CN106054996A - 一种可调控小信号电压源板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可调控小信号电压源板，包括电源电路、上位机、串口通讯电路、单片机、数模转换电路、基准电压源电路、信号处理电路以及二阶滤波电路；所述电源电路连接单片机；所述单片机通过串口通讯电路连接上位机；所述数模转换电路的输入端连接单片机，输出端连接信号处理电路；所述基准电压源电路连接数模转换电路；所述信号处理电路与二阶滤波电路连接。本发明可通过上位机、单片机对输出的电压信号进行精确调控，无需手动调节电压信号大小，调节方便灵活；通过数模转换器减小了信号误差，提高了信号精度；通过二阶滤波电路降低了信号抖动，使信号输出时更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种电压源板，尤其涉及一种可调控小信号电压源板。
背景技术
随着科技的发展，集成电路已经被广泛地用于生活中的各个方面，给人们的生活带来了极大的便利。集成电路具有体积小，可靠性高，性能好，便于规模生产的特点，因此近些年不仅是在民用电子设备方面，而且在军事、通讯、遥控等方面也在普遍应用。在集成电路及其相关应用中，经常需要用到小信号电压源板得到自己所需的电压信号。然而，目前的小信号电压源板还存在如下不足：一、结构复杂，输出的电压信号的大小只能手动调节，操作不方便，而且调节精度低；二、电压信号的温漂及噪声大，精度低，误差大；三、电压信号输出不稳定，信号抖动严重。
发明内容
本发明的目的在于通过一种可调控小信号电压源板，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种可调控小信号电压源板，其包括电源电路、上位机、串口通讯电路、单片机、数模转换电路、基准电压源电路、信号处理电路以及二阶滤波电路；所述电源电路连接单片机；所述单片机通过串口通讯电路连接上位机；所述数模转换电路的输入端连接单片机，输出端连接信号处理电路；所述基准电压源电路连接数模转换电路；所述信号处理电路与二阶滤波电路连接；所述串口通讯电路为RS232通讯电路；所述基准电压源电路包括基准电压源、电压跟随器、滤波电容，所述基准电压源与电压跟随器、滤波电容依次串行连接，所述滤波电容连接数模转换电路；所述信号处理电路包括反相放大器，所述反相放大器的一端连接数模转换电路，另一端连接二阶滤波电路。
特别地，所述二阶滤波电路包括输入端INPUT、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、运算放大器U1A、电阻R5、电容C3、电容C4、输出端OUT；所述电阻R1的一端连接输入端INPUT，另一端连接电容C1的一端、电阻R2的一端、电阻R4的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、运算放大器U1A的输出端、电阻R5的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的同相输入端与电阻R3串接后接地，电阻R5的另一端与输出端OUT、电容C3的一端、电容C4的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的另一端连接后接地。
特别地，所述电源电路采用线性电源；所述电源电路的输入端口连接双向的瞬态抑制二极管。
特别地，所述RS232通讯电路采用MAX232A芯片。
特别地，所述数模转换电路采用DAC1220数模转换器；所述单片机的三个输入/输出接口分别与DAC1220数模转换器的片选信号(CS)、串行数据传输时钟(SCLK)、串行数据输入输出(SDIO)引脚相连。
特别地，所述基准电压源选用REF1004-2.5基准电压源；所述电压跟随器选用器OPA350运算放大器。
特别地，所述反相放大器选用OP200运算放大器。
本发明提出的可调控小信号电压源板可通过上位机、单片机对输出的电压信号进行精确调控，无需手动调节电压信号大小，调节方便灵活；通过数模转换器减小了信号误差，提高了信号精度；通过二阶滤波电路降低了信号抖动，使信号输出时更加稳定。本发明具有更高的精度与更小的温漂以及噪声。
附图说明
图1为本发明实施例提供的可调控小信号电压源板结构图；
图2为本发明实施例提供的二阶滤波电路结构图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的可调控小信号电压源板结构图。
本实施例中可调控小信号电压源板100具体包括电源电路101、上位机102、串口通讯电路103、单片机104、数模转换电路105、基准电压源电路106、信号处理电路107以及二阶滤波电路108；所述电源电路101连接单片机104；所述单片机104通过串口通讯电路103连接上位机102；所述数模转换电路105的输入端连接单片机104，输出端连接信号处理电路107；所述基准电压源电路106连接数模转换电路105；所述信号处理电路107与二阶滤波电路108连接；所述串口通讯电路103为RS232通讯电路；所述基准电压源电路106包括基准电压源1061、电压跟随器1062、滤波电容1063，所述基准电压源1061与电压跟随器1062、滤波电容1063依次串行连接，所述滤波电容1063连接数模转换电路105；所述信号处理电路107包括反相放大器，所述反相放大器的一端连接数模转换电路105，另一端连接二阶滤波电路108。
具体的，在本实施例中所述电源电路101采用线性电源，用带有±12V、+5V的线性电源进行供电能够减小输入电源纹波，进而减小噪声。所述电源电路101的输入端口连接双向的瞬态抑制二极管109以对电源电路101进行保护，电源电路101再通过滤波电容、电感进一步减小噪声提高电源的稳定度。
在上位机102中通过RS232通讯电路输入设定的值与单片机104进行RS232通信，经单片机104识别处理后控制数模转换器产生0-5V的标准电压信号。所述RS232通讯电路采用MAXIM公司的MAX232A芯片进行电平匹配以完成上位机102与单片机104之间通信。所述单片机104的三个输入/输出接口分别与DAC1220数模转换器的片选信号(CS)、串行数据传输时钟(SCLK)、串行数据输入输出(SDIO)引脚相连。
