CN200982984Y - 一种信号发生器 - Google Patents

Abstract

一种信号发生器，包括控制处理装置和信号发生装置，所述控制处理装置和信号发生装置相连，还包括校准信号采集装置和校准信号处理装置，所述校准信号采集装置分别与所述控制处理装置及信号发生装置相连，用于对信号发生装置产生的被校准信号进行采集，并将采集后的信号发给控制处理装置；所述校准信号处理装置与所述的控制处理装置相连，用于对采集后的信号进行校准，并产生参数校准值；所述信号发生装置根据所述的参数校准值生成校准后信号。本实用新型的信号发生器能够完成信号的自动校准功能，而不需要借助专用的校准仪器，提高了工作效率。

Description

一种信号发生器

技术领域

本实用新型涉及通用信号源技术领域，特别涉及一种信号发生器。

背景技术

信号发生器是使用最广的通用信号源，它根据用户配置的参数产生所需的波形信号，如正弦波、三角波、方波、脉冲串、噪声等信号。图1为传统信号发生器的电路图，它主要包括处理控制装置和信号发生装置。处理控制装置由程序控制模块(DSP)实现，信号发生装置由波形参数控制、波形生成、调制模块FPGA、模拟波形存储模块以及后续的信号调制、放大电路组成。此外，信号发生器还包括键盘输入模块、显示模块、程序运行暂存空间(SDRAM)以及程序存储模块(FLASH)，它们分别与程序控制模块(DSP)相连。

以下具体说明信号发生器的原理。

首先，程序控制模块(DSP)从键盘输入模块接受用户的按键信息，分析按键信息后，判断用户需要输出的波形以及配置的波形参数。然后，程序控制模块(DSP)将用户配置的波形以及波形参数在显示模块中显示出来，并通过命令、参数传送通道，将波形点和参数传送到波形参数控制、波形生成、调制模块FPGA，进而配置模拟波形存储模块以及幅度DAC、AM DAC、偏移DAC等。最后，通过滤波器、衰减器、放大器输出用户所需要的模拟波形。

由于信号发生电路模拟部分本身固有特性不一致，在不同的信号发生器上采用同样参数设置会获得不完全一致的信号。为了使所有信号发生器产生的信号参数和用户设置的信号参数完全吻合，必须对控制信号发生电路的参数(这些参数一般包括信号频率，信号幅度，信号偏移，信号脉宽，脉冲边沿时间等)进行修正或校正。

如图2所示，目前对信号发生器产生的信号的校准需要购置专用的校准仪器，对信号的每个参数逐一进行校正。具体过程如下：

(1)用户按要求设定输出信号的某个参数或某组参数来配置信号发生器产生所需的信号；

(2)将信号发生器的输出口和标准测量设备的输入口连接；

(3)从标准测量设备中读取某个参数的实际测量值；

(4)用户将这个测量值输入信号发生器，由信号发生器将这个实际测量值和预设的值进行比较和计算，得出校正值。

图2是一个典型的外部校准连接关系。用户还可以通过计算机连接信号发生器和标准测量设备，通过远程指令控制信号发生器设置参数和从标准测量设备获得实际值。

但是目前对信号的校准需要人工进行操作，尤其在出厂时，校正值偏差较大的情况下，校准的工作量往往是非常巨大和耗时的。并且当人工操作不慎出错时，会导致整个发生器的信号质量严重下降，因此不得不返厂或去专门机构进行校准。如果有自校准电路，在进行细致校准之前，信号发生器能够自动完成接近校正值的校准，就能够大大的缩短校准工作，而且可以获得接近标准的校正值。

实用新型内容

为了克服现有技术中信号发生器的校准需要借助专用校准仪器以及需要人工进行操作的缺陷，本实用新型提供一种信号发生器，该信号发生器通过内置一个信号校准电路，对信号发生器所产生的信号的各项参数进行自动校准，使得信号发生器产生的信号的各项参数能够非常接近标准信号的参数，简化和缩短了校准过程。并且，校准之后产生的新的校准值将用来代替信号发生器原来的校准值，以后将按照这个新的校准值来对要生成的信号进行校准。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案为：

一种信号发生器，包括控制处理装置和信号发生装置，所述控制处理装置和信号发生装置相连，还包括校准信号采集装置和校准信号处理装置，其中：所述校准信号采集装置分别与所述控制处理装置及信号发生装置相连，用于对信号发生装置产生的被校准信号进行采集，并将采集后的信号发给控制处理装置；所述校准信号处理装置与所述的控制处理装置相连，用于对采集后的信号进行校准，并产生参数校准值；所述信号发生装置根据所述的参数校准值生成校准后信号。

