專利名稱：一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，尤其涉及超低噪 聲、可調(diào)節(jié)、高穩(wěn)定、高可靠性、帶遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的多路精準(zhǔn)偏置電源。
背景技術(shù)：
直流穩(wěn)定電源組件是電子產(chǎn)品運(yùn)行中不可缺少的部件，主要為電子元器件的工作 提供直流電壓，是電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)生產(chǎn)中不可缺少的工具。在半導(dǎo)體器件測(cè)試或工作中，往往需要同時(shí)產(chǎn)生多路偏置電壓提供給半導(dǎo)體，而 且要求具有低噪聲，高精度，高穩(wěn)定性，偏置電壓可視調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。但是現(xiàn)有的偏置電源往 往只能產(chǎn)生單路偏置電源，如果需要多路同時(shí)輸出不同的超低噪聲高精度偏置電壓，而且 可以實(shí)時(shí)修改、監(jiān)視偏置電壓值，該類產(chǎn)品在市場(chǎng)上并不多見。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)方案是提供一種具有偏置電壓可以由操作人員任意設(shè) 定，它還能根據(jù)用戶的需要輸出多路的超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置。為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案本實(shí)用新型的特殊之處在于包括電量檢測(cè)模塊、微控制器模塊、精密基準(zhǔn)電壓源 模塊、偏置電壓粗調(diào)模塊、偏置電壓精調(diào)模塊、CAN總線通信模塊、上位機(jī)，上位機(jī)將設(shè)定的 偏置電壓參數(shù)通過CAN總線通信模塊傳輸?shù)轿⒖刂破髂K，微控制器模塊將參數(shù)轉(zhuǎn)換成 數(shù)據(jù)后通過SPI協(xié)議傳輸?shù)狡秒妷捍终{(diào)模塊3，偏置電壓粗調(diào)模塊通過移動(dòng)電位器的觸 點(diǎn)獲取偏置電壓，取得的偏置電壓通過射隨器后，一路經(jīng)過LC濾波電路輸出至外部信號(hào)端 子，另一路經(jīng)A/D回采電路、偏置電壓精調(diào)模塊傳輸?shù)轿⒖刂破髂K；所述的電量檢測(cè)模塊 經(jīng)A/D回采電路與微控制器模塊連接，微控制器模塊通過CAN總線通信模塊與上位機(jī)連接； 所述的電量檢測(cè)模塊經(jīng)LC濾波電路與精密基準(zhǔn)電壓源模塊連接，精密基準(zhǔn)電壓源模塊與 偏置電壓粗調(diào)模塊的電位器連接。上述的電量檢測(cè)模塊采用供電電壓為正負(fù)12V的鋰電池。上述的微控制器模塊采用MC51單片機(jī)，芯片型號(hào)為C8051F040。上述的精密基準(zhǔn)電壓模塊采用的芯片型號(hào)為ADR445。上述的CAN總線通信模塊中的CAN收發(fā)器型號(hào)為CTM8250。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果1、本實(shí)用新型的使用靈活，8路偏置電壓可同時(shí)工作，可達(dá)到偏置電壓可在 0-5. 000V之間以2mV為步進(jìn)隨意設(shè)定；2、本實(shí)用新型輸出的偏置電壓噪聲低，非常適合在噪聲具有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合使 用；3、本實(shí)用新型的通信穩(wěn)定，CAN總線的抗干擾優(yōu)勢(shì)非常明顯；4、本實(shí)用新型的抗干擾能力很強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠。
