直流电源输出特性的准确度和稳定度直接影响各种电子、通信、自动化设备的可靠性,因此在电力电子技术高速发展的当下,对直流电源输出特性的评估就显得尤为重要。直流电源测试仪专门用于对电源输出信号进行高速采集、实时处理和波形分析,解决直流电源测试项目繁多且难以用单一测试仪器覆盖的问题。本文围绕直流电源测试仪项目展开对其采集板卡的数据处理系统的研究,目标在于使仪器的波形捕获、分析功能以及精度、采样率、分辨率和带宽等指标能够覆盖对直流电源输出特性参数的测试需求。本文从FPGA技术角度出发研究数据处理系统的数据预处理和存储模块的原理与实现方法,主要内容如下:1、本文首先研究了直流电源测试仪的整体架构,并根据采集板卡与工控主板之间数据传输隔离需求,利用ARM丰富的外设资源实现FPGA与工控主板之间的接口协议转换,设计了数据处理系统的“ADC+FPGA+ARM+CPU”架构。之后本文基于FPGA技术讨论了系统的数据处理和存储方案,为数据等效分辨率的提高和多速率数字滤波器的实现提供原理支撑,最后建立存储模块的基本架构。2、根据系统的分辨力和带宽限制需求设计波形数据的实时处理方案,包括:基于过采样和滑动平均原理将ADC量化结果的等效分辨率在DC~5.6MHz频带内提高2bit;在200MHz的系统时钟下实现截止频率在20Hz~2MHz之间实时可调的数字滤波器,采用CIC滤波器实现数据的降采样与升采样,设计补偿滤波器解决高倍降采样产生的通带不平坦问题;同时改进CIC滤波器结构来降低其运算位宽,以减弱组合逻辑延时对系统运算速率提升的限制。3、实现波形数据的存储与传输。首先是触发模块设计,本文通过将控制负载工作状态的信号作为外部触发源,并设置可调触发延时抵消信号的变化和传输延迟,以此提高瞬变信号捕获的准确性和便捷性;设计普通存储模式和深存储模式的触发与读写控制逻辑,实现深存储模式的存储深度可在10个档位间切换的设计,其中单通道最大存储深度为100MPts;最后实现FPGA与后级模块的数据传输。通过测试和验证,本设计采集数据在5.6MHz带宽下的等效分辨率达到16bit;数字滤波器截止频率可根据用户需求在20Hz至2MHz内实时调节;每个通道的波形数据可在屏幕上稳定显示,深存储模式下存储深度可根据需要改变,最大支持每通道100M个数据点的存储。