所述信号发生器还包括：校准值存储装置，用于存储待校准的波形信号和与该波形信号对应的参数值，并待校准完成后，用所述参数校准值替换所述参数值。

所述信号发生装置根据所述待校准的波形信号和与该波形信号对应的参数值产生所述被校准信号。

所述校准信号采集装置和外部信号发生系统相连，用于对外部信号发生系统产生的被校准信号进行采集，并将采集后的信号发给控制处理装置；所述校准信号处理装置与所述的控制处理装置相连，用于对采集后的外部信号发生系统产生的被校准信号进行校准，产生参数校准值。

所述信号采集装置包括模拟数字信号转换单元、数据缓冲单元和采集控制单元，其中：所述模拟数字信号转换单元连接信号发生装置、采集控制单元和数据缓冲单元，根据采集控制单元的控制，对所述被校准信号进行采样，并将采样后的信号传给数据缓冲单元；所述数据缓冲单元连接采集控制单元，根据采集控制单元的控制，接收并缓存所述采样后的信号，并将采样后的信号发给采集控制单元；所述采集控制单元连接所述控制处理装置，根据所述控制处理装置发出的控制信号，对数据缓冲单元和模拟数字信号转换单元进行控制，接收所述采样后信号，并将其发给校准信号处理装置。

所述模拟数字信号转换单元，以高于被校准信号两倍以上的频率对被校准信号进行采样。

所述采集控制单元，用于向所述模拟数字信号转换单元提供所述频率对被校准信号进行采样。

所述校准信号处理装置具体包括：采集信号获取单元和校准值生成单元，其中：所述采集信号获取单元和所述控制处理装置、所述校准信号采集装置以及校准值生成单元相连，根据控制处理装置的控制接收所述采集后的信号，并将其发给校准值生成单元；所述校准值生成单元，比较所述采集后的信号以及所述波形信号，生成参数校准值。

所述信号发生器还包括显示装置和输入装置，它们分别与控制处理装置相连。

采用本实用新型的技术方案能够实现以下有益效果：

(1)能够在对信号进行细致校准前，通过该信号发生器的校准系统对信号的各项参数进行自动校准，使它能够非常接近校准后的参数，从而大大的缩短校准工作，提高了生产效率；

(2)该信号发生器的校准系统能够自动对多个参数进行一次性的快速校准，免除了手动校准需要对参数进行逐个校准的缺陷；

(3)在该信号发生器的校准系统完成所有需要校准信号的各项参数的校准后，能够将产生的新的校准参数值替换原有的校准参数值，并将新的校准参数值用于信号发生器以后的校准工作。

(4)该信号发生器的校准系统不需要用户参与，避免了用户误操作引起的校准值错误从而导致信号发生器质量严重下降的问题。

附图说明

图1为传统信号发生器的电路图；

图2为传统信号校准连接关系图；

图3为本实用新型实施例1的整体功能结构图；

图4为本实用新型校准值存储装置校准前所存储的数据表格图；

图5为本实用新型校准值存储装置校准后所存储的数据表格图；

图6为本实用新型信号发生装置的电路图；

图7为本实用新型校准信号采集装置结构框图；

图8为本实用新型校准信号处理装置结构框图；

图9为本实用新型实施例1的电路图；

图10为本实用新型校准信号处理装置的工作流程图；

图11为本实用新型实施例2的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例1：

图3为本实施例的整体功能结构图。如图所示，本实用新型的信号发生器除了包含传统信号发生器的控制处理装置以及信号发生装置以外，还包括校准信号采集装置和校准信号处理装置，从而可以在信号发生器的内部完成信号的自动校准过程。其中，控制处理装置与信号发生装置、校准信号采集装置以及校准信号处理装置相连，完成对它们的控制。

本实用新型的信号发生器还包括校准值存储装置，用于存储需要进行校准的波形信号和该波形信号对应的参数值，并在自动校准过程完成以后将新产生的参数校准值代替原先的参数值存储在该校准值存储器中。图4为信号校准之前该存储器中所存储的数据格式。如图所示，对于每一种类型的波形信号预先存储了与它相对应的一系列参数值，这些波形信号包括正弦波、方波、三角波等等，这些参数值可以为幅度、相位、频率等等。校准完成之后，采用得到的参数校准值替换预先存储的参数值，校准后的数据格式如图5所示。

