CN116931654A - 一种便携式音频信号发生装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及声学测量技术领域，解决了现有技术中音频信号发生器功能单一、灵活性差以及信号质量低的问题，公开了一种便携式音频信号发生装置及其控制方法，包括：壳体，所述壳体内设有音频数据播放单元、程控低通滤波器单元、MCU控制单元、程控精密衰减器单元和单端转差分单元，所述壳体一端固定嵌设有BNC接口和卡侬接头，本装置设计为便携式装置，便于携带，采用数字信号处理技术，简化硬件电路，程控精密衰减器中巧妙使用第三继电器切换信号路径，最大程度上兼顾了信号输出幅度较大时精密运算放大器芯片的电流输出能力和信号质量，并具备正弦信号、白噪声、窄带白噪声、粉红噪声等多种信号发生功能。

Description

一种便携式音频信号发生装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及声学测量技术领域，尤其是一种便携式音频信号发生装置及其控制方法。

背景技术

音频信号发生器是一种便携式信号发生装置，它主要用于厅堂音响测试、噪声监测系统检定，采用数字信号处理技术开发，模块化设计，具有多功能、高性能、体积小、功耗低，操作方便等优点。

目前市场上，具有高精度、低失真、精密衰减、高质量小信号发生、低本底噪声的便携式音频信号发生器比较少。既要满足低失真，又要满足小信号输出的音频信号发生器，往往价格昂贵且体积巨大，导致不方便携带。因此，一款便携的多功能、高精度低失真、高质量小信号发生、工作时间长、性能稳定的音频信号发生器是发展趋势。

现有音频信号发生器技术主要存在以下缺点：

（1）功能单一，多采用硬件电路生成信号，信号种类仅有正弦波、三角波等几种波形，用作需要复杂信号输出的声学领域装置信号源，往往需要携带数台仪器；

（2）信号质量难以符合要求，作为声学领域装置信号源，对总失真度、衰减精度、小信号准确度、本底噪声等参数要求严格，现有便携式音频信号发生器难以达到声学领域装置信号源需求的指标。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术中音频信号发生器功能单一、灵活性差以及信号质量低的问题，提供一种便携式音频信号发生装置及其控制方法。

第一方面，提供了一种便携式音频信号发生装置，包括壳体，所述壳体内设有音频数据播放单元、程控低通滤波器单元、MCU控制单元、程控精密衰减器单元和单端转差分单元，所述壳体一端固定嵌设有BNC接口和卡侬接头；

其中，所述MCU控制单元电性连接有音频数据播放单元和程控低通滤波器单元，音频数据播放单元与程控低通滤波器单元电性连接，程控低通滤波器单元和MCU控制单元均与程控精密衰减器单元电性连接，程控精密衰减器单元连接有单端转差分单元和BNC接口，单端转差分单元连接有卡侬接头，所述MCU控制单元用于获取用户设置的信号参数，还用于计算输出的点数N以及每个点的幅值，并将计算出的幅值存入缓存中。

进一步的，所述音频数据播放单元包括数字模拟转换芯片和差分转单端电路，其中，所述数字模拟转换芯片的输入端与MCU控制单元电性连接，数字模拟转换芯片通过差分转单端电路与程控低通滤波器单元电性连接。

进一步的，所述程控低通滤波器单元包括80kHz低通滤波器、40kHz低通滤波器和第一继电器，所述数字模拟转换芯片通过差分转单端电路与80kHz低通滤波器电性连接，80kHz低通滤波器与40kHz低通滤波器电性连接，所述80kHz低通滤波器和40kHz低通滤波器分别与第一继电器的输入端的两个触点连接，所述第一继电器的输出端与程控精密衰减器单元电性连接，所述MCU控制单元与第一继电器电性连接。

进一步的，所述程控精密衰减器单元包括第二继电器、-10db衰减器、精密运算放大器和π型电阻衰减网络，所述第二继电器的输入端与第一继电器的输出端电性连接，第二继电器的输出端分别连接有单端电信号输出总线和-10db衰减器，-10db衰减器的输出端电性连接有精密运算放大器，精密运算放大器的输出端电性连接有π型电阻衰减网络，π型电阻衰减网络通过若干第三继电器与单端电信号输出总线电性连接，单端电信号输出总线连接有BNC接口和单端转差分单元，所述第二继电器和第三继电器均与MCU控制单元电性连接。

