线圈，一端用于连接电源正或电源负，另一端用于连接适配于当前放大量程切换电路的驱动信号；

所述双刀双掷继电器的第一活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输入端、第二活动触点用于连接适配于当前放大量程切换电路的放大器信号输出端；

所述双刀双掷继电器的第一常闭触点接地、第二常闭触点悬空不接；

所述双刀双掷继电器的第一常开触点用于连接所述信号耦合后的输出电压，所述第二常开触点与所述信号输入输出连接器中的输出端口相连，用于输出所述当前放大量程切换电路的放大后的信号；

当所述适配于当前放大量程切换电路的驱动信号使得所述继电器线圈吸合时，利用所述当前放大量程切换电路进行放大。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，在所述PXI控制器中，

当所述目标电压为直流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为直流耦合；

当所述目标电压为交流电压时，得到的所述耦合方式控制信号为交流耦合。

7.根据权利要求6所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，在所述PXI控制器中，

根据所述目标电压所处的电压范围，确定相应的电压信号放大倍数，并将所述电压信号放大倍数，作为放大量程控制信号；将所述目标电压除以所述电压信号放大倍数所得的值，作为所述输出电压控制信号。

8.根据权利要求1所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述装置还包括PXI监测模块、电压输出接口；其中，

所述PXI监测模块，用于接收所述PXI控制器发送的所述目标电压、所述信号耦合方式以及所述装置的实际输出电压，根据所述信号耦合方式确定相应的测量功能，并以所述目标电压为基准，判断所述装置的实际输出电压是否满足要求；

所述电压输出接口，用于输出所述装置的实际输出电压。

9.根据权利要求8所述的基于PXI总线的高压信号发生装置，其特征在于，所述装置还包括PXI背板、触摸显示模块、CPCI电源模块；其中，

所述PXI背板，用于实现所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块之间的相互通信；

所述触摸显示模块，用于实现所述目标电压输入模块的信号输入，并展示所述装置的实际输出电压；

所述CPCI电源模块，用于为所述PXI控制器、所述PXI模拟量输出模块、所述PXI电压放大模块、所述PXI监测模块、所述触摸显示模块供电。

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