基于虛擬儀器的某弱信號處理模塊測試系統設計與實(shí)

函數信號發(fā)生器采用Agilent 33220A，用來(lái)向模塊提供正弦信號和脈沖波信號。Agilent 33220A所能提供的正弦波的頻率范圍為1μHz～20MHz，幅度范圍為10mVpp～10Vpp，精度為1mVp-p。Agilent 33220A函數信號發(fā)生器帶有IEEE488．2標準的GPIB端口，可以和工控機進(jìn)行通信，并由工控機對其輸出波形參數進(jìn)行設置。數字示波器采用Tektronix公司生產(chǎn)的TDS1002，帶寬為60MHz，采樣率1．0GS／s，可以滿(mǎn)足測試要求；TDS1002示波器帶有滿(mǎn)足IEEE488．2標準的GPIB端口，可以和工控機進(jìn)行通信，將測試結果傳遞給工控機。數字萬(wàn)用表采用Agilent 34401A，具有6位半數字分辨率，最高精度為1μV，交流電壓測量量程為15mV～750V，頻率測量范圍為5Hz～1MHz，最高精度為0．01Hz，帶有滿(mǎn)足IEEE488．2標準的GPIB端口，可以和工控機進(jìn)行通信，用來(lái)完成模塊各通道輸出波形的頻率和交直流幅值的測量，并檢測直流穩壓源和函數信號發(fā)生器的輸出。
2．1 直流穩壓電源單元
直流穩壓電源為模塊提供+12V和-12V電壓，為控制板和模塊夾具板上的GPLD和繼電器提供+5V工作電壓。采用DH1718G-4型直流穩壓源，此電源有0～+36V和0～-36V兩路可調直流電壓輸出和一路十5V固定電壓輸出，輸出電流分別為0～+3．5A和0～-3．5A，紋波電壓有效值為0．5mV。
2．2 主控計算機系統
主控計算機系統由工控機主機、GPIB總線(xiàn)接口卡和數字I／O卡構成。計算機主機采用研華科技有限公司生產(chǎn)的工控機，內存在軟件計算和顯示中對容量要求比較大，內存容量配置為1Gbytes。GPIB總線(xiàn)接口卡選用了National Instruments公司生產(chǎn)的PCI-GPIB接口卡，該接口卡支持“Plug and Play標準，接插件采用IEEE488．1的標準24針接頭，數據傳輸支持標準IEEE488和HS488兩種模式。數字I／O卡采用National Instruments公司生產(chǎn)的PCI-6503，是PCI總線(xiàn)接口的數字I／O卡，兼容性強，支持“Plug and Play標準，采用5V TTL／CMOS控制電平，具有3通道共24位輸入／輸出。
2．3 采集控制板
采集控制電路板分為電源處理、信號輸入、信號輸出和CPLD控制4個(gè)部分。電源處理部分負責8塊待測模塊工作電源以及增益控制引腳的選通；信號輸入部分將信號發(fā)生器輸出的信號提供給模塊待測的一路；信號輸出部分把模塊待測的一路輸出信號送給數字萬(wàn)用表或示波器進(jìn)行測量。CPLD另設了5個(gè)輸出引腳A～E用來(lái)控制模塊夾具板上的繼電器通斷。為了適合產(chǎn)品和夾具的需要，選用了超小型高靈敏度的電流動(dòng)作型信號繼電器，其導通電阻小，絕緣電阻大，壽命長(cháng)(開(kāi)關(guān)數可達千萬(wàn)次)，體積小，重量輕。
工控機首先向數字I／O卡寫(xiě)控制字，數字I／O卡將8位的命令數據傳送給采集控制板上的CPLD，CPLD將接收到的控制命令經(jīng)過(guò)譯碼產(chǎn)生各繼電器的控制信號，在CPLD每個(gè)輸出引腳采用驅動(dòng)電路提高電流驅動(dòng)能力以實(shí)現對繼電器的控制，從而實(shí)現某個(gè)待測模塊的相應通道的選通。除了采集控制板上的繼電器陣列以外，夾具板上還有5個(gè)繼電器，用以實(shí)現模塊輸入通道的就近接地。CPLD模塊采用的是Xilinx公司的XC9572-15PC84，XC9572是Xilinx公司XC9500系列CPLD的一種，采用了先進(jìn)的Fast FLASH ISP技術(shù)，可提供10000次以上編程擦除周期，并提供了先進(jìn)的系統內部編程及測試功能。