基于FPGA的千通道压电陶瓷控制系统

针对微位移压电陶瓷驱动器并行控制系统电路结构复杂、成本高、通道数少等缺点,设计一种采用少量D/A转换芯片和高压模拟开关进行循环通道切换的千通道压电陶瓷控制系统。考虑硬件设计和结构安装等系统性问题,采用12个驱动板和1个主控板的设计架构,每个驱动板以4片、16位AD766模数转换芯片和12片MAX14802高压模拟开关芯片为核心,实现192个通道模拟电压输出,12个驱动板组合成2304个通道的输出;主控板作为通信和控制核心,以Artix7系列FPGA芯片为主控芯片,接收上位机发送的数据和命令,并行控制数模转换以及千通道的切换。通过设计与验证,整个系统工作稳定,每个通道的模拟电压绝对误差均小于0.1 V,相对误差百分比优于1.2%。目前系统已成功应用于某光学系统的压电陶瓷位移控制中,该系统通过驱动板的扩展,也可实现上万通道的控制输出。