控制处理装置每次从该表格中取出一条记录，将波形信号S3和参数值C2以控制命令发给信号发生装置来产生被校准信号S1，并将该被校准信号S1发给校准信号采集装置。

校准信号采集装置连接信号发生装置，根据控制处理装置发出的控制信号C1对信号发生装置产生的被校准信号S1进行采集，并将采集后的信号S2发给控制处理装置。

控制处理装置通过控制校准信号处理装置来完成信号校准功能。首先，校准信号处理装置接收采集后的信号S2，然后，通过比较采集后的信号S2和波形信号S3产生参数校准值。该参数校准值用于替换校准值存储装置中和所述波形信号对应的参数值。

校准完成之后，信号发生装置根据参数校准值生成校准后的信号。

图6为本实施例信号发生装置的电路图。如图所示，信号发生装置接收控制处理装置发出的波形信号S3和参数值C2，将波形信号S3存储在模拟波形存储单元，将参数值C2传给集成了波形参数控制、波形生成、调制功能的FPGA芯片，该FPGA根据波形信号S3和参数值C2通过后续的调制、放大电路生成被校准信号S1。

图7为本实施例校准信号采集装置结构框图。如图所示，校准信号采集装置具体包括模拟数字信号转换单元、数据缓冲单元和采集控制单元。

模拟数字信号转换单元根据采集控制单元的控制，接收信号发生装置产生的被校准信号S1，以高于被校准信号两倍以上的频率对被校准信号进行采样，并将采样后的信号S2传给数据缓冲单元。

数据缓冲单元根据采集控制单元的控制，接收并缓存模拟数字信号转换单元生成的采样后的信号S2，并将采样后的信号发给采集控制单元。

采集控制单元接收校准信号处理装置发出的控制信号C1，根据该控制信号对数据缓冲单元和模拟数字信号转换单元进行控制，接收数据缓冲单元缓存的采样后信号S2，并将其发给控制处理装置。控制处理装置可以控制校准信号处理装置对采样后的信号S2进行校准。

其中，对被校准信号进行采样的采样频率可以由采集控制单元提供或者由模拟数字信号转换单元自己产生。

图8为本实施例校准信号处理装置结构框图。该校准信号处理装置具体包括：采集信号获取单元和校准值生成单元。

所述采集信号获取单元和所述控制处理装置、所述校准信号采集装置以及校准值生成单元相连，根据控制处理装置的控制接收所述采集后的信号S2，并将其发给校准值生成单元；

所述校准值生成单元，比较所述采集后的信号S2以及所述波形信号S3，生成参数校准值，并将参数校准值发给校准值存储器以替换所存储的参数值。

图9为本实施例的详细电路图。本实用新型的信号发生器在现有信号发生器的电路中增加了校准信号采集装置、校准信号处理装置和校准值存储装置。

在本实施例中，该校准信号采集装置由实现模拟数字信号转换的ADC芯片以及集成了数据缓冲和采集控制功能的FPGA芯片构成，由FPGA提供给ADC进行采样的时钟信号SCLK，在实际应用中，该时钟信号可以由ADC本身提供或通过其它可替代的方式提供。

在本实施例中，该校准信号采集装置和控制处理装置的功能由数字信号处理(DSP)芯片完成。如果当采集的数据量较大时，也可能由专用的校准芯片来完成校准信号处理的功能，因此本图中将两者集成在一起只是一种实现方式，并非用于限制本实用新型。

在本实施例中，校准值存储器可以包含于图9中的SDRAM或FLASH，或者集成在图中的DSP芯片中，这也需要根据实际情况来设计。

以下详细说明本实用新型对信号进行自动校准的过程：

在本实用新型的信号发生器启动后，校准信号处理装置通过依次提取存储在FLASH或SDRAM中的每一条记录，并通过校准信号发生装置、校准信号采集装置以及校准信号处理装置组成的回路，对该记录表示的波形进行校准操作，生成参数校准值，并将该校准值代替原先存储的参数值，从而完成每一条记录的校准，当所有记录都完成了校准以后，在校准列表存储器中将得到对应于每一条记录的参数校准值，此时，自动校准过程结束。以后，用户可以通过键盘输入模块配置需要生成得波形以及所对应的参数，信号发生器将采用自动校准之后的参数校准值来产生需要的波形，该波形通过显示装置显示出来。由于该波形信号将会和标准的波形信号十分接近，因此不需要再外接一个专用校准设备对该波形进行校准。

图10为校准信号处理装置的工作流程图。该流程的基本思想是，对校准值存储器中存储的每一条记录依次进行校准，直到完成所有的记录的校准。对于每一条记录，通过比较使用记录中对应于每一波形信号的参数值产生的波形信号和实际产生的波形信号，来生成参数校准值，并用参数校准值替换存储的参数值。

