CN102684606B - 新型噪声信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明新型噪声信号发生器，属于信号发生器技术领域；所要解决的技术问题是提供一种能产生常规信号和噪声信号，且输出信号频率稳定、范围宽、分辨率高的新型噪声信号发生器；采用的技术方案是：新型噪声信号发生器，包括：信号发生电路和信号处理电路；所述信号发生电路的信号输出端a1、a2分别与信号处理电路的信号输入端b1、b2相连，信号处理电路的信号输出端为c1、c2；本发明应用于自动控制、科学试验和电子电路等相关领域。
Description
技术领域
本发明新型噪声信号发生器，属于信号发生器技术领域。
背景技术
信号发生器是用来提供各种测量所需波形信号的电子仪器，是一种常用的信号源，可广泛应用于自动控制、科学试验和电子电路等相关领域；在分析电路时，常需要了解输出信号与输入信号之间的关系，需要信号发生器产生信号以激励系统，同时观察和分析系统对激励信号的响应；当前信号发生器的应用越来越广，同时也对信号发生器的频率稳定度、频率范围和输出信号的频率分辨率提出了越来越高的要求，尤其在噪声波信号的产生控制上，当前使用的信号发生器并不能满足需求。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能产生常规信号和噪声信号，且输出信号频率稳定、范围宽、分辨率高的新型噪声信号发生器。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：新型噪声信号发生器，包括：信号发生电路和信号处理电路；所述信号发生电路的信号输出端a1、a2分别与信号处理电路的信号输入端b1、b2相连，信号处理电路的信号输出端为c1、c2；
所述信号发生电路的电路结构为：AT89C2051芯片U1的2脚与DAC0832芯片U2的2脚相连，AT89C2051芯片U1的3脚与DAC0832芯片U2的1脚相连；AT89C2051芯片U1的4脚并接晶振Y1的一端后与电容C5的一端相连，AT89C2051芯片U1的5脚并接晶振Y1的另一端后与电容C6的一端相连，所述电容C5的另一端并接电容C6的另一端后接地；AT89C2051芯片U1的6脚与按键开关S1的一端相连，AT89C2051芯片U1的7脚与按键开关S2的一端相连，所述按键开关S1的另一端并接按键开关S2的另一端后接地，AT89C2051芯片U1的10脚接地；
所述AT89C2051芯片U1的12脚、13脚、14脚、15脚分别与DAC0832芯片U2的7脚、6脚、5脚、4脚相连，AT89C2051芯片U1的16脚、17脚、18脚、19脚分别与DAC0832芯片U2的16脚、15脚、14脚、13脚相连，AT89C2051芯片U1的20脚与电源VCC相连；
所述DAC0832芯片U2的12脚为信号发生电路的信号输出端a1，DAC0832芯片U2的11脚为信号发生电路的信号输出端a2，DAC0832芯片U2的8脚、19脚、20脚均与电源VCC相连，DAC0832芯片U2的3脚、9脚、10脚、17脚、18脚均接地；
所述信号处理电路的电路结构为：LM301芯片U3的2脚为信号处理电路的信号输入端b1，LM301芯片U3的3脚为信号处理电路的信号输入端b2，LM301芯片U3的6脚与可调电阻R5的一端相连，可调电阻R5的另一端并接可调电阻R6的一端后与LM301芯片U4的2脚相连，LM301芯片U4的3脚接地，LM301芯片U4的6脚并接可调电阻R6的另一端后与可调电阻R7的一端相连，可调电阻R7的另一端串接电容C7后接地，信号处理电路的信号输出端c2由可调电阻R7和电容C7之间的连线引出；
AD829芯片U6的2脚并接可调电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连，AD829芯片U6的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端并接电阻R3的另一端后接地，所述可调电阻R1的另一端与AD829芯片U6的6脚相连，AD829芯片U6的4脚并接-15V电源后与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；所述AD829芯片U6的5脚与电容C4的一端相连，电容C4的另一端与电容C2的一端相连，AD829芯片U6的7脚并接+15V电源后与电容C2的另一端相连；AD829芯片U6的6脚串接电阻R4后与电容C3的一端相连，电容C3的另一端串接电阻R8后接地；LM301芯片U5的2脚与电容C3和电阻R8之间的连线相连，LM301芯片U5的3脚接地，LM301芯片U5的6脚与LM301芯片U4的6脚并接后为信号处理电路的信号输出端c1。
所述电源VCC提供电压为5V。
