CN202772870U - 一种基于sopc的任意波形信号源装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于SOPC的任意波形信号源装置，具体涉及一种波形信号发生装置，为了解决信号源没有产生任意波形的能力，且产生常用的波形精度不够高的问题。处理器模块（1）的串行信号输入端连接串行接口电路（2）的信号输出端，处理器模块（1）的液晶控制信号输出端连接液晶显示电路（3）的信号输入端，按键开关电路（4）的信号输出端连接处理器模块（1）的键盘信号输入端，处理器模块（1）的数字信号输出端连接数模转换电路（5）的数字信号输入端，数模转换电路（5）的模拟信号输出端连接低通滤波器（6）的滤波信号输入端，最后低通滤波器（6）的滤波后信号输出端连接功率放大电路（7）的信号输入端。主要用于波形信号的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种信号发生装置，具体涉及一种波形信号发生装置。
背景技术
信号发生器是一种重要的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。作为一种为电子测试和计量工作电信号的设备，它和示波器、电压表、频率计等仪器一样，是最普通、最基本，也是应用最广泛的电子仪器之一。在现代电子技术的研究及应用领域，常常需要高精度且频率可调的信号源。随着通信技术的发展，频道的分布同趋密集，高精度、高稳定度的通信频率就显得更加重要。
目前已经有种类繁多的各种信号波形发生器，但是这些信号波形发生器也具有一些缺陷，无法满足所有的需求。实际应用中我们经常需要一种任意波形发生器，这种任意波形发生器能够产生较高精度的基于正余弦的常用调制信号和精度不高的不太常用的任意波形。然而很多信号源没有产生任意波形的能力，或者是产生的不太常用的任意波形精度过高，导致价格昂贵，无法满足成本敏感的小规模开发的需求。
实用新型内容
为了解决现有很多信号源没有产生任意波形的能力，且产生常用的波形精度不够高的问题，本实用新型提供一种基于SOPC的任意波形源装置。
一种基于SOPC(System-on-a-Programmable-Chip,片上可编程系统)的任意波形信号源装置由处理器模块、串行接口电路、液晶显示电路、按键开关电路、数模转换电路、低通滤波器和功率放大电路组成；处理器模块的串行信号输入端连接串行接口电路的信号输出端，处理器模块的液晶控制信号输出端连接液晶显示电路的信号输入端，按键开关电路的信号输出端连接处理器模块的键盘信号输入端，处理器模块的数字信号输出端连接数模转换电路的数字信号输入端，数模转换电路的模拟信号输出端连接低通滤波器的滤波信号输入端，低通滤波器的滤波信号输出端连接功率放大电路的滤波信号输入端。
本实用新型是基于SOPC技术和DSP技术设计具有很强的扩展性和可重构性，在处理器模块连接各模块的同时，连接串行接口电路可以进行数据载入，通过电脑模拟产生任意波形，载入波形发生器，经过基于SOPC的任意波形信号源装置处理输出任意波形，输出信号的可调频率范围1Hz～40MHz，且频率输出和步进值均可以通过键盘设置，并经过测试可以得到常用的1KHz～1MHz的输出信号幅度能够满值正常输出，而且比较稳定并可以 通过改善时钟源的精确性和提高运算精度能够改善这个频率的精确度及稳定度。当输出不常用的大于1MHz的波形时，幅度有所下降，若需要精度较高的大于1MHZ的波形时也可以通过提高滤波器的带宽及增益能改善这个问题，这样既保证了常用的波形信号的精度，又减少了波形源装置的成本。
附图说明
图1为具体实施方式一基于SOPC的任意波形信号源装置的系统构成框图；
图2为具体实施方式二处理器模块系统构成图；
图3为具体实施方式三频率合成模块系统构成图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述一种基于SOPC的任意波形信号源装置，它由处理器模块1、串行接口电路2、液晶显示电路3、按键开关电路4、数模转换电路5，低通滤波器6和功率放大电路7组成；；处理器1-1的程序信号输出端连接片上程序存储器1-2的程序信号输入端，处理器1-1数据信号输出端连接片上数据存储器1-3的数据信号输入端，处理器1-1的液晶控制信号输出端与液晶控制模块1-4的液晶控制信号输入端相连，处理器1-1的键盘控制信号输入端连接键盘控制模块1-5的键盘控制信号输出端，处理器1-1的频率控制信号的输出端连接频率合成模块1-6的频率控制信号输入端；所述液晶控制模块1-4的液晶控制信号输出端为所述处理器模块1的液晶控制信号输出端，所述数字频率合成模块1-6的数字频率信号输出端为处理器模块1的数字频率信号输出端，所述键盘控制模块1-5的键盘信号输入端为处理器模块1的键盘信号输入端。
