CN113759797A - 一种基于dds的高精度信号发生器 - Google Patents
一种基于dds的高精度信号发生器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113759797A CN113759797A CN202111108586.XA CN202111108586A CN113759797A CN 113759797 A CN113759797 A CN 113759797A CN 202111108586 A CN202111108586 A CN 202111108586A CN 113759797 A CN113759797 A CN 113759797A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- operational amplifier
- digital
- output end
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25257—Microcontroller
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于DDS的高精度信号发生器，包括主芯片模块、从芯片模块、数字SDD合成器、滤波模块、数字功放模块、数控电位器、扬声器、AD模块电压采样电路、存储器、按键模块和显示模块，按键模块输出端与主芯片模块的输入端连接，显示模块的输入端与主芯片模块的输出端连接，存储器与主芯片模块通信连接，主芯片模块与从芯片模块数据通讯连接，从芯片模块的输出端与数字SDD合成器的输入端连接，数字SDD合成器的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与数字功放模块的输入端连接，数字功放模块的输出端与扬声器的输入连接，本发明频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续。
Description
技术领域
本申请涉及信号发生器技术领域，尤其是涉及一种基于DDS的高精度信号发生器。
背景技术
DDS是直接数字式频率合成器(DirectDigital Synthesizer)，目前的信号发生器普遍采用DDS技术来产生波形，与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电子仪器领域，是实现设备全数字化的一项关键技术。
音频扫频信号发生器是音频相关产品生产测试中的一类十分重要的仪器。目前市场上的音频扫频信号发生器有很大的比例是调谐信号发生器，该种仪器结构复杂、频率范围窄，而且稳定性较差，但其价格低廉；在此基础上发展起来的锁相信号发生器频率精度和稳定度高，但要实现快速、程控比较困难，同时输出信号的频率分辨率较差；而合成信号发生器具有较高的频率稳定度，频率分辨率高和频率的设定重复性好，能方便实现频率的程序控制；最新的技术是数字处理技术与信号合成相结合，即直接数字合成技术(DirectDigital Synthesis，简称DDS)，基于DDS技术的信号发生器频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续等优点，可以实现对信号的全数字调制。
发明内容
为了改善现有技术中的音频扫频信号发生器结构复杂、频率范围窄，而且稳定性较差的问题，本申请提供一种基于DDS的高精度信号发生器。采用如下的技术方案：
一种基于DDS的高精度信号发生器，包括主芯片模块、从芯片模块、数字SDD合成器、滤波模块、数字功放模块、数控电位器、扬声器、AD模块电压采样电路、存储器、按键模块和显示模块，按键模块输出端与主芯片模块的输入端连接，显示模块的输入端与主芯片模块的输出端连接，存储器与主芯片模块通信连接，主芯片模块与从芯片模块数据通讯连接，从芯片模块的输出端与数字SDD合成器的输入端连接，数字SDD合成器的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与数字功放模块的输入端连接，数字功放模块的输出端与扬声器的输入连接，数控电位器的输出端与数字功放模块的输入端连接，AD模块电压采样电路的检测端与扬声器的接收端连接。
优选的，所述主芯片模块和从芯片模块均为STC15W2K60S2型单片机。
优选的，所述数字SDD合成器为AD9854型数字SDD合成器。
优选的，所述按键模块包括74LS245型驱动器和多个按键，多个按键分别与74LS245型驱动器上对应的输入端连接，74LS245型驱动器的输出端与主芯片模块的输入端连接。
优选的，多个按键包括上限、下限、增加、减少、扫频、手动、速度和复位的功能按键。
优选的，所述滤波模块为低通滤波器。
优选的，所述数字功放模块为由LF347型运算放大器一、LM3886型功率音频放大集成电路组成的功率放大电路，LF347型运算放大器一中的一运算放大器模块输入端与滤波模块的输出端连接，该处的运算放大器模块的输出端串联幅度数控电位器后与LF347型运算放大器一中的另一运算放大器模块的输入端连接，该处的运算放大器模块的输出端与LM3886型功率音频放大集成电路的输入端连接，LM3886型功率音频放大集成电路的输出端与扬声器的接收端连接。