所述LM301芯片U3、U4、U5内部的供电电压为+12V和-12V。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明使用单片机配合数模转换器可以生成输出常规波形，噪声发生电路可以输出噪声波形，通过调节得到所需的波形种类和波形频率简单方便，输出波形具有频率稳定、变频快速、幅值稳定、波形失真度低等特点；该信号发生装置电路简单、体积小、耗电少。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为信号发生电路的电路结构示意图；
图3为信号处理电路的电路结构示意图；
图中：1为信号发生电路、2为信号处理电路。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明新型噪声信号发生器，包括：信号发生电路1和信号处理电路2；所述信号发生电路1的信号输出端a1、a2分别与信号处理电路2的信号输入端b1、b2相连，信号处理电路2的信号输出端为c1、c2；
所述信号发生电路1的电路结构为：AT89C2051芯片U1的2脚与DAC0832芯片U2的2脚相连，AT89C2051芯片U1的3脚与DAC0832芯片U2的1脚相连；AT89C2051芯片U1的4脚并接晶振Y1的一端后与电容C5的一端相连，AT89C2051芯片U1的5脚并接晶振Y1的另一端后与电容C6的一端相连，所述电容C5的另一端并接电容C6的另一端后接地；AT89C2051芯片U1的6脚与按键开关S1的一端相连，AT89C2051芯片U1的7脚与按键开关S2的一端相连，所述按键开关S1的另一端并接按键开关S2的另一端后接地，AT89C2051芯片U1的10脚接地；
所述AT89C2051芯片U1的12脚、13脚、14脚、15脚分别与DAC0832芯片U2的7脚、6脚、5脚、4脚相连，AT89C2051芯片U1的16脚、17脚、18脚、19脚分别与DAC0832芯片U2的16脚、15脚、14脚、13脚相连，AT89C2051芯片U1的20脚与电源VCC相连；
所述DAC0832芯片U2的12脚为信号发生电路1的信号输出端a1，DAC0832芯片U2的11脚为信号发生电路1的信号输出端a2，DAC0832芯片U2的8脚、19脚、20脚均与电源VCC相连，DAC0832芯片U2的3脚、9脚、10脚、17脚、18脚均接地；
在信号发生电路1中，采用的单片机控制芯片AT89C2051本身就是一个完整的微型计算机，具有中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器、计数器等一般计算机内置模块的全部功能；在信号的输出控制方面，将按键开关S1、S2直接与AT89C2051芯片U1的6脚、7脚相连，AT89C2051芯片U1的6脚、7脚作为接收外部中断0和外部中断1信号的信号输入端后，按键开关S1可以控制单片机输出信号的波形，按键开关S2可以控制单片机输出信号的频率；使用按键开关控制输出信号的原理为：在单片机设计程序的主函数中，编辑有一个死循环代码，使单片机一直输出一个默认的波形，当按键开关S1或S2按下又抬起时，执行程序会暂时跳出死循环，进入中断处理程序，从而对波形或频率进行改变。
单片机控制芯片AT89C2051产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信号，该信号发生器选用具有8位分辨率的D/A转换器DAC0832对信号进行数模转换，可将单片机输出的离散的数字信号转换成连续的模拟信号。
所述信号处理电路2的电路结构为：LM301芯片U3的2脚为信号处理电路2的信号输入端b1，LM301芯片U3的3脚为信号处理电路2的信号输入端b2，LM301芯片U3的6脚与可调电阻R5的一端相连，可调电阻R5的另一端并接可调电阻R6的一端后与LM301芯片U4的2脚相连，LM301芯片U4的3脚接地，LM301芯片U4的6脚并接可调电阻R6的另一端后与可调电阻R7的一端相连，可调电阻R7的另一端串接电容C7后接地，信号处理电路2的信号输出端c2由可调电阻R7和电容C7之间的连线引出；
上述LM301芯片U3作为第一级运算放大器可以将信号发生电路1输出的电流信号转换为电压信号，LM301芯片U4作为第二级运算放大器可以将电压信号通过反向放大电路进行放大；在LM301芯片U4的输出端并接有一个电容C7，电容C7可以对输出波形进行滤波和降噪处理，使信号输出端c2输出平滑稳定的波形；信号输出端c2可以输出常规信号，如三角波、方波，可通过调节可调电阻R5、R7的阻值来对输出信号的频率进行调节。
AD829芯片U6的2脚并接可调电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连，AD829芯片U6的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端并接电阻R3的另一端后接地，所述可调电阻R1的另一端与AD829芯片U6的6脚相连，AD829芯片U6的4脚并接-15V电源后与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；所述AD829芯片U6的5脚与电容C4的一端相连，电容C4的另一端与电容C2的一端相连，AD829芯片U6的7脚并接+15V电源后与电容C2的另一端相连；AD829芯片U6的6脚串接电阻R4后与电容C3的一端相连，电容C3的另一端串接电阻R8后接地；LM301芯片U5的2脚与电容C3和电阻R8之间的连线相连，LM301芯片U5的3脚接地，LM301芯片U5的6脚与LM301芯片U4的6脚并接后为信号处理电路2的信号输出端c1。
