励磁恒流源的系统仿真与验证分析

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　　设计的励磁恒流源主要为磁性测量仪器提供激励电源，因而对其精度和稳定性要求高，采用电流控制型的控制策略进行闭环控制。励磁电流幅度调整时，首先对励磁电流进行多周期采样，然后计算其有效值，并与输入设定值相比较，若误差ε在允许范围之外，则根据误差的实际情况，通过单片机内增量式PID算法得出了一个新的控制量，传送给FPGA控制幅度调节经低通滤波器滤去高频成分，再经功率放大，得到高精度的励磁电流。以下是励磁恒流源的系统仿真与验证分析：

　　先从系统总体要求出发将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。完成DDS设计后，通过编写Testbench在Modelsim进行仿真。在QuartusⅡ中，设定输出信号频率为1 MHz，经过50 μs后改变为500 kHz进行仿真。在Modelsim中生成的仿真数据经验证完全正确，满足设计需求。

　　在对励磁信号源做硬件系统测试时，首先完成系统硬件连接，并加载程序，设定输出信号频率为1 MHz。在Modelsim环境下仿真和在硬件平台上测试，结果表明励磁信号源可获得较好的设置波形，可以应用于磁性材料的测试中。

　　运用Verilog硬件编程语言结合DDS技术，利用FPGA器件强大的硬件功能，提高了系统集成度，实现了输出信号相对带宽宽、稳定性好；其相位累加器在一定系统时钟和累加器位宽条件，输出信号分辨率越小，频率控制字的传输时间以及器件响应时间都很短，使输出信号频率切换时间较短，可以达到ns级，且频率变化时，相位保持连续，系统采用闭环控制，励磁电流输出精度高，调节速度快。对磁性材料测量仪所要求的励磁信号源而言，设计不但满足所有技术指标，而且集成度高、体积小、显著地降低了成本。
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