[发明专利]一种基于FPGA的任意波形电流信号源

说明书

本发明实施例公开了一种基于FPGA的任意波形电流信号源。该电流信号源包括控制装置、FPGA、存储器、缓冲器、DAC电路和模拟通道电路，所述控制装置与所述FPGA控制信号连接，所述FPGA与所述存储器、缓冲器、DAC电路和模拟通道电路控制信号连接，所述FPGA与所述缓冲器数据信号连接，所述缓冲器与所述存储器和所述DAC电路数据信号连接，所述存储器与所述DAC电路数据信号连接，所述DAC电路与所述模拟通道电路模拟信号连接；所述DAC电路用于将波形数字信号转化为模拟电流信号；所述模拟通道电路用于将所述DAC电路输出的模拟电流信号的幅度放大至用户指定幅度，并滤波。该电流信号源可实现任意波形的电流信号，而且波形可以随时切换。

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，具体涉及一种基于现场可编程门阵列(Field-Programable Gate Array，简称FPGA)的任意波形电流信号源。

背景技术

在航空航天、通讯、自动化控制、电子精密仪器以及基础物理等前沿科研领域，常需要采用已知信号作为激励源。已有的最常见的信号源是任意波形发生器和恒流源。其中，任意波形发生器除了可以产生常见的标准波形信号之外，还可以根据用户需要产生各种函数波形信号以及产生用户自定义的任意波形信号。现有的任意波形发生器是以电压的形式输出信号，即在相同设置下，仪器接不同的负载时，电流不同而电压不变。

然而，在实际应用中，往往需要电流型信号源，即要求信号源的输出的电流波形在测量过程中保持不变，如可调谐激光器。目前的任意波形发生器无法满足电流输出的要求。虽然恒流源能够满足电流输出的要求，但恒流源只能输出恒定的电流或者在几个不同恒流之间切换，无法实现任意波形的功能。

因此，市场上迫切需要一种既能产生任意波形，又可实现电流输出的信号源。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于FPGA的任意波形电流信号源，用以解决现有信号源无法输出任意波形的电流信号的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于FPGA的任意波形电流信号源，所述电流信号源包括控制装置、FPGA、存储器、缓冲器、DAC电路和模拟通道电路，所述控制装置与所述FPGA控制信号连接，所述FPGA与所述存储器、缓冲器、DAC电路和模拟通道电路控制信号连接，所述FPGA与所述缓冲器数据信号连接，所述缓冲器与所述存储器和所述DAC电路数据信号连接，所述存储器与所述DAC电路数据信号连接，所述DAC电路与所述模拟通道电路连接；其中，

所述控制装置用于获得用户输入指令，将其转化为控制命令传达给FPGA；

所述FPGA用于执行所述控制命令，当执行的控制命令为产生周期信号时，所述FPGA将周期信号中一个周期的波形数据存储在所述存储器中，并根据周期信号的频率和波形控制所述DAC电路，同时根据用户指定的幅度控制所述模拟通道电路；当执行的控制命令为产生非周期信号时，所述FPGA控制所述DAC电路直接执行控制命令；

所述缓冲器用于将所述波形数据存储在所述存储器中；

所述DAC电路用于将波形数据转化为模拟电流信号；

所述模拟通道电路用于将所述DAC电路输出的模拟电流信号的幅度放大至用户指定幅度。

其中，所述控制装置包括输入单元和ARM处理器，所述输入单元与所述ARM处理器控制信号连接；其中，

所述输入单元用于输入用户指令；

所述ARM处理器用于将所述用户指令转化为控制命令，并传达给FPGA。

其中，所述输入单元为人机界面和/或上位机。

其中，所述FPGA根据周期信号的频率和波形执行直接数字频率合成算法，并以频率控制字对所述存储器循环查表读数，以输出到所述DAC电路和模拟通道电路。