源測(cè)量單元（即Source-measure unit,下文簡(jiǎn)稱SMU）是一種新型的測(cè)試測(cè)量?jī)x器,具備四象限功率輸出能力,可以作為可編程恒流源與恒壓源、電子負(fù)載以及數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)使用。由于SMU的這些功能,使得它在電子產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試、集成電路封裝測(cè)試、電子測(cè)量等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文研究了SMU的實(shí)現(xiàn)原理,并提出一種基于FPGA的SMU設(shè)計(jì)方案,通過(guò)在DAC輸出端引入雙極輸出電路和利用開關(guān)模組來(lái)切換大功率運(yùn)算放大器的反饋回路,使得SMU可以輸出恒壓和恒流兩種功率,從而具備四象限功率輸出能力;作為測(cè)量單元時(shí),在輸出端接入兩個(gè)ADC模塊分別測(cè)量負(fù)載上電壓和電流。在恒壓模式下,功率放大電路的反饋回路即是常規(guī)的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路;而在恒流模式下,功率放大的反饋回路是借鑒Howland電流源電路的原理并加以改進(jìn),實(shí)現(xiàn)輸入的電壓信號(hào)到輸出電流信號(hào)的同向轉(zhuǎn)換。作為測(cè)量單元測(cè)量電壓時(shí),ADC測(cè)量的是輸出端與地之間的電壓;測(cè)量電流時(shí),通過(guò)測(cè)量采樣電阻兩端的電壓,再根據(jù)歐姆定律計(jì)算出流過(guò)采樣電阻的電流,由于采樣電阻和負(fù)載之間是串聯(lián),所以經(jīng)過(guò)采樣電阻的電流等于經(jīng)過(guò)負(fù)載的電流。該方案采用指令集的方式,通過(guò)串口通信協(xié)... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型的FPGA結(jié)構(gòu)

圖輸入；第二，硬件描述語(yǔ)言輸入。原理圖輸入設(shè)計(jì)的有點(diǎn)是直觀易懂，但是低下，對(duì)于這個(gè)集成電路規(guī)模動(dòng)輒上百萬(wàn)門的時(shí)代，原理圖輸入法已經(jīng)不被人接受了。所以目前主流的設(shè)計(jì)方法是硬件描述語(yǔ)言輸入。代碼設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行第一輪的仿真，即行為仿真，也叫 RTL 級(jí)仿真。行仿真的目的是檢查設(shè)計(jì)是否存在邏輯錯(cuò)誤。行為仿真通過(guò)后，則可在設(shè)計(jì)工具上添加相應(yīng)的綜合約束，主要包括管腳約束。綜合后，設(shè)計(jì)工具除了可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)表文件以外，還可以輸出一個(gè) Verilog 或 VHDL 網(wǎng)表。其中標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)表是用來(lái)在各個(gè)設(shè)計(jì)工具之間傳遞設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的，而 Verilog 或 VHDL 網(wǎng)表則是用功能仿真的。功能仿真也叫門級(jí)仿真，之所以叫門級(jí)仿真是因?yàn)榫C合工具給出真網(wǎng)表已經(jīng)是與生產(chǎn)廠家的器件的底層原件模型對(duì)應(yīng)起來(lái)了[17]。功能仿真通過(guò)，則需要根據(jù)建立/保持時(shí)間等要求進(jìn)行時(shí)序約束，而后進(jìn)行時(shí)序仿真，觀察系是否滿足時(shí)序要求。若時(shí)序仿真通過(guò)，則可以下載配置文件，進(jìn)行板級(jí)調(diào)試]。

圖 3-2 FPGA 核心板結(jié)構(gòu)框圖Fig.3-2 Block diagram of FPGA’s core board簡(jiǎn)要介紹一下電源電路，電源電路是主控制模塊能正常工作路無(wú)法正常工作，首先都會(huì)檢查電源是否正常。經(jīng)過(guò)查詢 E知，該 FPGA 需要需要 1.0V/1.2V 電壓來(lái)供給內(nèi)部邏輯電壓電壓 VCCD_PLL，需要 2.5V 供給 PLL 模擬電壓 VCCA，另入 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 等不同電壓來(lái)給每個(gè)片。因此，在設(shè)計(jì)上，把輸入的 5V 電壓分別轉(zhuǎn)換為 3.3V、2.A 核心板正常工作。同時(shí)為了方便檢測(cè)電源工作狀態(tài)，板子上發(fā)光二極管以充當(dāng)電源指示燈。圖 3-3 就是核心板電源模

【參考文獻(xiàn)】：
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