CN104391142A - 一种新型便捷的信号发生器 - Google Patents

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林蔡月琴
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Abstract

本发明公开了一种新型便捷的信号发生器，所述的信号发生器内部包括微控制单元、第一D/A转换器、第二D/A转换器、现场可编程门阵列FPGA、串/并转换器和信号调理电路，所述的微控制单元通过I/O口和串行接口分别连接现场可编程门阵列FPGA和串/并转换器，所述的串/并转换器连接第二D/A转换器的输入端，所述的第二D/A转换器和现场可编程门阵列FPGA分别与第一D/A转换器的输入端连接，所述的第一D/A转换器的输出端连接信号调理电路。本发明揭示了一种新型便捷的信号发生器，该信号发生器结构简单、调节方便，其采用直接数字合成技术，既保证了信号频率和相位的可靠调节，又实现了简捷、快速、准确地调节多种信号波形的幅值。

Description

一种新型便捷的信号发生器
技术领域
本发明涉及一种电子产品，具体涉及一种新型便捷的信号发生器，属于电子产品技术领域。
背景技术
电子产品已成为人们日常消费生活所必备的物品，它属于特定的家用电器，内有电子元件，通常会应用于娱乐、通讯以及文书用途等，随着电子技术的迅猛发展以及集成电路技术的飞速发展，电子产品正向着高效能、低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。消费电子产品的应用最为广泛，其在世界各地均有制造。近年来，中国业已成为消费电子产品的制造大国，2013年，我国电子产品出口总额近万亿美元，占全国外贸出口的将近40%。
作为一种用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号的电子仪器—信号发生器，其在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。信号发生器的主要功能是实现信号的调制，即实现信号波形幅值、相位和频率的调节。现有的多数信号发生器对信号幅值调节是通过内部主振级产生低频正弦振荡信号，再经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，然后经输出衰减器直接输出电压，最后用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。这种信号幅值的调节方法过于繁琐，调节效率较低，易受干扰出现偏差。近年来，直接数字合成技术的飞速发展，为信号发生器的信号调节提供了快捷、高效的新途径。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种新型便捷的信号发生器，该信号发生器结构简单、调节方便，其采用直接数字合成技术，既保证了信号频率和相位的可靠调节，又实现了简捷、快速、准确地调节多种信号波形的幅值。
本发明是一种新型便捷的信号发生器，所述的信号发生器内部包括微控制单元、第一D/A转换器、第二D/A转换器、现场可编程门阵列FPGA、串/并转换器和信号调理电路，所述的微控制单元通过I/O口和串行接口分别连接现场可编程门阵列FPGA和串/并转换器，所述的串/并转换器连接第二D/A转换器的输入端，所述的第二D/A转换器和现场可编程门阵列FPGA分别与第一D/A转换器的输入端连接，所述的第一D/A转换器的输出端连接信号调理电路。
在本发明一较佳实施例中，所述的第一D/A转换器和第二D/A转换器均采用12位D/A芯片THS5661，其中，第一D/A转换器完成信号的D/A转换。
在本发明一较佳实施例中，所述的第二D/A转换器输出不同幅值的电压信号，并将电压信号输入第一D/A转换器的参考电压端，作为第一D/A转换器的参考电压。
在本发明一较佳实施例中，所述的现场可编程门阵列FPGA在微控制单元的控制下，将微控制单元控制信号波形控制字、频率控制字和相位控制字输入后的信号，进行数字合成，再将产生的数字信号传送给第一D/A转换器。
在本发明一较佳实施例中，所述的串/并转换器采用12位串行通信锁存器M66320，其将微控制单元产生的调幅控制字锁存并输入第二D/A转换器。
在本发明一较佳实施例中，所述的信号调理电路由放大器和低通滤波器构成，其将第一D/A转换器输出的调节后的信号幅值、频率和相位进行放大、滤波处理。
在本发明一较佳实施例中，所述的微控制单元中加载了初始化程序、FPGA控制程序、调幅控制程序、LCD显示程序和按键程序。
本发明揭示了一种新型便捷的信号发生器，该信号发生器结构简单、调节方便，其采用直接数字合成技术，既保证了信号频率和相位的可靠调节，又实现了简捷、快速、准确地调节多种信号波形的幅值。
附图说明