如图10所示，首先判断校准过程是否完毕，即是否完成了所有参数的校准，如果没有，则从所述校准列表中获取下一个待校准的参数，该参数即为波形信号以及和该波形信号对应的参数值，同时将待生成的波形信号和参数值发给信号发生装置以产生被校准信号，并经过信号采集装置进行采集。然后，校准信号处理装置从信号采集装置获取采集后的波形数据，计算出波形参数，比较实际的波形参数和预设的波形参数，该比较结果可以是一个差值或者为两者的系数关系，然后根据该比较的结果获得参数校准值，如果该参数校准值和原先的参数值相差太大，表明该信号发生器发生了故障，此时校准过程结束，否则，若信号发生器工作正常，两者差别不会太大，则用新的参数校准值代替原先的参数校准值。然后，取出下一条记录，重复以上的校准过程，直到完成所有记录的校准。

实施例2：

本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的信号发生器不仅能够完成自身信号的自动校准，还能对外部信号发生系统产生的信号进行校准。图11为本实施例的电路图。

如图所示，为了能够同时输入两路被校准信号，ADC芯片不仅需要有接收自身被校准信号的输入端口VIN1，还需要接收外部信号发生系统产生的被校准信号的输入端口VIN2，图中以一个外部信号发生系统为例进行说明，但实际情况并不限定于此，而是根据ADC芯片和整个信号发生器的处理能力来决定外接几个信号发生系统。

本实施例中，信号发生器自身的信号发生装置、校准信号采集装置和包含校准信号处理装置的DSP芯片形成了用于校准自身信号的回路；而外部信号发生系统、信号发生器自身的信号采集装置和包含校准信号处理装置的DSP芯片形成了另一个用于校准外部信号发生系统产生信号的回路。

由于，本实施例的信号校准原理和实施例1相同，此处不再重复。

以上具体实施方式仅用于说明本实用新型，而非用于限定本实用新型。

Claims (9)

1、一种信号发生器，包括控制处理装置和信号发生装置，所述控制处理装置和信号发生装置相连，其特征在于：还包括校准信号采集装置和校准信号处理装置，其中：

所述校准信号采集装置分别与所述控制处理装置及信号发生装置相连，用于对信号发生装置产生的被校准信号进行采集，并将采集后的信号发给控制处理装置；

所述校准信号处理装置与所述的控制处理装置相连，用于对采集后的信号进行校准，并产生参数校准值；

所述信号发生装置根据所述的参数校准值生成校准后信号。

2、根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，还包括：

校准值存储装置，用于存储待校准的波形信号和与该波形信号对应的参数值，并待校准完成后，用所述参数校准值替换所述参数值。

3、根据权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，

所述信号发生装置根据所述待校准的波形信号和与该波形信号对应的参数值产生所述被校准信号。

4、根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，

所述校准信号采集装置和外部信号发生系统相连，用于对外部信号发生系统产生的被校准信号进行采集，并将采集后的信号发给控制处理装置；

所述校准信号处理装置与所述的控制处理装置相连，用于对采集后的外部信号发生系统产生的被校准信号进行校准，产生参数校准值。

5、根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述信号采集装置包括模拟数字信号转换单元、数据缓冲单元和采集控制单元，其中：

所述模拟数字信号转换单元连接信号发生装置、采集控制单元和数据缓冲单元，根据采集控制单元的控制，对所述被校准信号进行采样，并将采样后的信号传给数据缓冲单元；

所述数据缓冲单元连接采集控制单元，根据采集控制单元的控制，接收并缓存所述采样后的信号，并将采样后的信号发给采集控制单元；

所述采集控制单元连接所述控制处理装置，根据所述控制处理装置发出的控制信号，对数据缓冲单元和模拟数字信号转换单元进行控制，接收所述采样后信号，并将其发给校准信号处理装置。

6、根据权利要求5所述的信号发生器，其特征在于，

所述模拟数字信号转换单元，以高于被校准信号两倍以上的频率对被校准信号进行采样。

7、根据权利要求6所述的信号发生器，其特征在于，

所述采集控制单元，用于向所述模拟数字信号转换单元提供所述频率对被校准信号进行采样。

8、根据权利要求3所述的信号发生器，其特征在于，所述校准信号处理装置具体包括：采集信号获取单元和校准值生成单元，其中：

所述采集信号获取单元和所述控制处理装置、所述校准信号采集装置以及校准值生成单元相连，根据控制处理装置的控制接收所述采集后的信号，并将其发给校准值生成单元；

所述校准值生成单元，比较所述采集后的信号以及所述波形信号，生成参数校准值。

9、根据权利要求1-8中任意一项所述的信号发生器，其特征在于，还包括显示装置和输入装置，它们分别与控制处理装置相连。

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