在本实施方式中处理器模块控制输出所需波形，通过数模转换模块4将输出的数字波形信号转换成模拟信号，经低通滤波器6是为了有效地滤除主频以外的杂散分量，保证输出信号频谱纯度，功率放大模块7则是保证输出波形的幅度；当需要波形为常用的正弦波，方波，三角波，锯齿波及其叠加的波形时，基于SOPC的任意波形信号源装置可以通过键盘在液晶上选择输出所需波形的类型，频率和幅度，当需要的波形为不常用的，所述基于SOPC的任意波形信号源装置内没有存储的，首先由上位机通过串行接口将准备好的任意波形加载到本装置的任意波形存储模块，然后再通过键盘和液晶显示的设定选择输出加载好的任意波形，以达到任意波形发生的目的。
具体实施方式二、结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置进一步说明，所述的处理器模块1由处理 器1-1、片上程序存储器1-2、片上数据存储器1-3、液晶控制模块1-4、键盘控制模块1-5数字频率合成器模块1-6组成；处理器1-1的程序信号输出端连接片上程序存储器1-2的程序信号输入端，处理器1-1数据信号输出端连接片上数据存储器1-3的数据信号输入端，处理器1-1的液晶控制信号输出端与液晶控制模块1-4的液晶控制信号输入端相连，处理器1-1的键盘控制信号输入端连接键盘控制模块1-5的键盘控制信号输出端，处理器1-1的频率控制信号的输出端连接频率合成模块1-6的频率控制信号输入端；所述液晶控制模块1-4的液晶控制信号输出端为所述处理器模块1的液晶控制信号输出端，所述数字频率合成模块1-6的数字频率信号输出端为处理器模块1的数字频率信号输出端，所述处理器1-1的键盘信号输入端为处理器模块1的键盘信号输入端。
在本实施方式中经键盘设置通过键盘控制电路1-5选择所需波形，经处理器1-1控制输出所需波形，液晶控制电路1-4控制液晶显示输出波形，片上程序存储器用于存放正弦波形ROM表，ROM表中存放着正弦波一个周期内的1024个点的采样数据。
具体实施方式三、结合图3说明本具体实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置的进一步说明，所述频率合成模块1-6由数字频率合成器1-6-1、AM波形数据存储器1-6-2、FM波形数据存储器1-6-3、ASK波形数据存储器1-6-4、PSK波形数据存储器1-6-5和任意波形数据存储器1-6-6组成；数字频率合成器1-6-1的AM波形数据信号输出端与AM波形数据存储器1-6-2的信号输入端连接，数字频率合成器1-6-1的FM波形数据信号输出端连接FM波形数据存储器1-6-3的信号输入端，数字频率合成器1-6-1的ASK波形数据信号输出端连接ASK波形数据存储器1-6-4的信号输入端，数字频率合成器(1-6-1)的PSK波形数据信号输出端连接PSK波形数据存储器1-6-5的信号输入端，任意波形数据存储器1-6-6的波形数据信号输入端与数字频率合成器1-6-1的任意波形数据信号输出端相连，上述各波形数据存储器的数字信号输出端都连接到处理器模块1的数字信号输出端。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置的进一步限定，所述的所数模转换电路5采用DACS651A芯片。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置的进一步限定，所述的低通滤波器6采用π型LC滤波网络。
具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式二所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置的进一步限定，所述的处理器1-1采用32位软处理器Nios II。
DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)技术是一种以采样定理 为基础的全数字化波形产生方法，并在FPGA内嵌入32位的软处理器Nios II实现对整个系统的控制，最大限度地实现了设计的数字化、集成化；32位软处理器Nios II1-1内的相位累加器在一个系统时钟周期内，相位累加器将前一次的累加值与频率控制字相加，得到新的累加值，将新的累加值作为地址，从波形数据存储器中读取信号的幅度值，送入数模转换器将数字信号转换为模拟信号，最后再经低通滤波器生成需要波形；其中波形数据存储器中存储了周期信号单个周期的幅度值，相位累加器每溢出1次，可从波形数据存储器中读取1个周期的信号幅度值。因此，若假设频率控制字为K，相位累加器为N位，则经过个系统时钟周期，可产生1个周期的输出信号，再设系统时钟频率为fsclk，则输出信号频率。且本实用新型具有设计新颖、集成度高等优点。
本实用新型的技术参数
1)输出频率范围1Hz～40MHz(可调)；
2)具有频率设置功能，频率步进：1Hz：
3)频率稳定度：优于10-5；
4)失真度：无明显失真；
