激光雷达前置电路检测设备设计(3)
4.耦合隔离放大器类[6]。AVAGO的光耦隔离放大器、TI的电容式隔离放大器、ADI的西格玛德尔塔式隔离放大器。这三种电流检测方式，其芯片内部结构、原理是不一样的，但外围电路有许多共同点。三种方式均是通过检测精密电阻两端的电压来判定其被检测电流的大小。原边与负边均需加电源供电。输出为差分输出，需考虑共模抑制比，可做到零基准电压。响应时间为us级，精度介于1%~5%。
1.3 本课题需要展开的工作
现阶段，大部分的电路检测设备[7]主要包括3部分。
第一部分是传感器模块，如上述列举的采样电阻、霍尔元件光耦合隔离放大器等用于感应电路电压（电流）并得到模拟信号。
第二部分是数据采集模块[8]，采集模块的主要功能是存储得到的模拟信号，并进行A/D转换得到数字信号，并和人机界面进行通信传输数据。数据采集模块可以实现数据采集，而电脑、单片机、ARM可以通过RS232串口与数据采集模块相连，通过AT指令控制模块实现数据通信功能。
第三部分就是界面模块[9]，这个模块主要用于将接受到的数据显示，可以是PC电脑通过PCI-E总线或者USB口与数据采集模块通信；也可以是微机ARM或者FPGA，来实现数据接收以及人机交互的主要功能。
本电路检测设备设计思路是：
首先，通过运放电路对被检测的电压（例如50V~300V）进行调理，使之达到能够被检测的电压范围内（0~5V），同时运放电路也起到了隔离被测源与检测电路，能够隔离源电路对检测电路的影响。
关于电流检测，这里拟采用INA193芯片[3,4]作为电流检测元件，检测到的值被处理后送到数据采集卡。
最后的人机界面采用的是迪文公司的DGUS屏幕[1,10]，根据一些现有的参考实例[11,12,13]，能够轻松实现人机交互以及与采集卡的串口通信[14,15,16]。
2 设备总体框架
激光雷达前置电路检测设备如图2.1包括设备机箱、电源模块、电压电流调理电路、数据采集装置（ADC转换）、DGUS屏幕、示波器等部分。
设备机箱是一个钢制台面，主要用于在台面上安放DGUS屏幕、示波器以及设备的被检测电路板夹具以及控制开关，内部用螺栓固定设备电路，整体框架接地处理。电路板工装主要包括被检测电路板夹具和控制开关，被检测电路板夹具主要用各类探针来连接电路板与检测电路，用一个含有弹簧的夹具用以将其固定使得接触稳定。控制开关主要用于控制被检测电路板工作与否和工作状态。在本设备中电源模块分为三块，一部分是12V和±5V的供电，主要用于电压电流调理电路的供电；一部分是24V的供电电压，主要用于DGUS屏幕以及数据采集卡的供电；另一部分则单独接入ARM所在模块，该模块主要用于现激光触发脉冲的生成和控制、探测器高压的调节等功能。
电压电流调理电路，主要包括三个部分。第一部分是电压调理电路，主要用于调理正电压负电压并转换成可被检测范围内的正电压。第二部分是电流调理电路，主要用于检测电流并调理转换后的电压。第三部分是窄脉冲发生部分，通过将ARM生成的控制信号转换成脉宽20ns左右的窄脉冲，并进行幅度调节，用以模拟激光回波信号。
数据采集装置（ADC转换）采用的是DWIN公司的DCT-100B，主要功能是将模拟信号转换为数字信号并编码后通过串口通信传输到DGUS屏幕。DGUS屏幕是一个囊括了界面设计、程序编写以及串口通信的完整系统，主要用于人机交互和与数据采集装置的串口通信。示波器主要用来检测被检测电路中的高频脉冲，因为高频脉冲不易被电路检测识别，所以这里采用的是人工监测的方式。
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