进一步的，所述壳体一端固定嵌设有数据接口，所述数据接口与所述MCU控制单元电性连接。

进一步的，所述壳体正面设有显示屏和控制面板，所述显示屏和控制面板均与MCU控制单元电性连接。

进一步的，所述壳体一端安装有运行指示灯，所述运行指示灯与MCU控制单元电性连接。

进一步的，所述壳体内设有电源模块，所述电源模块与MCU控制单元电性连接。

进一步的，所述电源模块为聚合物锂电池，所述壳体一端固定嵌设有电源接口，所述电源接口与聚合物锂电池电性连接。

第二方面，提供了一种便携式音频信号发生控制方法，所述方法用于控制如第一方面中任意一种实现方式中所述的便携式音频信号发生装置，所述方法包括：

S100、获取用户设置的信号参数，其中，所述信号参数包括的频率、幅值和衰减；

S200、设置采样频率，并计算输出的点数N；

S300、判断用户设置的信号是否为正弦信号，响应于判断结果为是，则计算每个点的幅值；响应于判断结果为否，则愿意找线性同余法生成白噪声信号，并进行数字滤波计算每个点的幅值；

S400、将计算出的幅值存入缓存中；

S500、发送N个数据至MCU控制单元的DMA，并输出到数字模拟转换芯片中；

S600、判断信号类型或信号参数是否发生更改，响应于判断结果为是则执行步骤S100；响应于判断结果为否，则执行步骤S300。

本申请具有如下有益效果：

（1）、本申请的音频信号发生装置设计为便携式装置，便于携带，采用数字信号处理技术，简化硬件电路；

（2）、程控精密衰减器中巧妙使用第三继电器切换信号路径，最大程度上兼顾了信号输出幅度较大时精密运算放大器芯片的电流输出能力和信号质量；

（3）、本申请的音频信号发生装置具备正弦信号、白噪声、窄带白噪声、粉红噪声、窄带粉红噪声、扫频正弦波、扫幅正弦波、猝发音、STIPA信号等多种信号发生功能，并且性能优异，可以适用于多种场合；

（4）、本申请的音频信号发生装置的输出信号幅度下限低，最低支持最低10μVrms（Z计权）正弦信号输出，且本申请的音频信号发生装置符合《JJG 607-2003 音频信号发生器》中对音频信号发声器的要求。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用于来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置的内部结构框图；

图2是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置的立体图；

图3是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置的主视图；

图4是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置的仰视图；

图5是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置的俯视图；

图6是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置中音频数据播放单元的结构框图；

图7是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置中程控低通滤波器单元的结构框图；

图8是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置中程控精密衰减器单元的结构框图；

图9是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置中的电源模块的原理图；

图10是本申请实施例1的一种便携式音频信号发生装置中MCU控制单元的程序层次图；

图11是本申请实施例2的一种便携式音频信号发生控制方法的流程图。

附图标记：

100、壳体；101、数据接口；102、显示屏；103、控制面板；104、运行指示灯；105、电源模块；106、电源接口；200、音频数据播放单元；201、数字模拟转换芯片；202、差分转单端电路；300、程控低通滤波器单元；301、80kHz低通滤波器；302、40kHz低通滤波器；303、第一继电器；400、MCU控制单元；500、程控精密衰减器单元；501、第二继电器；502、-10db衰减器；503、精密运算放大器；504、π型电阻衰减网络；505、第三继电器；506、单端电信号输出总线；600、单端转差分单元；700、BNC接口；800、卡侬接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图5所示，本申请实施例1所涉及的一种便携式音频信号发生装置，包括壳体100，所述壳体100内设有音频数据播放单元200、程控低通滤波器单元300、MCU控制单元400、程控精密衰减器单元500和单端转差分单元600，所述壳体100一端固定嵌设有BNC接口700和卡侬接头800；

其中，所述MCU控制单元400电性连接有音频数据播放单元200和程控低通滤波器单元300，音频数据播放单元200与程控低通滤波器单元300电性连接，程控低通滤波器单元300和MCU控制单元400均与程控精密衰减器单元500电性连接，程控精密衰减器500单元连接有单端转差分单元600和BNC接口700，单端转差分单元600连接有卡侬接头800，所述MCU控制单元400用于获取用户设置的信号参数，还用于计算输出的点数N以及每个点的幅值，并将计算出的幅值存入缓存中。