优选的，所述AD模块电压采样电路包括LF347型运算放大器二、LM336-2.5电源基准芯片、CD4051多路选择开关和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器，LF347型运算放大器二包括4个运算放大器模块，4个运算放大器模块分别定义为运算放大器一、运算放大器二、运算放大器三、运算放大器四，运算放大器一的正极端连接扬声器的接收端，运算放大器一的输出端与运算放大器二的负极端连接，运算放大器二的输出端与运算放大器三的负极端连接，运算放大器三的输出端与运算放大器四的正极端连接，运算放大器四的输出端与CD4051多路选择开关的一输入端连接，CD4051多路选择开关的输出端与ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输入端连接，ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输出端与主芯片模块的输入端连接，LM336-2.5电源基准芯片连接外部电源，LM336-2.5电源基准芯片的输出端分别连接CD4051多路选择开关的输入端和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的基准电压端。
优选的，所述显示模块为128*64点阵的DG12864液晶模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于DDS技术的信号发生器频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续等优点，可以实现对信号的全数字调制；
本发明以STC15W2K60S2单片机为主控制器，基于DDS芯片AD9854，采用数字模拟相结合的方式实现20Hz-20KHz的音频正弦波输出，失真小，稳定性好，特别适合检听扬声器纯音。具有对数扫频和手动单频输出两种工作方式，每种扫频方式的扫频起点、终点及扫频时间均可任意设定。单频输出频率也可在音频范围内任意设定。人机界面采用128×64点阵液晶块显示，同时显示频率和电压值。具体特点如下：
(1)STC15W2K60S2单片机是宽电源电压MCU，可在3V电源下工作，与DDS芯片AD9854相统一，不需要电平转换芯片(如74LVC245等)，并且内设EEPROM不需外接AT24C02，使得系统结构更加简单紧凑，可靠性提高，成本降低。
(2)采用双MCU结构设计，主MCU主要负责人机界面功能，从MCU专职负责控制DDS芯片输出正弦波信号，提高信号处理速度，提高频率精度和分辨率。
(3)设置多种扫频模式，包括普通扫频模式、AB扫频模式和ABC扫频模式，满足检听扬声器纯音等特定产品生产的测试需要。
(4)设置手动单频和扫频输出两种模式，输出正弦波幅度也可以手动和自动两种方式控制，使用方便，便于生产自动测试和遥控需要。
附图说明
图1为本发明的系统原理结构框图；
图2为本发明的按键模块电路原理图；
图3为本发明的系统电源电路原理图；
图4为本发明的输出直流偏置保护电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图1～4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于DDS的高精度信号发生器。
参照图1～图4，一种基于DDS技术的音频扫频信号发生器，包括主芯片模块、从芯片模块、数字SDD合成器、滤波模块、数字功放模块、数控电位器、扬声器、AD模块电压采样电路、存储器、按键模块和显示模块，按键模块输出端与主芯片模块的输入端连接，显示模块的输入端与主芯片模块的输出端连接，存储器与主芯片模块通信连接，主芯片模块与从芯片模块数据通讯连接，从芯片模块的输出端与数字SDD合成器的输入端连接，数字SDD合成器的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与数字功放模块的输入端连接，数字功放模块的输出端与扬声器的输入连接，数控电位器的输出端与数字功放模块的输入端连接，AD模块电压采样电路的检测端与扬声器的接收端连接。
所述主芯片模块和从芯片模块均为STC15W2K60S2型单片机。
所述数字SDD合成器为AD9854型数字SDD合成器。
所述按键模块包括74LS245型驱动器和多个按键，多个按键分别与74LS245型驱动器上对应的输入端连接，74LS245型驱动器的输出端与主芯片模块的输入端连接。
多个按键包括上限、下限、增加、减少、扫频、手动、速度和复位的功能按键。
所述滤波模块为低通滤波器。
所述数字功放模块为由LF347型运算放大器一、LM3886型功率音频放大集成电路组成的功率放大电路，LF347型运算放大器一中的一运算放大器模块输入端与滤波模块的输出端连接，该处的运算放大器模块的输出端串联幅度数控电位器后与LF347型运算放大器一中的另一运算放大器模块的输入端连接，该处的运算放大器模块的输出端与LM3886型功率音频放大集成电路的输入端连接，LM3886型功率音频放大集成电路的输出端与扬声器的接收端连接。
所述AD模块电压采样电路包括LF347型运算放大器二、LM336-2.5电源基准芯片、CD4051多路选择开关和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器，LF347型运算放大器二包括4个运算放大器模块，4个运算放大器模块分别定义为运算放大器一、运算放大器二、运算放大器三、运算放大器四，运算放大器一的正极端连接扬声器的接收端，运算放大器一的输出端与运算放大器二的负极端连接，运算放大器二的输出端与运算放大器三的负极端连接，运算放大器三的输出端与运算放大器四的正极端连接，运算放大器四的输出端与CD4051多路选择开关的一输入端连接，CD4051多路选择开关的输出端与ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输入端连接，ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输出端与主芯片模块的输入端连接，LM336-2.5电源基准芯片连接外部电源，LM336-2.5电源基准芯片的输出端分别连接CD4051多路选择开关的输入端和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的基准电压端。
