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彬凯 齐
(清华大学工程物理系)
Description
ADAM151和ADAM152为高精度可编程电压源FMC模块，分别用型号为AD5791与DAC11001B 的20位数模转换器实现。两块电压源采用相同的设计思路，围绕输出精度、噪声抑制和长期稳定性展开。参考源采用独立低噪声基准，通过缓冲和匹配电阻获得正负参考，再通过感测反馈输入DAC，保证了低噪声和长期稳定性。数模转换器输出后设置缓冲驱动和10kHz六阶有源低通滤波，在保证直流精度和低频响应的同时，对高频噪声进行快速衰减，使最终输出更加平滑稳定。供电使用PM141电源子卡，为电压源提供多路独立、干净的模拟和数字电源。
对两个电压源的性能测试分为交流与直流两部分。
交流性能测试用于评估模块的波形失真和宽带噪声。两个模块以768kSPS刷新率产生9 Vpp、1 kHz正弦波进行测试。结果显示，ADAM151的THD为-79.98 dB，THD+N为-79.33 dB；ADAM152的THD为-113.66 dB，THD+N为-94.44 dB。
直流性能测试用于评估模块静态输出下的噪声水平。结果表明，两块FMC模块在10 Hz带宽内的噪声均低于0.4 μV，在1 kHz带宽内约为2 μV，低频直流稳定性较好。但六阶有源滤波器的电阻噪声偏大，同时在10 kHz附近存在由滤波级品质因数和级联顺序引起的噪声峰，导致高带宽下输出噪声显著增加，需要通过阻容参数和级联顺序优化进一步改进。
总体来看，ADAM151和ADAM152均实现了高精度可编程电压源的基本功能，测试结果验证了整体设计方案的可行性。上述工作为后续高精度、低噪声、长期稳定的电压源FMC模块的设计提供了参考方案。