需要说明的是，所述音频数据播放单元200用于将MCU控制单元400所输出的数字信号转换成模拟信号，其中，为了提高信号质量将模拟信号用差分信号的模式进行输出，并将差分信号转换成单端信号输入到程控低通滤波器单元300中，由程控低通滤波器单元300对单端信号进行滤波处理，滤波后的信号进入程控精密衰减器单元500，由程控精密衰减器单元500对滤波后的信号以-10dB为步进单位进行衰减，衰减后的信号进入到单端转差分单元600，由单端转差分单元600将衰减后的信号再转换成差分电信号，最后通过卡侬接头800对外输出差分信号以及参考地，另外，衰减后的信号也可以不进行单端转差分处理直接由BNC接口700进行单端输出，其中，程控低通滤波器单元300和程控精密衰减器单元500均与MCU控制单元400控制连接。

如图2所示，壳体100的外形设置为便携式的，整机尺寸为200mm×73mm×37mm，整机重量不超过500克。

如图6所示，所述音频数据播放单元200包括数字模拟转换芯片201和差分转单端电路202，其中，所述数字模拟转换芯片201的输入端与MCU控制单元400电性连接，数字模拟转换芯片201通过差分转单端电路202与程控低通滤波器单元300电性连接。

具体的，数字模拟转换芯片201采用高性能音频DAC芯片（型号为AK4452VN），由MCU控制单元400将数字信号通过I2S接口输出信号到数字模拟转换芯片201（即DAC芯片）生成模拟信号。音频数据播放，是指利用音频DAC芯片将从MCU控制单元400输出的数字信号经过数字模拟转换芯片201转换之后，通过差分转单端和低通滤波器输出信号的过程。为了提高信号质量，数字模拟转换芯片201采用差分输出的模式，由差分转单端电路202将差分信号转为单端信号，同时将信号放大，再由低通滤波器对信号进行滤波，以降低信号的失真，提高信噪比，数字模拟转换芯片201输出信号的大小可以通过MCU控制单元400进行控制。

如图7所示，所述程控低通滤波器单元300包括80kHz低通滤波器301、40kHz低通滤波器302和第一继电器303，所述数字模拟转换芯片201通过差分转单端电路202与80kHz低通滤波器301电性连接，80kHz低通滤波器301与40kHz低通滤波器302电性连接，所述80kHz低通滤波器301和40kHz低通滤波器302分别与第一继电器303的输入端的两个触点连接，所述第一继电器303的输出端与程控精密衰减器单元500电性连接，所述MCU控制单元400与第一继电器303电性连接。

具体的，程控低通滤波器单元300是指：音频数据播放单元200输出的模拟信号，通过多阶MFB型滤波器电路进行滤波处理。由于MFB型滤波器具有较低的失真，适用于高Q值高增益电路，其对元件值的改变敏感度较低，量产时具有一定优势。本单元中包含两部分，本装置正弦波信号频率最高为80kHz，低通滤波器单元中分别设置了80kHz低通滤波器301和40kHz低通滤波器302对信号进行滤波。

如图7所示，当输出信号频率在40kHz以上时，MCU控制单元400将第一继电器303开关连接到80kHz低通滤波器301，由数字模拟转换芯片201（DAC芯片）输出的信号经过80kHz低通滤波器301后，输出到程控精密衰减器单元500；当输出信号频率在40kHz以下时，MCU控制单元400将第一继电器303开关连接到40kHz低通滤波器302，由数字模拟转换芯片201（DAC戏弄）输出的信号先经过80kHz低通滤波器301后，再经过40kHz低通滤波器302，输出到程控精密衰减器单元500。在信号输出时，通过第一继电器303选择当前信号频率所对应通带的低通滤波器，再将信号进行输出，可以有效保证信号输出的质量，以降低信号失真。

如图8所示，所述程控精密衰减器单元500包括第二继电器501、-10db衰减器502、精密运算放大器503和π型电阻衰减网络504，所述第二继电器501的输入端与第一继电器303的输出端电性连接，第二继电器501的输出端分别连接有单端电信号输出总线506和-10db衰减器502，-10db衰减器502的输出端电性连接有精密运算放大器503，精密运算放大器503的输出端电性连接有π型电阻衰减网络504，π型电阻衰减网络504通过若干第三继电器505与单端电信号输出总线506电性连接，单端电信号输出总线506连接有BNC接口700和单端转差分单元600，所述第二继电器501和第三继电器505均与MCU控制单元400电性连接。