所述显示模块为128*64点阵的DG12864液晶模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于DDS技术的信号发生器频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续等优点，可以实现对信号的全数字调制。
扫频音频信号输出是在从单片机内设置需要的扫频点，这些扫频点按照对数规律设置，存储在单片机内。由主单片机根据用户设置的内容将相关数据通过串口发送到从单片机，从单片机根据这些设置控制AD9854输出相对应频率和幅值的正弦波输出信号。扫频点数据设置依据如下扫频公式确定：
其中n＝0，±1，±2…，n的每个取值就对应一个扫频点数据；k是倍频程，本设计选k＝96，即按96倍频程扫频。
按公式1设置扫频点，即k＝96，根据n＝0，±1，±2…，满足从20-20kHz的范围，以1000Hz为中心，设置816个频率点。
3.扫频速度实现
扫频速度是由主机发送过来的是扫频时间t决定的，由于从机中的扫频点数据表格长度是816个，即有816个频点，按照双向扫频，总共有(816-1)*2＝1630个间隙，每个间隙的等待时间是t/1630，由于扫频时间设置范围是0.2-20s，而单片机的晶振频率选为22.1184MHz，则最快扫频时每个时间间隔是0.2/1730＝0.1227ms，若设定时间隔为,选择定时器1实现定时功能，设初始值为x，则计算过程如下：
整理后可得定时器1的初值为：x＝65535-613.5t，t的时间单位是秒。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：包括主芯片模块、从芯片模块、数字SDD合成器、滤波模块、数字功放模块、数控电位器、扬声器、AD模块电压采样电路、存储器、按键模块和显示模块，按键模块输出端与主芯片模块的输入端连接，显示模块的输入端与主芯片模块的输出端连接，存储器与主芯片模块通信连接，主芯片模块与从芯片模块数据通讯连接，从芯片模块的输出端与数字SDD合成器的输入端连接，数字SDD合成器的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与数字功放模块的输入端连接，数字功放模块的输出端与扬声器的输入连接，数控电位器的输出端与数字功放模块的输入端连接，AD模块电压采样电路的检测端与扬声器的接收端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述主芯片模块和从芯片模块均为STC15W2K60S2型单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述数字SDD合成器为AD9854型数字SDD合成器。
4.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述按键模块包括74LS245型驱动器和多个按键，多个按键分别与74LS245型驱动器上对应的输入端连接，74LS245型驱动器的输出端与主芯片模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：多个按键包括上限、下限、增加、减少、扫频、手动、速度和复位的功能按键。
6.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述滤波模块为低通滤波器。
7.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述数字功放模块为由LF347型运算放大器一、LM3886型功率音频放大集成电路组成的功率放大电路，LF347型运算放大器一中的一运算放大器模块输入端与滤波模块的输出端连接，该处的运算放大器模块的输出端串联幅度数控电位器后与LF347型运算放大器一中的另一运算放大器模块的输入端连接，该处的运算放大器模块的输出端与LM3886型功率音频放大集成电路的输入端连接，LM3886型功率音频放大集成电路的输出端与扬声器的接收端连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述AD模块电压采样电路包括LF347型运算放大器二、LM336-2.5电源基准芯片、CD4051多路选择开关和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器，LF347型运算放大器二包括4个运算放大器模块，4个运算放大器模块分别定义为运算放大器一、运算放大器二、运算放大器三、运算放大器四，运算放大器一的正极端连接扬声器的接收端，运算放大器一的输出端与运算放大器二的负极端连接，运算放大器二的输出端与运算放大器三的负极端连接，运算放大器三的输出端与运算放大器四的正极端连接，运算放大器四的输出端与CD4051多路选择开关的一输入端连接，CD4051多路选择开关的输出端与ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输入端连接，ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的输出端与主芯片模块的输入端连接，LM336-2.5电源基准芯片连接外部电源，LM336-2.5电源基准芯片的输出端分别连接CD4051多路选择开关的输入端和ADS8326高速低功耗模拟数字转换器的基准电压端。
