PXI总线实现高精度恒流源

1 系统设计

图1 系统框图

如图1所示，系统通过PXI总线与上位机进行通信，本地总线与PXI总线通过PXI接口电路连接。PXI接口电路将PXI总线指令翻译成本地局部总线传给FPGA,通过FPGA将PXI总线传输给D/A进行转换，D/A转换后的电压经V/I转换为高精度电流输出给用户。

2 系统电路设计

2.1 PXI接口电路

面向仪器系统的PCI扩展PXI (PCI eXtensions for Instrumentation)是一种坚固的基于PC的测量和自动化平台。PXI充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准接口--PCI,结合了PCI的电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。

目前实现PXI接口电路的方式主要由两种：采用可编程逻辑电路和专用芯片。由于采用可编程逻辑电路实现起来比较占用芯片内部的资源，本板采用专用芯片来实现PXI总线与本地总线之间的转换。

PCI9054是PLX公司生产的PXI总线通用接口芯片，采用先进的PLX数据管道结构技术，符合PXIV2.1和V2.2规范。PCI9054有3种工作模式：M、C和J;本板采用局部总线16位、地址数据不复用、从操作的C模式。

2.2 FPGA电路

FPGA内部逻辑实现本地总线的译码、产生D/A时序以及读取板上温度传感器测试的温度值等功能。采用Xilinx公司的XC3S500E,该芯片的等效逻辑门数为50万，同时还具有158个用户I/O、65个差分I/O对、73kB的分布式RAM、360kB的RAM和20个专用乘法器。编程语言选择Verilog.

2.3 高速数字隔离

为了避免计算机侧的数字信号对输出电流产生干扰，因此必须加一级数字隔离电路，本板采用S18440来对两边的数字信号进行隔离。器件利用标准全CMOS技术设计多组芯片级变压器以提供4通道隔离功能，体积小、成本低，并能提供2500VRMS的电气隔离能力。

2.4 D/A转换