5)输出电平及阻抗：V0(p-p)=6±1V，输出功率100mW；
6)输出的正弦波能实现模拟幅度调制(AM)；
7)输出的正弦波能实现模拟频率调制(FM)；
8)产生2PSK、2ASK信号。
Claims (6)
1.一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于由处理器模块（1）、串行接口电路（2）、液晶显示电路（3）、按键开关电路（4）、数模转换电路（5）、低通滤波器（6）和功率放大电路（7）组成；处理器模块（1）的串行信号输入端连接串行接口电路（2）的信号输出端，处理器模块（1）的液晶控制信号输出端连接液晶显示电路（3）的信号输入端，按键开关电路（4）的信号输出端连接处理器模块（1）的键盘信号输入端，处理器模块（1）的数字信号输出端连接数模转换电路（5）的数字信号输入端，数模转换电路（5）的模拟信号输出端连接低通滤波器（6）的滤波信号输入端，低通滤波器（6）的滤波信号输出端连接功率放大电路（7）的滤波信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于所述的处理器模块（1）由处理器（1-1）、片上程序存储器（1-2）、片上数据存储器（1-3)、液晶控制模块（1-4）、键盘控制模块（1-5）和数字频率合成器模块（1-6）组成；处理器（1-1）的程序信号输出端连接片上程序存储器（1-2）的程序信号输入端，处理器（1-1）数据信号输出端连接片上数据存储器(1-3)的数据信号输入端，处理器（1-1）的液晶控制信号输出端与液晶控制模块（1-4）的液晶控制信号输入端相连，处理器（1-1）的键盘控制信号输入端连接键盘控制模块（1-5）的键盘控制信号输出端，处理器（1-1）的频率控制信号的输出端连接频率合成模块（1-6）的频率控制信号输入端；所述液晶控制模块（1-4）的液晶控制信号输出端为所述处理器模块（1）的液晶控制信号输出端，所述数字频率合成模块（1-6）的数字频率信号输出端为处理器模块（1）的数字频率信号输出端，所述键盘控制模块（1-5）的键盘信号输入端为处理器模块（1）的键盘信号输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于所述频率合成模块（1-6）由数字频率合成器（1-6-1）、AM波形数据存储器（1-6-2）、FM波形数据存储器（1-6-3）、ASK波形数据存储器（1-6-4）、PSK波形数据存储器（1-6-5）和任意波形数据存储器(1-6-6)组成；数字频率合成器(1-6-1)的AM波形数据信号输出端与AM波形数据存储器(1-6-2)的信号输入端连接，数字频率合成器(1-6-1)的FM波形数据信号输出端连接FM波形数据存储器(1-6-3)的信号输入端，数字频率合成器(1-6-1)的ASK波形数据信号输出端连接ASK波形数据存储器(1-6-4)的信号输入端，数字频率合成器(1-6-1)的PSK波形数据信号输出端连接PSK波形数据存储器(1-6-5)的信号输入端，任意波形数据存储器(1-6-6)的波形数据信号输入端与数字频率合成器（1-6-1）的任意波形数据信号输出端相连，上述各波形数据存储器的数字信号输出端都连接到处理器模块(1)的数字信号输出端。
4.根据权利要求1所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于所述的数模转换电路（5）采用DACS651A芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于所述的低通滤波器（6）采用π型LC滤波网络。
6.根据权利要求2所述的一种基于SOPC的任意波形信号源装置，其特征在于所述的处理器（1-1）采用32位软处理器Nios II。
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| CN104569020A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 中南大学 | 光电子能谱仪信号源 |
| CN106771419A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-05-31 | 北京航天万源科技有限公司 | 一种大动态高精度传感器接口模拟信号发生装置 |
| WO2018018467A1 (zh) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 东莞市广安电气检测中心有限公司 | 一种电器短路试验测量系统的校准方法 |
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2012
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