9.根据权利要求1所述的一种基于DDS的高精度信号发生器，其特征在于：所述显示模块为128*64点阵的DG12864液晶模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111108586.XA CN113759797A (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种基于dds的高精度信号发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111108586.XA CN113759797A (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种基于dds的高精度信号发生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113759797A true CN113759797A (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=78796793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111108586.XA Pending CN113759797A (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种基于dds的高精度信号发生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113759797A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130509A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
| CN211656106U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-10-09 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
-
2021
- 2021-09-22 CN CN202111108586.XA patent/CN113759797A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130509A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
| CN211656106U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-10-09 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101694500B (zh) | 数字存储示波器电路 | |
| CN203025263U (zh) | 一种便携式幅频特性测试仪 | |
| CN203630331U (zh) | 多功能局部放电校准器 | |
| CN111371434A (zh) | 一种任意波形发生器 | |
| CN104615030A (zh) | 一种便携式函数信号发生器 | |
| Zhao et al. | The design and implementation of signal generator based on DDS | |
| CN113759797A (zh) | 一种基于dds的高精度信号发生器 | |
| CN211656106U (zh) | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 | |
| CN111130509B (zh) | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 | |
| CN212969589U (zh) | 一种幅度可连续调节的宽频函数信号发生器 | |
| CN210514457U (zh) | 一种数字式双通道频率响应分析仪 | |
| CN108646851A (zh) | 一种程控三角波发生系统 | |
| CN109040938A (zh) | 一种便携式声学换能器的电学性能测量分析仪及管理平台 | |
| CN111130509A (zh) | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 | |
| CN201663585U (zh) | 基于乘法器和电流反馈放大器的程控滤波器 | |
| CN114545068A (zh) | 一种便携式10kV三相宽频功率标准设备 | |
| CN104485924A (zh) | 用于压电陶瓷的多路大功率高频信号发生器 | |
| Liu | Design of a High-Precision Multi-Channel Digital Signal Generator | |
| CN2187796Y (zh) | 数字示波频谱分析仪 | |
| CN220381192U (zh) | 一种便携式数字示波器 | |
| Lv et al. | Design of Function Signal Generator Based on DDFS | |
| CN206038809U (zh) | 一种用于电容触摸屏测试的激励信号发生装置 | |
| CN102684606B (zh) | 新型噪声信号发生器 | |
| CN217181711U (zh) | 一种适用于模拟电子技术实验的口袋实验系统 | |
| CN210514493U (zh) | 一种智能微型便携式扫频仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |