CN117055440B - 一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置，涉及电源电路技术领域。具体包括：S1：中央处理器通过RS232电路接收PC机控制软件下发的电流数据，中央处理器将数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；S2：FPGA将数据串并转换，并做数据适配处理，再将数据通过并行总线转发到控制电压生成器中；S3：控制电压生成器根据电流数据生成控制电流，控制电流经过控制电压缓冲器电路后生成控制电压；S4：控制电压缓冲器将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路；S5：电流输出驱动电路输出符合任意波形数据的电流。本发明可以通过装置控制软件输入波形数据，获得想要定制的任意形状的电流波形。
Description
技术领域
本发明属于电源电路技术领域，尤其涉及一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置。
背景技术
任意波形发生器是仿真实验的最佳仪器，任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。我们传统都认为信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。
任意波形发生器目前市场上的方案都是电压输出型，而对电流输出型的信号源国内外只有少数产品，而且现有的电流源装置基本都是基于通用波形的电流源，比如正弦波，方波，三角波等。对于客户需要的一些定制的非标准电流波形，几乎都需要定制，不能够做到任意的设置。
因此，提出一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明提出一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置，主要目的是给客户提供一个任意非理想波形的电流源信号发生装置，用户可以通过装置控制软件输入波形数据，获得想要定制的任意形状的电流波形。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，包括以下步骤：
S1：中央处理器通过RS232电路接收PC机控制软件下发的电流数据，中央处理器将数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
S2：FPGA将数据串并转换，并做数据适配处理，再将数据通过并行总线转发到控制电压生成器中；
S3：控制电压生成器根据电流数据生成控制电流，控制电流经过控制电压缓冲器电路后生成控制电压；
S4：控制电压缓冲器将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路；
S5：电流输出驱动电路输出符合任意波形数据的电流。
上述方法，可选的，S1中所述的RS232电路采用转换芯片将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口。
上述方法，可选的，S1中所述的控制电压生成器电路采用高速专用电流型DAC芯片。
上述方法，可选的，S1中所述的控制电压缓冲电路采用高速专用运放芯片，组成比例放大的电流-电压转换器。
上述方法，可选的，S1中所述的电流输出驱动电路采用专用线性恒流驱动芯片。
一种任意非理想波形的电流源信号发生装置，执行上述任一项所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，包括：
依次连接的RS232电路、中央处理器电路、电流输出驱动电路；
依次连接的中央处理器电路、FPGA、控制电压生成电路、控制电压缓冲电路；
控制电压缓冲电路还与电流输出驱动电路连接；
中央处理器电路：将电流数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
RS232电路：将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口；
电流输出驱动电路：在不同控制电压下输出不同的电流；
控制电压生成电路：在不同数据控制下输出不同的电流；
控制电压缓冲电路：组成比例放大的电流-电压转换器将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种任意非理想波形的电流源信号发生方法及装置，具有以下有益效果：
客户可以通过配套的控制软件，任意设置64个点的电流，形成客户需要的电流波形，给客户需要的一些特殊的、非理想的电流测试波形提供了一个有效的解决方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法流程图；
图2为本发明公开的一种任意非理想波形的电流源信号发生装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参照图1所示，一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，包括以下步骤：
S1：中央处理器通过RS232电路接收PC机控制软件下发的电流数据，中央处理器将数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
S2：FPGA将数据串并转换，并做数据适配处理，再将数据通过并行总线转发到控制电压生成器中；
S3：控制电压生成器根据电流数据生成控制电流，控制电流经过控制电压缓冲器电路后生成控制电压；
S4：控制电压缓冲器将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路；
S5：电流输出驱动电路输出符合任意波形数据的电流。
进一步的，S1中所述的RS232电路采用转换芯片将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口。
进一步的，S1中所述的控制电压生成器电路采用高速专用电流型DAC芯片，芯片可在不同数据控制下输出不同的电流。
进一步的，S1中所述的控制电压缓冲电路采用高速专用运放芯片，组成比例放大的电流-电压转换器。
进一步的，S1中所述的电流输出驱动电路采用专用线性恒流驱动芯片，芯片可在不同控制电压下输出不同的电流。
具体的，输出不同的电流具体为：在FPGA中对PC机控制软件输出的非标准波形进行软件建模，把波形细分到每周期64个点，每个点驱动外部的高速专用电流型DAC芯片，输出目标电压值，64个点产生波形的完整周期值，模拟生成模拟波形图，然后逐点通过专用芯片转换成电流值，形成电流型任意波信号发生器。
与图1所述的方法相对应，本发明实施例还提供了一种任意非理想波形的电流源信号发生装置，用于对图1中方法的具体实现，其结构示意图如图2所示，包括：
依次连接的RS232电路、中央处理器电路、电流输出驱动电路；
依次连接的中央处理器电路、FPGA、控制电压生成电路、控制电压缓冲电路；
控制电压缓冲电路还与电流输出驱动电路连接；
中央处理器电路：将电流数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
RS232电路：将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口；
电流输出驱动电路：在不同控制电压下输出不同的电流；
控制电压生成电路：在不同数据控制下输出不同的电流；
控制电压缓冲电路：组成比例放大的电流-电压转换器将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路。
进一步的，还包括测温电路，测温电路与中央处理器电路连接，用于将NTC电阻测量得到的信号进行放大，放大后的信号接入到中央处理器的ADC接口。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：中央处理器通过RS232电路接收PC机控制软件下发的电流数据，中央处理器将数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
S2：FPGA将数据串并转换，并做数据适配处理，再将数据通过并行总线转发到控制电压生成电路中；
S3：控制电压生成电路根据电流数据生成控制电流，控制电流经过控制电压缓冲电路后生成控制电压；
S4：控制电压缓冲电路将缓冲后的电压送到电流输出驱动电路；
S5：电流输出驱动电路输出符合任意波形数据的电流；
输出不同的电流具体为：在FPGA中对PC机控制软件输出的非标准波形进行软件建模，把波形细分到每周期64个点，每个点驱动外部的高速专用电流型DAC芯片，输出目标电压值，64个点产生波形的完整周期值，模拟生成模拟波形图，然后逐点通过专用芯片转换成电流值，形成电流型任意波信号发生器。
2.根据权利要求1所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，其特征在于，S1中所述的RS232电路采用转换芯片将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口。
3.根据权利要求1所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，其特征在于，S2中所述的控制电压生成电路采用高速专用电流型DAC芯片。
4.根据权利要求1所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，其特征在于，S3中所述的控制电压缓冲电路采用高速专用运放芯片，组成比例放大的电流-电压转换器。
5.根据权利要求1所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，其特征在于，S4中所述的电流输出驱动电路采用专用线性恒流驱动芯片。
6.一种任意非理想波形的电流源信号发生装置，其特征在于，执行权利要求1-5任一项所述的一种任意非理想波形的电流源信号发生方法，包括：
依次连接的RS232电路、中央处理器电路、电流输出驱动电路；
依次连接的中央处理器电路、FPGA、控制电压生成电路、控制电压缓冲电路；
控制电压缓冲电路还与电流输出驱动电路连接；
中央处理器电路：将电流数据缓存后通过UART串口下发到FPGA中；
RS232电路：将RS232信号转换为TTL电平的串口信号，接入到中央处理器的UART串口；
电流输出驱动电路：在不同控制电压下输出不同的电流；
控制电压生成电路：在不同数据控制下输出不同的电流；
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