【摘 要】
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数字源表是具有电压源、电流源、电压测量以及电流测量等功能的一类综合性仪器,在功率半导体测试,光电子器件研究,晶体管检定等方面被广泛应用。目前国内的数字源表市场被国外企业所垄断,但进口的数字源表价格昂贵、维护成本高,因此对数字源表的研究有着非常大的市场价值和战略意义。本课题的主要研究内容如下:（1）针对基于MOS管的四象限直流稳压电源具有交越失真、控制困难的缺陷,本文采用功率放大器作为稳压元件实现四
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数字源表是具有电压源、电流源、电压测量以及电流测量等功能的一类综合性仪器,在功率半导体测试,光电子器件研究,晶体管检定等方面被广泛应用。目前国内的数字源表市场被国外企业所垄断,但进口的数字源表价格昂贵、维护成本高,因此对数字源表的研究有着非常大的市场价值和战略意义。本课题的主要研究内容如下:（1）针对基于MOS管的四象限直流稳压电源具有交越失真、控制困难的缺陷,本文采用功率放大器作为稳压元件实现四象限源功能。系统通过设计级联功率放大电路,实现最大20A的电流输出能力保证,达到了对稳压电源高安全性和便捷性的控制效果,降低了硬件复杂程度和调试难度。（2）针对软件调控电源输出具有响应慢、CPU占用率高的缺陷,本文采用硬件PI控制器作为调控单元,使电压/电流源输出具有高分辨率和高准确度的特点。硬件PI控制器原理简单、易于实现,通过设置阻容参数便能方便的调整电源输出的稳态误差以及动态响应性能。（3）针对数字源表功能多,硬件开销大的特点,本文设计大量具有功能复用性的硬件模块,大幅减少了芯片的使用量,节省了生产成本。具体表现为:信号调理输出同时作为采样信号和反馈信号;DAC输出可作为输出控制量或限制控制量;PI控制器用于电压源或电流源的输出调控;I/V转换用于电流源和电流表的电信号转换。通过复用功能模块,减少了硬件资源消耗以及调试工作量,简化了控制逻辑。经过测试验证,本文设计的大功率数字源表能够工作在四象限;输出最大功率200W、最大电压40V、最大电流20A;源/测量分辨率指标达到了满量程的0.01%;源/测量准确度指标达到了满量程的0.05%。同时,系统具备远端保护和限压/限流保护功能,实现对系统自身以及外部负载的保护。
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