基于FPGA的多通道±1000V直流电压采集测试板卡设计

摘要

针对工业测试系统领域对同时测量多通道直流高电压信号参数的需求，设计了一款多通信接口多通道高精度高电压采集测试系统。系统采用以现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）为中心的逻辑控制器，支持16路电压信号输入，支持千兆以太网、 LVDS、 RS422三种接口进行数据交互，配备上位机软件实现人机交互，通过上位机对采集的数据进行实时监测和保存。系统通过串联多个高精度采样电阻将高电压按比例降低到安全的低电压后进行后续的测量和处理，使用AD824ARZ-14运放对分压后的电压进行跟随，以FPGA作为主控单元，使用分辨率为16位的A/D转换器AD7616BSTZ对电压进行采集。经实际工程验证，该系统可以实现高精度测量16路范围为-1 000～1 000 V的直流电压信号，信号采样频率为20 Hz～1 kHz，参数测量误差小于0.1%，并能通过3种通信接口实现数据交互，可通过上位机对数据进行准确记录，满足设计要求，为工业上对直流高电压的优化设计提供了重要参考。

关键词

现场可编程门阵列 / 多通道 / 多通信接口 / 电压测量 / 电压校准

基金资助

山西省基础研究计划资助项目（202303021221111）