遥测信号模拟源的设计及实现

　　ARINC 429信号采用专门的协议转换收发芯片DEI1016将FPGA中需发送的32位信息字转换为串行数据，再通过BD429A芯片转换为429电平^[4]，电路实现如图5所示。

2.3 模拟信号板

　　模拟信号最终由运放输出，普通运放最大供电为30V左右，更高的电压需采用特殊的高压运放。将模拟信号以30V为界限分为小信号与大信号。选用最大供电36V的运放AD824完成小信号放大输出，选用供电最高140V(±70V)的高压运放LTC6090^[5]完成大信号放大输出。

　　模拟信号由DAC产生初始波形，再经过外部运放电路处理得到所需波形。为满足多通道输出，选用AD5312芯片，含2路DAC，采用SPI接口^[6]，大大节省了FPGA的I/O接口。

　　方波信号产生电路如图6所示，每路AD5312可以输出2路方波信号。在FPGA模块中配置方波幅度高值、幅度低值、频率周期、占空比等参数。DAC参考电压由REF198芯片提供，其输出高精度的4.096V，对于10bits的DAC，每一位数字量对应4mV输出电压。

　　正弦波或其它特殊波形由数字电路直接计算不易得到，采用DDS原理产生，将波形存储到ROM中，实现原理如图7所示。

　　正弦信号输出幅度的控制采用控制基准电压方式实现^[6]。利用AD5321集成2路DAC的特点，将A路作为正弦信号输出通道，B路作为A路的参考电压，控制B路的输出幅度，间接控制A路的正弦信号幅度，电路如图8所示。

2.4 配置板

　　采用ARM处理器，通过网络或串口与计算机进行通信。计算机可实时配置信号源参数，配置接口存储到FLASH存储器，脱离计算机后，按配置好的参数执行输出^[7]，配置板原理如图9所示。

3 结论

　　本文设计的信号源实现了正弦、方波等模拟信号，以及RS232、RS422、LVDS、ARINC429等数字信号输出，采用ARM嵌入式主板，实现计算机对信号源的参数配置。

　　本信号源按功能分开设计，在实现上化整为零，每个子板单独设计，减少了整体设计的风险性，具备通用性，在实际中得到了很好的应用。

　　参考文献：

　　[1]李海江.某遥测信号模拟源的系统设计及实现[D].南京：南京航空航天大学,2010.

　　[2]宋鑫霞,白瑞青.基于直接数字频率合成的可编程遥测信号源[J].现代电子技术,2012.

　　[3]Analog Device. AD8217 High Resolution Zero-Drift Current Shunt Monitor Data sheet, 2011.

　　[4]Device Engineering Inc. DEI1016 & BD429 ARINC 429 Transceiver Family Data Sheet, 2005.

　　[5]Brian Black.高压运放可改善性能并缩减电路板空间[J].中国集成电路,2013.

　　[6]Analog Device. AD5312DataSheet, 2011.

　　[7]Steve Kilts, Advanced FPGA Design[M].New York: A John Wiley & Sons,Inc.,Publication.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第6期第46页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。