基于PXI总线的高精度恒流源设计

摘要：给出了一种基于PXI总线的高精度恒流源的实现方法，介绍了其电路各个组成部分。测量结果其精度和分辨率均为15．7位，可应用于要求高精度的测试系统。
关键词：PXI；恒流源；精度；测试

在航天设备测试中，陀螺和加速度计测试是不可缺少的重要组成部分。随着陀螺与加速度计精度水平的提高，测试过程中对其激励源-恒流源的精度要求越来越高。本文给出了一种基于PXI总线的高精度恒流源设计，并已成功应用于很多航天型号的陀螺和加速度计测试中。

1 系统设计
如图1所示，系统通过PXI总线与上位机进行通信，本地总线与PXI总线通过PXI接口电路连接。PXI接口电路将PXI总线指令翻译成本地局部总线传给FPGA，通过FPGA将PXI总线传输给D／A进行转换，D／A转换后的电压经V／I转换为高精度电流输出给用户。

2 系统电路设计
2．1 PXI接口电路
面向仪器系统的PCI扩展PXI (PCIeXtensionsforInstrumentation)是一种坚固的基于PC的测量和自动化平台。PXI充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准接口——PCI，结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。
目前实现PXI接口电路的方式主要由两种：采用可编程逻辑电路和专用芯片。由于采用可编程逻辑电路实现起来比较占用芯片内部的资源，本板采用专用芯片来实现PXI总线与本地总线之间的转换。
PCI9054是PLX公司生产的PXI总线通用接口芯片，采用先进的PLX数据管道结构技术，符合PXIV2．1和V2．2规范。PCI9054有3种工作模式：M、C和J；本板采用局部总线16位、地址数据不复用、从操作的C模式。
2．2 FPGA电路
FPGA内部逻辑实现本地总线的译码、产生D／A时序以及读取板上温度传感器测试的温度值等功能。采用Xilinx公司的XC3S500E，该芯片的等效逻辑门数为50万，同时还具有158个用户I／O、65个差分I／O对、73kB的分布式RAM、360kB的RAM和20个专用乘法器。编程语言选择Verilog。
2．3 高速数字隔离
为了避免计算机侧的数字信号对输出电流产生干扰，因此必须加一级数字隔离电路，本板采用S18440来对两边的数字信号进行隔离。器件利用标准全CMOS技术设计多组芯片级变压器以提供4通道隔离功能，体积小、成本低，并能提供2500VRMS的电气隔离能力。