交直流电压标准源是一种高精度、高稳定性的电压校准设备,在科学研究以及工业领域中有着广泛的应用。国内的交直流电压标准源的相关技术指标如分辨率和稳定性与发达国家存在差距,且标准源通常集成了多种功能,体积较大,使用不够灵活。在此基础上,本文提出一种基于PCIe总线的交直流电压标准源,PCIe总线相较于传统的总线,其传输速度更快,扩展性也更强,因此设计基于PCIe总线的标准源设备具有重要意义。本文针对基于PCIe总线的交直流电压标准源板卡展开了研究,具体研究内容如下所示:对PCIe总线的拓扑结构和层次结构进行研究,从基于PCIe总线的交直流电压标准源系统整体出发,对电路的工作过程进行研究,设计交直流电压标准源的总体架构。对系统输出误差的来源进行研究,给出精度提升的策略,研究阶梯正弦波的谐波成分与数模转换器位数和量化点数的关系。针对指标要求,对高精度高分辨率程控直流基准进行研究,设计电荷泵倒相电路、PWM调制电路以及高阶滤波器来提高直流基准的分辨率。在波形发生电路中设计采用双DAC实现对信号频率和幅值的调节,通过设计有源滤波器和无源滤波器结合的方式降低输出波形的失真度。设计闭环系统,对反馈电压检测电路进行研究,减小失调电压对采样精度的影响;设计整流电路,分析电阻精度对转化精度的影响,最后对PCIe硬件电路的设计进行研究。再次,设计PCIe通信模块,分析使用桥接芯片和使用专用IP核的优缺点,对专用IP核进行研究,设计缓存器实现对数据的存储;对接收到的数据进行解析和处理,设计DDS模块,实现对双DAC电路的控制;依据电路结构,设计系统控制模块,实现对继电器和模拟开关的控制。对QT中信号和槽函数的连接进行研究,设计上位机软件界面,实现人机交互。最后,搭建系统测试环境对标准源系统的功能进行测试。对部分电路的波形进行测量,设计实验对输出电压的短期稳定性、电压分辨率和不确定度等指标进行测试。最终的实验结果表明,本课题设计基于PCIe的交直流电压标准源达到设计要求,能够实现输出直流电压不确定度最优5ppm,输出交流电压不确定度最优50ppm。