圖1 本實(shí)用新型的連接示意圖；圖2 本實(shí)用新型的電量檢測(cè)模塊原理示意圖；圖3 本實(shí)用新型的微控制器模塊原理示意圖；圖4 本實(shí)用新型的精密基準(zhǔn)電壓源模塊原理示意圖；圖5 本實(shí)用新型的偏置電壓粗調(diào)模塊原理示意圖；圖6 本實(shí)用新型的偏置電壓精調(diào)模塊原理示意圖；圖7 本實(shí)用新型的CAN總線通信模塊原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，本實(shí)用新型包括電量檢測(cè)模塊5、微控制器模塊1、精密基準(zhǔn)電壓源模塊 4、偏置電壓粗調(diào)模塊3、偏置電壓精調(diào)模塊2、CAN總線通信模塊6、上位機(jī)7，上位機(jī)7將設(shè) 定的偏置電壓參數(shù)通過CAN總線通信模塊6傳輸?shù)轿⒖刂破髂K1，微控制器模塊1將參數(shù) 轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)后通過SPI協(xié)議傳輸?shù)狡秒妷捍终{(diào)模塊3，偏置電壓粗調(diào)模塊3通過移動(dòng)電 位器的觸點(diǎn)獲取偏置電壓，取得的偏置電壓通過射隨器后，一路經(jīng)過LC濾波電路輸出至外 部信號(hào)端子，另一路經(jīng)A/D回采電路、偏置電壓精調(diào)模塊2傳輸?shù)轿⒖刂破髂K1 ；所述的 電量檢測(cè)5模塊經(jīng)A/D回采電路與微控制器模塊1連接，微控制器模塊1通過CAN總線通 信模塊6與上位機(jī)7連接；所述的電量檢測(cè)模塊5經(jīng)LC濾波電路與精密基準(zhǔn)電壓源模塊2 連接，精密基準(zhǔn)電壓源模塊2與偏置電壓粗調(diào)模塊3的電位器連接。參見圖2，電量檢測(cè)模塊5是系統(tǒng)工作的電源模塊，采用純凈的鋰電池作為偏置電 壓源，可以極大地提高系統(tǒng)的噪聲指標(biāo)。通過3路單刀雙擲繼電器可以使鋰電池的工作狀 態(tài)和充電狀態(tài)自由切換，且鋰電池電壓通過A/D回采電路，微控制器實(shí)時(shí)的將電量信息發(fā) 送給上位機(jī)并顯示，從而使用戶對(duì)鋰電池的電量信息能夠及時(shí)的進(jìn)行監(jiān)控。參見圖3，微控制器模塊1是系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)各個(gè)硬件都需要它來協(xié)調(diào)控 制，選用了 Silicon Laboratories公司出品的C8051F040芯片。該款微控制器以高速8051 核為基礎(chǔ)，附加了 12路12位ADC，8路8位ADC，1路高壓差分放大，2個(gè)12路ADC，CAN總 線2. OB控制器等多個(gè)外設(shè)資源，通過SPI協(xié)議控制8路偏置電壓工作，監(jiān)測(cè)8路偏置電壓 及鋰電池電量，同時(shí)通過CAN總線與PC機(jī)進(jìn)行信息交換，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了極大地方便。參見圖4，精密基準(zhǔn)電壓源模塊4為數(shù)字電位器提供5V精準(zhǔn)電壓。電量檢測(cè)模塊 5的12V電壓經(jīng)過LC濾波后，由ADR445電壓轉(zhuǎn)芯片塊將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓。ADR445 芯片的微調(diào)接口接入數(shù)字電位器，可以對(duì)5V電壓進(jìn)行上電校準(zhǔn)。參見圖5，偏置電壓粗調(diào)模塊3是偏置電壓設(shè)定的核心部件。所用的到主要調(diào)節(jié)芯 片是AD8403，AD8403是一款內(nèi)含四路阻值為IOK的數(shù)字電位器，每組電位器的滑動(dòng)觸點(diǎn)為 256個(gè)，通過SPI協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信。微控制器模塊由SPI協(xié)議控制偏置電壓粗調(diào)模 塊，以取得設(shè)定的偏置電壓值，所述偏置分壓模塊通過三組數(shù)字電位器的組合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分 壓，分壓精度高且穩(wěn)定。通過將3組數(shù)字電位器的連接方式可以將5V電壓分為65536份， 調(diào)節(jié)精度可達(dá)到76. 2939uV，實(shí)現(xiàn)高精度電壓調(diào)節(jié)的要求，設(shè)定好的電壓通過由AD797芯片構(gòu)成的射隨極電路，以增加偏置電壓的驅(qū)動(dòng)能力。參見圖6，偏置電壓精調(diào)模塊2的主要作用是對(duì)偏置電壓粗調(diào)模塊的設(shè)定電壓進(jìn) 行修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的PID控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)偏置電壓值，所述微控制器模塊1通過將獲取的 偏置電壓信息與設(shè)定信息相比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)偏置電壓進(jìn)行微調(diào)。