一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，包含控制模塊、用于產(chǎn)生波形的DDS芯片、用于人機(jī)交互的人機(jī)交互界面、用于放大輸出波形電壓的放大電路、用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生方波的比較器；所述顯示模塊、人機(jī)交互界面、DDS芯片分別連接在控制模塊的相應(yīng)端口上，所述波形輸出模塊和比較器的輸入端連接DDS芯片的輸入端。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、集成度高、性能好，能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波，且波形頻率分辨率極高，同時(shí)頻率及幅度都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)或者工作中，總是需要各種幅度隨時(shí)間變化的信號(hào)來(lái)作為測(cè)試 信號(hào)或者輸入信號(hào)，它可以是正弦波、數(shù)字脈沖、二進(jìn)制碼型或者是其他模擬函數(shù)等，而產(chǎn) 生這種信號(hào)的設(shè)備叫做信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是指產(chǎn)生幅度、波形以及波形頻率確 定可調(diào)節(jié)的電子信號(hào)的儀器，誕生于20世紀(jì)20年代，是電子電路中最重要的設(shè)備之一。信 號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類(lèi)繁多，性能各異，分類(lèi)也不盡一致。按照頻率范圍分類(lèi)可以分為：超 低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器 和超高頻信號(hào)發(fā)生器。
[0003] 提到電子測(cè)量，可能人們第一反應(yīng)就是邏輯分析儀或者示波器，但是這兩者只是 在電路中把收到的信號(hào)放大顯示出來(lái)。在任何電子測(cè)量中，要保證開(kāi)發(fā)的硬件符合設(shè)計(jì)規(guī) 范，需要輸入測(cè)試信號(hào)及測(cè)量?jī)x器，這時(shí)，信號(hào)發(fā)生器就扮演了信號(hào)源這個(gè)角色。幅度、頻率 及相位是波形的主要屬性，幅度是衡量波形電壓強(qiáng)度的指標(biāo)；頻率是波形周期發(fā)生的速率， 頻率與周期成反比，頻率越高，周期越??；相位則是波形周期相對(duì)于〇度點(diǎn)的位置。波形發(fā) 生器一般都可以都以上的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0004] 現(xiàn)代電子技術(shù)的成熟，各種各樣的電子設(shè)備被研發(fā)出來(lái)，電子測(cè)量對(duì)信號(hào)發(fā)生器 的要求也越來(lái)越高，早期單功能、誤差大、體積笨重的信號(hào)發(fā)生器已不能符合現(xiàn)代測(cè)量需 求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗 低、集成度高、性能好，能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波，且波形頻率分辨率極高，同時(shí)頻率及 幅度都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案 一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，包含控制模塊、用于產(chǎn)生波形的DDS芯片、用于人機(jī)交互的人機(jī) 交互界面、用于放大輸出波形電壓的放大電路、用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn) 換器，用于產(chǎn)生方波的比較器；所述顯示模塊、人機(jī)交互界面、DDS芯片分別連接在控制模 塊的相應(yīng)端口上，所述波形輸出模塊和比較器的輸入端連接DDS芯片的輸入端。
[0007] 優(yōu)選的，所述控制模塊為ATmega32單片機(jī)。
[0008] 優(yōu)選的，所述DDS芯片為AD9834。
[0009] 優(yōu)選的，所述人機(jī)交互界面包含顯示模塊和輸入鍵盤(pán)模塊，所述顯示模塊和輸入 鍵盤(pán)模塊分別連接控制模塊的相應(yīng)端口上。
[0010] 優(yōu)選的，所述顯示模塊為12864液晶顯示屏。
[0011] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果： 1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、集成度高、性能好； 2、 能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波； 3、 能夠產(chǎn)生信號(hào)的頻率在100Hz - 200KHz，且頻率支持粗調(diào)及細(xì)調(diào)； 4、 實(shí)現(xiàn)一種波形幅度峰峰值在0-5V可調(diào)； 5、 誤差小于5% ;能夠?qū)崿F(xiàn)頻率及幅度都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明ATmega32單片機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明AD9834DDS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明放大電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明： 如圖1所示，一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，包含控制模塊、用于產(chǎn)生波形的DDS芯片、用于人 機(jī)交互的人機(jī)交互界面、用于放大輸出波形電壓的放大電路、用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬 信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生方波的比較器；所述顯示模塊、人機(jī)交互界面、DDS芯片分別 連接在控制模塊的相應(yīng)端口上，所述波形輸出模塊和比較器的輸入端連接DDS芯片的輸入 端。所述控制模塊最好選ATmega32單片機(jī)，所述DDS芯片選AD9834,所述人機(jī)交互界面包 含顯示模塊和輸入鍵盤(pán)模塊，所述顯示模塊和輸入鍵盤(pán)模塊分別連接控制模塊的相應(yīng)端口 上，所述顯示模塊可以選12864液晶顯示屏。
