发动机伺服系统任意波形发生器的设计与实现.doc

发动机伺服系统任意波形发生器的设计与实现
王彤威
(北京航天测控公司,北京 100830)
摘要:文章介绍了为发动机伺服系统设计的任意波形发生器VXI模块部分电路的实现,详细说明了在一定时间段内实现波形的形状、波形的频率、波形的幅度可以根据用户的需求任意变化的设计与实现。
关键词: 任意波形发生器;VXI总线
Design and Realization of Arbitrary
Waveform Generator in a Engine Servo System
WANG Tong-wei
(Beijing Aerospace M&C Technology Development Co.,Beijng 100830,China)
Abstract: The realization of arbitrary waveform generator circuit designing for the engine servo system is introduced in this paper . Based on the user request , the circuit of Amplitude , Frequency and waveform changed arbitrary in the defined time is explained.
Key words: arbitrary waveform generator ; VXI Bus
前言
在固体火箭发动机伺服系统的测试中,需要在80s的时间内不间断地输入多种激励信
号,其中既有测量暂态特性的方波信号,又有测量频率特性的正弦波信号,以及测量速度特性的三角波信号,还要求信号源输出波形的幅度、频率可以变化。同时单个模块双通道同步输出,多个模块通道间同步输出。以前的波形发生器只能输出单一、连续的波形,在一定的时间内波形的形状、幅度以及频率变化不能满足要求。基于VXI总线的任意波形发生器正是基于固体火箭发动机伺服系统的需要设计而成。
模块的设计与实现
模块的结构与组成
任意波形发生器VXI模块硬件电路包括:VXI接口电路、地址发生电路(DDS)、波形存储器RAM、D/A转换器等电路,具体的原理框图如图1所示。
任意波形发生器的波形形状、频率、幅度、相位、波形输出的触发方式、波形个数等参数均可以依据用户的要求变化,这些参数的设置与控制由VXI总线接口电路与模块的数据交换实现的,可见VXI总线接口电路是设计的关键之一。为了提高波形数据的加载速度,接口采用了A24/A16寻址,利用块传输的方式,一次加载64K个字的波形数据,通过块传输加载波形数据的时间可以在10ms以内。同时接口电路使用可编程逻辑器件CPLD,便于电路的修改与调试,大大缩短了模块的研发时间。
任意波形发生器采用了直接数字合成技术(DDS),即用数字量去产生模拟量。直接数字合成技术的核心电路为相位累加器电路,相位累加器为波形存储器RAM提供地址,经过D/A转换器转化成模拟量,通过信号调理电路的处理,输出用户所需的波形。为了提高低频信号的频率分辨率,本模块相位累加器采用了48位,电路中使用的仅仅是高16位,剩下的低位地址输出不使用。因为假如全部的相位累加器的相位值都用于寻址波