上述噪声信号发生部分使用的噪声运放芯片AD829作为固定增益级放大它的输出噪声，放大倍数G=1+R1/R2，有目的的调节R2和R3的阻值，使它们的比值小于10，这样放大器中R2和R3上的电流噪声成分转换为电压噪声时可忽略不计，此时输出信号中主要的噪声量为噪声运放芯片AD829输出的电压噪声；此时可以通过调节可调电阻R1、R6的阻值来对噪声信号输出端c1输出的噪声信号频率进行调节。
所述电源VCC提供电压为5V。
所述LM301芯片U3、U4、U5内部的供电电压为+12V和-12V。
本发明的信号处理电路2中：R1=776Ω，R2=R3=R6=11kΩ，R4=R8=100Ω，R5=5.6kΩ，R7=110Ω，C1=C2=0.1μF，C3=10μF，C4=18pF，C7=104F。
Claims (3)
1.新型噪声信号发生器，其特征在于：包括：信号发生电路（1）和信号处理电路（2）；所述信号发生电路（1）的信号输出端a1、a2分别与信号处理电路（2）的信号输入端b1、b2相连，信号处理电路（2）的信号输出端为c1、c2；
所述信号发生电路（1）的电路结构为：AT89C2051芯片U1的2脚与DAC0832芯片U2的2脚相连，AT89C2051芯片U1的3脚与DAC0832芯片U2的1脚相连；AT89C2051芯片U1的4脚并接晶振Y1的一端后与电容C5的一端相连，AT89C2051芯片U1的5脚并接晶振Y1的另一端后与电容C6的一端相连，所述电容C5的另一端并接电容C6的另一端后接地；AT89C2051芯片U1的6脚与按键开关S1的一端相连，AT89C2051芯片U1的7脚与按键开关S2的一端相连，所述按键开关S1的另一端并接按键开关S2的另一端后接地，AT89C2051芯片U1的10脚接地；
所述AT89C2051芯片U1的12脚、13脚、14脚、15脚分别与DAC0832芯片U2的7脚、6脚、5脚、4脚相连，AT89C2051芯片U1的16脚、17脚、18脚、19脚分别与DAC0832芯片U2的16脚、15脚、14脚、13脚相连，AT89C2051芯片U1的20脚与电源VCC相连；
所述DAC0832芯片U2的12脚为信号发生电路（1）的信号输出端a1，DAC0832芯片U2的11脚为信号发生电路（1）的信号输出端a2，DAC0832芯片U2的8脚、19脚、20脚均与电源VCC相连，DAC0832芯片U2的3脚、9脚、10脚、17脚、18脚均接地；
所述信号处理电路（2）的电路结构为：LM301芯片U3的2脚为信号处理电路（2）的信号输入端b1，LM301芯片U3的3脚为信号处理电路（2）的信号输入端b2，LM301芯片U3的6脚与可调电阻R5的一端相连，可调电阻R5的另一端并接可调电阻R6的一端后与LM301芯片U4的2脚相连，LM301芯片U4的3脚接地，LM301芯片U4的6脚并接可调电阻R6的另一端后与可调电阻R7的一端相连，可调电阻R7的另一端串接电容C7后接地，信号处理电路（2）的信号输出端c2由可调电阻R7和电容C7之间的连线引出；
AD829芯片U6的2脚并接可调电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连，AD829芯片U6的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端并接电阻R3的另一端后接地，调节R2和R3的阻值，使它们的比值小于10，所述可调电阻R1的另一端与AD829芯片U6的6脚相连，AD829芯片U6的4脚并接-15V电源后与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；所述AD829芯片U6的5脚与电容C4的一端相连，电容C4的另一端与电容C2的一端相连，AD829芯片U6的7脚并接+15V电源后与电容C2的另一端相连；AD829芯片U6的6脚串接电阻R4后与电容C3的一端相连，电容C3的另一端串接电阻R8后接地；LM301芯片U5的2脚与电容C3和电阻R8之间的连线相连，LM301芯片U5的3脚接地，LM301芯片U5的6脚与LM301芯片U4的6脚并接后为信号处理电路（2）的信号输出端c1。
2.根据权利要求1所述的新型噪声信号发生器，其特征在于：所述电源VCC提供电压为5V。
3.根据权利要求2所述的新型噪声信号发生器，其特征在于：所述LM301芯片U3、U4、U5内部的供电电压为+12V和-12V。
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