可编程指某些功能或参数可以通过计算机软件编程进行控制的。可编程电源的实现方法有很多种。其中,现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array,F)具有性能好,规模大,可重复编程,开发投资小等优点。随着微电子技术的发展,GA的成本不断下降,正逐渐成为各种电子产品不可或缺的重要部件。由于FPGA有着如此众多的优点,因此系统采用FPGA作为控制芯片,实现可编程源系统,为需要可调电压源的电子产品提供高精度、高可靠性的电压。
1 系统设计
采用Ara公司Cyclone系列EP1C6Q240C8为控制芯片。通过Altera的IP工具MegaWizard管理器定制LPM_ROM宏功能模块,用.mif格式文件存放产生电压的数据;利用硬件描述语言(HDL)设计、地址发生器或数据计数器等控制电路。地址发生器对ROM进行数据读取。ROM中各单元的数据经串/并转换电路,在控制电路的作用下,串行数据从高位到低位读入数/模转换器中,数/模转换器出来的模拟电压信号经过运算放大器放大后,得到所需的模拟电压。系统框图如图1所示。
根据项目需求,定制10 b×32 Word的LPM_ROM。可以产生32路1 024阶可调的电压。此外,可以根据需要定制不同的位宽,不同单元数的LPM_ROM宏功能模块,可以产生符合精度要求的多通道电压。
2 控制电路设计
2.1 分频电路模块
开发板提供的系统时钟为50 M,系统的时钟信号通过分频模块进行分频,将分频后的时钟信号分别提供给控制电路模块、地址发生器和并/串转换电路作为时钟控制信号。该模块部分 VHDL源程序如下:
程序中,duty为控制占空比的参数;count为控制分频的参数。通过改变duty和count两个参数,得到占空比及分频数可调的时钟信号,极为方便。