參見圖7，CAN總線通信模塊6實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與上位機(jī)7之間的通信，C8051F040微 控制器內(nèi)部自帶CAN控制器，CANL、CANH信號(hào)通過CAN收發(fā)器CTM8250模塊后由DB9接口 接入上位機(jī)。CTM8250是一款CAN隔離收發(fā)器，該芯片內(nèi)部集成了所有必要的CAN隔離及 CAN收、發(fā)器件，芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平并 且具有DC2500V的隔離功能。
權(quán)利要求一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，其特征在于包括電量檢測(cè)模塊(5)、微控制器模塊(1)、精密基準(zhǔn)電壓源模塊(4)、偏置電壓粗調(diào)模塊(3)、偏置電壓精調(diào)模塊(2)、CAN總線通信模塊(6)、上位機(jī)(7)，上位機(jī)(7)將設(shè)定的偏置電壓參數(shù)通過CAN總線通信模塊(6)傳輸?shù)轿⒖刂破髂K(1)，微控制器模塊(1)將參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)后通過SPI協(xié)議傳輸?shù)狡秒妷捍终{(diào)模塊(3)，偏置電壓粗調(diào)模塊(3)通過移動(dòng)電位器的觸點(diǎn)獲取偏置電壓，取得的偏置電壓通過射隨器后，一路經(jīng)過LC濾波電路輸出至外部信號(hào)端子，另一路經(jīng)A/D回采電路、偏置電壓精調(diào)模塊(2)傳輸?shù)轿⒖刂破髂K(1)；所述的電量檢測(cè)(5)模塊經(jīng)A/D回采電路與微控制器模塊(1)連接，微控制器模塊(1)通過CAN總線通信模塊(6)與上位機(jī)(7)連接；所述的電量檢測(cè)模塊(5)經(jīng)LC濾波電路與精密基準(zhǔn)電壓源模塊(2)連接，精密基準(zhǔn)電壓源模塊(2)與偏置電壓粗調(diào)模塊(3)的電位器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，其特征在 于所述的電量檢測(cè)模塊(5)采用供電電壓為正負(fù)12V的鋰電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，其特 征在于所述的微控制器模塊(1)采用MC51單片機(jī)，芯片型號(hào)為C8051F040。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，其特征在 于所述的精密基準(zhǔn)電壓模塊(2)采用的芯片型號(hào)為ADR445。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置，其特征在 于所述的CAN總線通信模塊(6)中的CAN收發(fā)器型號(hào)為CTM8250。
專利摘要本實(shí)用新型涉及超低噪聲高精度步進(jìn)調(diào)節(jié)直流偏置電源裝置。在半導(dǎo)體器件測(cè)試或工作中，往往需要同時(shí)產(chǎn)生多路偏置電壓提供給半導(dǎo)體，現(xiàn)有的偏置電源往往只能產(chǎn)生單路偏置電源。本實(shí)用新型的上位機(jī)將設(shè)定的偏置電壓參數(shù)通過CAN總線通信模塊傳輸?shù)轿⒖刂破髂K，微控制器模塊將參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)后通過SPI協(xié)議傳輸?shù)狡秒妷捍终{(diào)模塊(3)，偏置電壓粗調(diào)模塊通過移動(dòng)電位器的觸點(diǎn)獲取偏置電壓，取得的偏置電壓通過射隨器后，一路經(jīng)過LC濾波電路輸出至外部信號(hào)端子，另一路經(jīng)A/D回采電路、偏置電壓精調(diào)模塊傳輸?shù)轿⒖刂破髂K。本實(shí)用新型使用靈活，8路偏置電壓可同時(shí)工作，輸出的偏置電壓噪聲低，通信穩(wěn)定，抗干擾能力很強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H02M3/00GK201674393SQ201020215158
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者呂寧, 呂高登, 張良, 王昌明, 王江輝, 賀鵬 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)