一種基于FPGA的可編程電壓源系統設計

　　0 引 言

　　可編程電源指某些功能或參數可以通過(guò)計算機軟件編程進(jìn)行控制的電源?？删幊屉娫吹膶?shí)現方法有很多種。其中，現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)具有性能好，規模大，可重復編程，開(kāi)發(fā)投資小等優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，FPGA的成本不斷下降，正逐漸成為各種電子產(chǎn)品不可或缺的重要部件。由于FPGA有著(zhù)如此眾多的優(yōu)點(diǎn)，因此系統采用FPGA作為控制芯片，實(shí)現可編程電壓源系統，為需要可調電壓源的電子產(chǎn)品提供高精度、高可靠性的電壓。

　　1 系統設計

　　采用Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240C8為控制芯片。通過(guò)Altera的IP工具M(jìn)egaWizard管理器定制LPM_ROM宏功能模塊，用．mif格式文件存放產(chǎn)生電壓的數據；利用硬件描述語(yǔ)言(HDL)設計分頻電路、地址發(fā)生器或數據計數器等控制電路。地址發(fā)生器對ROM進(jìn)行數據讀取。ROM中各單元的數據經(jīng)串／并轉換電路，在DAC控制電路的作用下，串行數據從高位到低位讀入數／模轉換器中，數／模轉換器出來(lái)的模擬電壓信號經(jīng)過(guò)運算放大器放大后，得到所需的模擬電壓。系統框圖如圖1所示。

　　根據項目需求，定制10 b×32 Word的LPM_ROM?？梢援a(chǎn)生32路1 024階可調的電壓。此外，可以根據需要定制不同的位寬，不同單元數的LPM_ROM宏功能模塊，可以產(chǎn)生符合精度要求的多通道電壓。

　　2 控制電路設計

　　2．1 分頻電路模塊

　　開(kāi)發(fā)板提供的系統時(shí)鐘為50 MHz，系統的時(shí)鐘信號通過(guò)分頻模塊進(jìn)行分頻，將分頻后的時(shí)鐘信號分別提供給控制電路模塊、地址發(fā)生器和并／串轉換電路作為時(shí)鐘控制信號。該模塊部分 VHDL源程序如下：

　　程序中，duty為控制占空比的參數；count為控制分頻的參數。通過(guò)改變duty和count兩個(gè)參數，得到占空比及分頻數可調的時(shí)鐘信號，極為方便。