具体的，程控精密衰减器单元500主要用于对信号以-10dB为步进单位进行衰减。该控制单元由π型电阻衰减网络504、第二继电器501、第三继电器505、精密运算放大器503及其控制电路组成。由第三继电器505控制输出信号的衰减幅度。

由于多数精密运算放大器503的为了提高产品性能，降低产品的本底噪声，其输出电流一般都较小，如果将运算放大器输出直接接入π型电阻衰减网络504，在输出的信号电压幅度较大时会因为精密运算放大器503的输出电流不足造成信号无法完整的输出，使输出信号的失真度增加，降低信号质量。若增大π型电阻衰减网络504的阻值又会导致系统的输出电阻过高，即使在π型电阻衰减网络504之后增加跟随器用以调节输出阻抗，也无法避免因为在信号输出端增加了新的有源器件而造成的高失真、高本底噪声、低信噪比等问题。

本申请中在信号输出电压幅度较大且不需要进行衰减时，通过第二继电器501和第三继电器505断开精密运算放大器503的输出与π型电阻衰减网络504的连接，由精密运算放大器503直接输出信号，避免了精密运算放大器503因为输出电流不足而带来的问题，同时在输出信号电压幅度较大时由于未接入π型电阻衰减网络504，又进一步降低了电路功耗增加了系统的续航时间。

在需要对信号进行衰减时，先经过由电阻组成的-10db衰减器502后用精密运算放大器503调节输出阻抗，再接入π型电阻衰减网络504，由第三继电器505控制π型电阻衰减网络504的输出。此方案将接入π型电阻衰减网络504的信号最大电压幅度进行了10dB的衰减，使精密运算放大器503的输出电流小于其最大输出电流，保证输出信号的质量。同时将有源器件设计在了π型电阻衰减网络504的前端，在最大程度上保证了输出信号的高信噪比和系统的低本底噪声。

需要说明的是，单端转差分单元600是指将π型电阻衰减网络504输出的单端电信号转换为差分电信号的电路。通过卡侬接头800对外输出差分信号及参考地（参考地是指卡侬接头输出信号时，所需的一个公共的电位参考点）。

在进一步的实施例中，所述壳体100一端固定嵌设有数据接口101，所述数据接口101与所述MCU控制单元400电性连接，数据接口101可用于跟PC上位机软件通信，实现数据管理等。

在进一步的实施例中，所述壳体100正面设有显示屏102和控制面板103，所述显示屏102和控制面板103均与MCU控制单元400电性连接，显示屏102采用3.5寸的电容屏，可显示当前的信号输出状态，也可通过触屏操作。本装置设计一块按键式的控制面板103，共6个按键，分别为功能选择、复位、开关机、参数+、参数-及起/停振等，可以通过按键或者触控式的显示屏102操作，使用方便，外形尺寸较小，便于携带。

在进一步的实施例中，所述壳体100一端安装有运行指示灯104，所述运行指示灯104与MCU控制单元400电性连接，其中，运行指示灯104能够根据本装置的运行状态显示不同颜色。

在进一步的实施例中，所述壳体100内设有电源模块105，所述电源模块105与MCU控制单元400电性连接，所述电源模块105为聚合物锂电池，所述壳体100一端固定嵌设有电源接口106，所述电源接口106与聚合物锂电池电性连接。

具体的，本装置采用7.4V 5000mAh聚合物锂离子电池供电，模块设计电源开启与关闭电路。本装置通过电源芯片搭建DC-DC降压电路，将接入的电源转换为3.3V为MCU控制单元400、音频数据播放单元200的数字部分等数字电路提供电源。本装置通过电源芯片搭建DC-DC降压电路，将接入的电源转换为5V为显示屏102（例如：LCD屏幕）、达林顿管阵列芯片等数字电路提供电源。本装置通过电源芯片搭建DC-DC升压电路将接入的电源转换为±15V为数字模拟转换芯片201（即DAC芯片）的模拟部分、电压基准芯片、滤波放大电路、单端转差分电路等模拟电路提供电源。