所述数模转换电路105采用DAC1220数模转换器。DAC1220数模转换器是一款高精度、高动态范围、低功耗、可自校准的20位数模转换器。采用同步串行接口，只需要3根信号线控制；DAC1220数模转换器具有二阶调制器，一阶开关电容滤波器，二阶连续时间滤波器以及微控制器可控的指令、命令和校准寄存器，串行接口和时钟产生电路，这一结构保证了本发明具有低噪声和良好的电源抑制比；通过校准寄存器控制片上的校准系统，可以校准内部失调和增益误差；同时它的最大输出电压是输入参考电压的2倍
所述基准电压源1061选用REF1004-2.5基准电压源，产生的高精度基准源作为DAC1220数模转换器的参考电压。具有低功耗、低噪声、低花费等特点。所述电压跟随器1062选用器OPA350运算放大器。通过电压跟随器1062来增加输出的驱动力以及滤波电容1063来降低噪声，使输出的参考电压更稳定。
所述信号处理电路107中对DAC1220数模转换器产生的电压信号进行处理得到想要的电压信号；用反相放大器对电压信号进行比例放大得到0-50mv电压信号；所述反相放大器选用OP200运算放大器，OP200运算放大器是一款具有小于75uv的极低的输入失调电压，失调电压的温漂低于0.5uv/℃以及较低的电压噪声密度的低功耗、高精度、双通道运算放大器。再把反相放大器输出的电压信号通过二阶滤波电路108进行二阶滤波，最终输出的噪声小、稳定度高的电压信号。本发明在具体操作中，大致流程如下：一、初始化；二、判断上位机102与单片机104间的串口通讯是否中断，若未中断返回步骤一，否则单片机104对收到的控制指令进行识别处理；三、数模转换器进行数模转换；四、判断工作是否结束，若结束则执行结束操作，否则返回步骤一。
如图2所示，在本实施例中所述二阶滤波电路108包括输入端INPUT、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、运算放大器U1A、电阻R5、电容C3、电容C4、输出端OUT；所述电阻R1的一端连接输入端INPUT，另一端连接电容C1的一端、电阻R2的一端、电阻R4的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、运算放大器U1A的输出端、电阻R5的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的同相输入端与电阻R3串接后接地，电阻R5的另一端与输出端OUT、电容C3的一端、电容C4的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的另一端连接后接地。
本发明的技术方案可通过上位机、单片机对输出的电压信号进行精确调控，无需手动调节电压信号大小，调节方便灵活；通过数模转换器减小了信号误差，提高了信号精度；通过二阶滤波电路降低了信号抖动，使信号输出时更加稳定。本发明具有更高的精度与更小的温漂以及噪声。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种可调控小信号电压源板，其特征在于，包括电源电路、上位机、串口通讯电路、单片机、数模转换电路、基准电压源电路、信号处理电路以及二阶滤波电路；所述电源电路连接单片机；所述单片机通过串口通讯电路连接上位机；所述数模转换电路的输入端连接单片机，输出端连接信号处理电路；所述基准电压源电路连接数模转换电路；所述信号处理电路与二阶滤波电路连接；所述串口通讯电路为RS232通讯电路；所述基准电压源电路包括基准电压源、电压跟随器、滤波电容，所述基准电压源与电压跟随器、滤波电容依次串行连接，所述滤波电容连接数模转换电路；所述信号处理电路包括反相放大器，所述反相放大器的一端连接数模转换电路，另一端连接二阶滤波电路。
2.根据权利要求1所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述二阶滤波电路包括输入端INPUT、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、运算放大器U1A、电阻R5、电容C3、电容C4、输出端OUT；所述电阻R1的一端连接输入端INPUT，另一端连接电容C1的一端、电阻R2的一端、电阻R4的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、运算放大器U1A的输出端、电阻R5的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的同相输入端与电阻R3串接后接地，电阻R5的另一端与输出端OUT、电容C3的一端、电容C4的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的另一端连接后接地。
3.根据权利要求1所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述电源电路采用线性电源；所述电源电路的输入端口连接双向的瞬态抑制二极管。
4.根据权利要求1所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述RS232通讯电路采用MAX232A芯片。
5.根据权利要求1所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述数模转换电路采用DAC1220数模转换器；所述单片机的三个输入/输出接口分别与DAC1220数模转换器的片选信号、串行数据传输时钟、串行数据输入输出引脚相连。
6.根据权利要求1所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述基准电压源选用REF1004-2.5基准电压源，电压跟随器选用器OPA350运算放大器。
7.根据权利要求1至6之一所述的可调控小信号电压源板，其特征在于，所述反相放大器选用OP200运算放大器。
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