图1是本发明实施例新型便捷的信号发生器的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例新型便捷的信号发生器的系统结构图；该信号发生器内部包括微控制单元、第一D/A转换器、第二D/A转换器、现场可编程门阵列FPGA、串/并转换器和信号调理电路，所述的微控制单元通过I/O口和串行接口分别连接现场可编程门阵列FPGA和串/并转换器，所述的串/并转换器连接第二D/A转换器的输入端，所述的第二D/A转换器和现场可编程门阵列FPGA分别与第一D/A转换器的输入端连接，所述的第一D/A转换器的输出端连接信号调理电路。
本发明提及的新型便捷的信号发生器采用两个THS5661芯片作为第一D/A转换器和第二D/A转换器，来完成信号发生器信号的D/A转换和幅值调节；其中，第一D/A转换器实现信号的D/A转换；第二D/A转换器输出不同幅值的电压信号，将该电压信号输入第一D/A转换器的参考电压端，作为第一D/A转换器的参考电压。同时通过微控制单元与第二D/A转换器的数字量通信来改变第二D/A转换器的输出幅值，从而改变第一D/A转换器的参考电压，最终实现信号发生器幅值的调节。该信号发生器输出信号的频率和相位通过微控制单元控制现场可编程门阵列FPGA实现。
本发明提出的新型便捷的信号发生器通过嵌入式微控制单元进行智能控制，微控制单元中加载了初始化程序、FPGA控制程序、调幅控制程序、LCD显示程序和按键程序。其中，FPGA控制程序主要完成信号波形、频率和相位的设置；调幅控制程序主要完成调幅控制字的输入；LCD显示程序和按键程序主要完成将控制信息输出到相应硬件中，从而实现信号发生器的人机交互。该微控制单元产生的调幅控制字，通过串行的方式输入串/并转换器中；串/并转换器采用12位串行通信锁存器M66320，其将调幅控制字锁存并输入第二D/A转换器。串/并转换器的使用可以节约微控制单元的I/O资源，还可以给第二D/A转换器一个稳定的调幅信号，使其稳定运行；调幅控制字可使第二D/A转换器产生一定的电压信号并输入到第一D/A转换器的参考电压端，该参考电压控制着波形幅值的大小，从而实现信号发生器幅值的调节。
该新型便捷的信号发生器中的可编程门阵列FPGA可实现直接数字合成，FPGA的输入端有信号波形控制字输入端、频率控制字输入端和相位控制字输入端，由微控制单元控制相应控制字的输入，并产生相应数字信号，该数字信号通过第一D/A转换器转换成模拟信号，再传送至由放大器和低通滤波器构成的信号调理电路进行放大、滤波处理，最终实现信号波形、幅值、频率和相位的调节。
本发明揭示了一种新型便捷的信号发生器，该信号发生器结构简单、调节方便，其采用直接数字合成技术，既保证了信号频率和相位的可靠调节，又实现了简捷、快速、准确地调节多种信号波形的幅值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的信号发生器内部包括微控制单元、第一D/A转换器、第二D/A转换器、现场可编程门阵列FPGA、串/并转换器和信号调理电路，所述的微控制单元通过I/O口和串行接口分别连接现场可编程门阵列FPGA和串/并转换器，所述的串/并转换器连接第二D/A转换器的输入端，所述的第二D/A转换器和现场可编程门阵列FPGA分别与第一D/A转换器的输入端连接，所述的第一D/A转换器的输出端连接信号调理电路。
2.根据权利要求1所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的第一D/A转换器和第二D/A转换器均采用12位D/A芯片THS5661，其中，第一D/A转换器完成信号的D/A转换。
3.根据权利要求2所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的第二D/A转换器输出不同幅值的电压信号，并将电压信号输入第一D/A转换器的参考电压端，作为第一D/A转换器的参考电压。
4.根据权利要求1所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的现场可编程门阵列FPGA在微控制单元的控制下，将微控制单元控制信号波形控制字、频率控制字和相位控制字输入后的信号，进行数字合成，再将产生的数字信号传送给第一D/A转换器。
5.根据权利要求1所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的串/并转换器采用12位串行通信锁存器M66320，其将微控制单元产生的调幅控制字锁存并输入第二D/A转换器。
6.根据权利要求1所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的信号调理电路由放大器和低通滤波器构成，其将第一D/A转换器输出的调节后的信号幅值、频率和相位进行放大、滤波处理。
7.根据权利要求1所述的新型便捷的信号发生器，其特征在于，所述的微控制单元中加载了初始化程序、FPGA控制程序、调幅控制程序、LCD显示程序和按键程序。
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