本装置配备8.4V/1A的电源适配器，通过电源接口106给聚合物锂离子电池充电。经过BUCK开关电源、隔离电源转换供给各路功能模块，如图9所示。

如图10所示，为MCU控制单元400的程序层次图，MCU控制单元400的主要作用如下：

（1）用于判别当前需要输出的信号类型，计算和生成指定的交流信号，通过音频数据播放单元200输出，实现信号发生；

（2）判别当前需要输出的信号的频率和幅度等特性，通过MCU控制单元400的IO口控制相应的继电器来选择信号由哪组滤波器输出；

（3）通过MCU控制单元400的IO口控制程控精密衰减器单元500的衰减幅度；

（4）控制显示屏102的显示，控制面板103的按键以及项目处理等；

（5）控制其他必要的辅助部件。

需要说明的是，产生电信号可依据使用者的需要进行设置。所有信号的数据均由MCU控制单元400产生，不需要额外的信号发生电路。MCU控制单元400、音频数据播放单元200、程控低通滤波器单元300、程控精密衰减器单元500、单端转差分单元600组成信号发生系统。数据接口101可用于跟PC上位机软件通信，实现数据管理等；另外，MCU控制单元400还可连接ESP8266型无线WiFi模块，通过ESP8266可与手机连接，实现远程控制输出信号的功能。其余为必要辅助部件。

本装置具备正弦信号、白噪声、窄带白噪声、粉红噪声、窄带粉红噪声、扫频正弦波、扫幅正弦波、猝发音、STIPA信号等多种信号发生功能，并且性能优异，可以适用于多种场合，在该实施例中以正弦信号为例对本装置的使用流程进行说明，具体流程如下：

（1）获取用户设置的正弦信号的频率、幅值、衰减等参数；

（2）依据信号的频率，设置采样率，并利用公式1计算输出的点数N；

公式1

其中，为传输点数；/>为缓存大小。公式1的意义在于，计算从1到n范围内，取误差的最小值点，作为传输点数，可以有效降低信号的失真；

利用公式2计算N个采样点的幅值；

其中，为传输点数；/>为传输点的序号；/>为输出信号的幅度；/>为输出信号的衰减值；/>为输出信号的频率；/>为采样频率；/>为起始相位。信号衰减的幅度范围为0-100dB，设计时，将衰减的十位由π型电阻衰减网络进行控制，个位衰减值由数字信号生成时控制。为确保数字模拟转换芯片（DAC）输出信号的信噪比，输出信号的幅度控制在0.1V以上。

（4）将计算出的幅值存入MCU控制单元的缓存中；

（5）发送N个数据至DMA，发送到数字模拟转换芯片（DAC）中；

（6）重复（3）、（4）、（5），直至切换显示界面（即信号的类型发生更改）或者更改信号的参数。

本装置采用数字信号处理技术开发，模块化设计，具有多功能、高性能、体积小、功耗低，操作方便等。是一种多功能信号发生装置，具有功能齐全、精度高、稳定性好等优点，可以广泛的用在厅堂音响测试、噪声监测系统检定等领域，并且通过信号继电器切换输出信号是否接入π型电阻衰减网络的设计，解决了输出的信号电压幅度较大由于精密运放的性能限制导致的信号失真等问题，同时在保证信号质量的前提下实现了信号的精密衰减。

需要说明的是，音频信号发生器是一种正弦信号源，其频率一般在 10Hz - 20kHz范围内，可连续扫频，它广泛应用于声学计量、音频测量、建筑声学、噪声控制学等领域。它主要由振荡混频、压缩和输出放大等部分组成，有些音频信号发生器还包括白噪声和粉红噪声信号发生器。

白噪声：用固定频带宽度测量时，频谱连续并且均匀的噪声。白噪声的功率谱密度不随频率改变。

粉红噪声：用正比于频率的频带宽度测量时，频谱连续并且均匀的噪声。粉红噪声的功率谱密度与频率成反比。

输出阻抗：音频信号发生器源电动势 (有时也称开路电压)除以短路电流，它们均以有效值表示。

实施例2

如图11所示，本申请实施例2所涉及的一种便携式音频信号发生控制方法，包括：

S100、获取用户设置的信号参数，其中，所述信号参数包括的频率、幅值和衰减；

S200、设置采样频率，并计算输出的点数N；

S300、判断用户设置的信号是否为正弦信号，响应于判断结果为是，则计算每个点的幅值；响应于判断结果为否，则愿意找线性同余法生成白噪声信号，并进行数字滤波计算每个点的幅值；

S400、将计算出的幅值存入缓存中；

S500、发送N个数据至MCU控制单元的DMA，并输出到数字模拟转换芯片中；

S600、判断信号类型或信号参数是否发生更改，响应于判断结果为是则执行步骤S100；响应于判断结果为否，则执行步骤S300。

由于MCU控制单元的存储空间有限，在生成信号时，为了在降低数据量的同时，不影响信号的质量，软件里会根据信号输出频率切换采样频率。在低频时采样较低采样频率，高频时采用较高的采样频率。然后依据设置的采样频率确定DMA每次传输的点数，点数计算公式为：