[0014] 本發(fā)明選用的波形產(chǎn)生器件為DDS芯片AD9834,以ATmega32單片機(jī)作為整個(gè)系 統(tǒng)的控制中心，輸出設(shè)備選擇帶中文字庫(kù)的液晶顯示屏12864,輸入方案則采用輕觸按鍵。 AD9834可以直接產(chǎn)生正弦波、三角波，再將正弦波送至AD9834的高速比較器，得到方波。由 于AD9834輸出的波形電壓偏小，所以利用運(yùn)算放大電路放大至合適的電壓值，然后送至數(shù) 模轉(zhuǎn)換芯片7513的參考電壓端，由ATmega32控制DAC芯片的幅度值，從而實(shí)現(xiàn)幅度數(shù)控， 而波形頻率由ATmega32與AD9834通信時(shí)寫(xiě)入。
[0015] 如圖2所示，ATmega32是ATMEL公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款高性能、低功耗的8位AVR 單片機(jī)。ATmega32有著精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，支持100多條指示命令，而且很多指令執(zhí)行周期 為單個(gè)，內(nèi)部有32個(gè)8位通用工作寄存器。先進(jìn)的技術(shù)造就先進(jìn)的芯片，ATmega32工作 在16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS，只需要2個(gè)時(shí)鐘周期就可以實(shí)現(xiàn)硬件乘法。在存儲(chǔ)器方面， ATmega32具有非易失性的RAM和ROM，32K字節(jié)的可編程Flash，擦寫(xiě)壽命達(dá)到了 1萬(wàn)次，同 時(shí)1024Byte的EEPR0M更是讓ATmega32如虎添翼。
[0016] 如圖3所示，AD9834是ANALOG DEVICES公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的一款低功耗DDS芯 片，能夠產(chǎn)生高性能的正弦波及三角波，同時(shí)片內(nèi)還帶了一個(gè)高速比較器，用于產(chǎn)生方波。 AD9834通過(guò)三線式串行接口寫(xiě)入數(shù)據(jù)，最高支持40MHz的速度通信，并且與單片機(jī)等微控 制器兼容。DDS產(chǎn)生的正弦波經(jīng)過(guò)RC低通濾波器之后，得到幅度為0.6V的電壓波形。同時(shí) 將輸出電流經(jīng)過(guò)一個(gè)300 Ω電阻送至VIN端接到內(nèi)部高速比較器，則在SIGN BIT OUT端可 以得到一個(gè)與正弦波同頻率的方波信號(hào)。SCLK、FSYNC、SDATA這幾個(gè)信號(hào)線，直接接到單片 機(jī)的端口。RESET引腳是AD9834的復(fù)位腳，由于接入了 50MHz的晶振，所以將RESET腳通過(guò) 2. 7ΚΩ電阻接到GND，同時(shí)通過(guò)10uF電容接到VCC，這樣上電瞬間給RESET -個(gè)高電平，使 其復(fù)位，等到電容充完電之后，RESET通過(guò)電阻接地，總是為低電平。
[0017] 如圖4所示，由于AD9834輸出的電壓值只有0.6V，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)同相比例 放大電路，將電壓放大至5V，然后送往DAC7513的參考電壓端。由于AD9834輸出的波形電 壓偏小，所以利用運(yùn)算放大電路放大至合適的電壓值，然后送至數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片7513的參考 電壓端，由ATmega32控制DAC芯片的幅度值，從而實(shí)現(xiàn)幅度數(shù)控，而波形頻率由ATmega32 與AD9834通信時(shí)寫(xiě)入。
【權(quán)利要求】
1. 一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：包含控制模塊、用于產(chǎn)生波形的DDS芯片、用于 人機(jī)交互的人機(jī)交互界面、用于放大輸出波形電壓的放大電路、用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模 擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生方波的比較器；所述顯示模塊、人機(jī)交互界面、DDS芯片分 別連接在控制模塊的相應(yīng)端口上，所述波形輸出模塊和比較器的輸入端連接DDS芯片的輸 入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：所述控制模塊為ATmega32單片 機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：所述DDS芯片為AD9834。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：所述人機(jī)交互界面包含顯示模 塊和輸入鍵盤(pán)模塊，所述顯示模塊和輸入鍵盤(pán)模塊分別連接控制模塊的相應(yīng)端口上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：所述顯示模塊為12864液晶顯 示屏。
【文檔編號(hào)】H03K3/02GK104104363SQ201410341281
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】章隆泉, 過(guò)俊宏, 顧肖紅 申請(qǐng)人:無(wú)錫市崇安區(qū)科技創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心