平台简介:

  • 能够生成0 - 5MHz的任意波形,包括正弦波、三角波、锯齿波、方波等;
  • 信号幅度+/-1.5V可调,直流偏置+/-1.5V可调;
  • 能够生成双路可调输出电压,电压输出范围+/-4V,电流50mA;
  • 能够输出固定的3.3V、1.5V直流电压;
  • 能够通过UART对板上的参数进行调节。

任意波形发生器直流电源平台

5MHz任意波形发生器/双路可调直流电源平台实物照片

任意波形发生器及可编程直流电源框图

5MHz任意波形发生器/双路可调直流电源平台框图


原理图

任意波形发生器及可编程直流电源原理图

5MHz任意波形发生器/双路可调直流电源平台原理图


R-2R构成的并行DAC


通过PWM产生直流电压

参见pwm_verilog中的详细介绍以及相关的技术文章。


输出信号幅度的调整

由R-2R生成的波形幅度为3.3Vpp,本训练平台为运算放大器提供的直流供电电压是由USB端口输入的+5V和通过电荷泵由+5V产生的-5V电压,由于USB线上的压降以及电荷泵转换机制导致的压降,实际能够稳定供电的电压为+/-4.5V。

我们选用的运算放大器为ADA4851 - 双电压供电、支持轨到轨(Rail to Rail),在本平台上能够保证到的信号输出范围为+/-4V,也即8Vpp。

所以我们可以设定运算放大器的增益设定实现从3.3Vpp到8Vpp的调节。

为了满足多数场景的应用,我们出厂设置的输出信号的幅度为3Vpp,也即运算放大器的增益调节为3/3.3 ~ 0.91。

电阻的设置为: R36/(1kΩ+R26+R28+R31)= 4.3kΩ/(1kΩ+1kΩ+2.7kΩ+27Ω)= 0.91

R_2R输出幅度调节

R_2R输出信号的幅度和直流偏置调节


直流偏移的调节方法


双路可编程直流电压输出


数据传输协议及参数控制

本板卡支持电子森林制定的开源仪器传输协议


小脚丫FPGA编程管脚配置(以Lattice XO2-4000HC版本为例)

FPGA管脚 小脚丫FPGA模块的管脚 DAC的数据位
C1 x ClkIn
J13Pin 34DA9
J14Pin 33DA8
K12Pin 32DA7
K14Pin 31DA6
K13Pin 30DA5
J12Pin 29DA4
P3Pin 28DA3
M4Pin 27DA2
N4Pin 26DA1
P13Pin 25DA0
N8Pin 24PWMOffset| ^N8|Pin 39|PWMDC1
N8Pin 38PWM_DC2