脉冲电压测量单元设计

摘要

半导体器件广泛应用于航空航天、交通运输、电力等重点领域，而我国半导体的材料、制造工艺、生产技术等与美国等发达国家相比，仍有比较大的差距。为加快国内半导体器件工艺等技术的发展，需要研制脉冲电压测量装置，用来测试半导体器件的动态参数。本系统采用了LXI总线技术，因此能够快速地组建分布式测试系统。目前，国际上脉冲电压测量单元并不同时具备高速和高分辨率的功能特征，针对此现状，需要研制高速高精度的脉冲电压测量单元。
　　本论文根据系统指标要求，讨论了脉冲电压测量单元的主要组成部分及其实现方式，通过分析和比较提出了脉冲电压测量单元的系统设计方案。本设计主要完成了模拟前端电路设计、信号采集存储与控制电路设计、LXI总线接口电路设计三大部分的工作。模拟前端电路主要是对模拟输入信号进行调理，使其能够在模数转换器输入信号的范围之内。该电路主要包括无源衰减网络电路、阻抗变换电路、后级放大电路、ADC驱动电路等。信号采集存储与控制电路采用采样率为160MSa/s的ADS4126作为模数转换器，采用FPGA对采样数据进行接收与缓存，设计并完成了脉冲电压信号的实时检测电路。LXI接口电路采用ARM芯片S3C2440作为网络接口电路的主控器，并在ARM中移植Linux操作系统。MAC层采用DM9000，而物理层采用芯片DP83640。
　　系统的硬件电路设计完成后，对各组成部分电路及整机进行了测试验证。测试结果表明：该设备的各项功能和指标都能达到本课题的设计要求。

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第一章 绪论

§1.1 脉冲电压测量单元简介

§1.2 国内外研究现状及分析

§1.3 课题研究内容及论文结构

第二章 系统总体方案设计

§2.1 本系统主要性能指标

§2.2 系统整体设计方案

§2.3 系统主要器件的选型

§2.4 本章小结

第三章 模拟前端的设计

§3.1 无源衰减网路电路设计

§3.2 阻抗变换电路设计

§3.3 放大电路设计

§3.4 ADC驱动电路设计

§3.5 本章小结

第四章 信号采集存储与控制电路设计

§4.1 信号采集电路设计

§4.2 信号存储与控制电路的设计

§4.3 本章小结

第五章 LXI 接口电路设计

§5.1 ARM9主控器

§5.2 网络接口电路设计

§5.3 串口及USB接口电路设计

§5.4 本章小结

第六章 系统的测试与验证

§6.1 系统软件的工作流程

§6.2 硬件电路调试

§6.3 FPGA模块程序测试

§6.4 系统的主要功能测试

§6.5 本章小结

第七章 总结与展望

§7.1 总结

§7.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果