公式1

式中：为传输点数；/>为缓存大小。公式的意义在于，计算从1到n范围内，取误差的最小值点，作为传输点数。可以有效降低信号的失真。

N个传输点的幅值计算公式为

公式2

式中：为传输点数；/>为传输点的序号；/>为输出信号的幅度；/>为输出信号的衰减值；/>为输出信号的频率；/>为采样频率；/>为起始相位。信号衰减的幅度范围为0-100dB，设计时，将衰减的十位由π型电阻衰减网络进行控制，个位衰减值由数字信号生成时控制。为确保数字模拟转换芯片输出信号的信噪比，输出信号的幅度控制在0.1V以上。

需要说明的是，本发明实施例中一种便携式音频信号发生控制装置的其他具体实施方式，可参见上述一种便携式音频信号发生装置的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式；但本申请的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设有音频数据播放单元、程控低通滤波器单元、MCU控制单元、程控精密衰减器单元和单端转差分单元，所述壳体一端固定嵌设有BNC接口和卡侬接头；

其中，所述MCU控制单元电性连接有音频数据播放单元和程控低通滤波器单元，音频数据播放单元与程控低通滤波器单元电性连接，程控低通滤波器单元和MCU控制单元均与程控精密衰减器单元电性连接，程控精密衰减器单元连接有单端转差分单元和BNC接口，单端转差分单元连接有卡侬接头，所述MCU控制单元用于获取用户设置的信号参数，还用于计算输出的点数N以及每个点的幅值，并将计算出的幅值存入缓存中。

2.根据权利要求1所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述音频数据播放单元包括数字模拟转换芯片和差分转单端电路，其中，所述数字模拟转换芯片的输入端与MCU控制单元电性连接，数字模拟转换芯片通过差分转单端电路与程控低通滤波器单元电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述程控低通滤波器单元包括80kHz低通滤波器、40kHz低通滤波器和第一继电器，所述数字模拟转换芯片通过差分转单端电路与80kHz低通滤波器电性连接，80kHz低通滤波器与40kHz低通滤波器电性连接，所述80kHz低通滤波器和40kHz低通滤波器分别与第一继电器的输入端的两个触点连接，所述第一继电器的输出端与程控精密衰减器单元电性连接，所述MCU控制单元与第一继电器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述程控精密衰减器单元包括第二继电器、-10db衰减器、精密运算放大器和π型电阻衰减网络，所述第二继电器的输入端与第一继电器的输出端电性连接，第二继电器的输出端分别连接有单端电信号输出总线和-10db衰减器，-10db衰减器的输出端电性连接有精密运算放大器，精密运算放大器的输出端电性连接有π型电阻衰减网络，π型电阻衰减网络通过若干第三继电器与单端电信号输出总线电性连接，单端电信号输出总线连接有BNC接口和单端转差分单元，所述第二继电器和第三继电器均与MCU控制单元电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述壳体一端固定嵌设有数据接口，所述数据接口与所述MCU控制单元电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述壳体正面设有显示屏和控制面板，所述显示屏和控制面板均与MCU控制单元电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述壳体一端安装有运行指示灯，所述运行指示灯与MCU控制单元电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述壳体内设有电源模块，所述电源模块与MCU控制单元电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种便携式音频信号发生装置，其特征在于，所述电源模块为聚合物锂电池，所述壳体一端固定嵌设有电源接口，所述电源接口与聚合物锂电池电性连接。

10.一种便携式音频信号发生装置的控制方法，其特征在于，所述方法用于控制如权利要求1-9任一项所述的便携式音频信号发生装置，所述方法包括：

S100、获取用户设置的信号参数，其中，所述信号参数包括的频率、幅值和衰减；

S200、设置采样频率，并计算输出的点数N；

S300、判断用户设置的信号是否为正弦信号，响应于判断结果为是，则计算每个点的幅值；响应于判断结果为否，则愿意找线性同余法生成白噪声信号，并进行数字滤波计算每个点的幅值；

S400、将计算出的幅值存入缓存中；

S500、发送N个数据至MCU控制单元的DMA，并输出到数字模拟转换芯片中；

S600、判断信号类型或信号参数是否发生更改，响应于判断结果为是则执行步骤S100；响应于判断结果为否，则执行步骤S300。