CN204408295U

CN204408295U - 一种dds波形发生器

Info

Publication number: CN204408295U
Application number: CN201520192135.2U
Authority: CN
Inventors: 孙群; 陈林林; 张来刚; 葛振民
Original assignee: Liaocheng University
Current assignee: Liaocheng University
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2025-04-01

Abstract

本实用新型提供一种DDS波形发生器，包括控制器，其特征是：所述控制器连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述控制器、D/A转换模块、DDS波形发生模块、幅度调节模块、较整形模块和电器输出模块均连接供电系统。本实用新型简易方便，成本低，利用效率高；输出信号频率误差小、分辨率高、全数字化实现，便于集成，体积小、重量轻、使用方便、工作稳定等优点。

Description

一种DDS波形发生器

技术领域

本实用新型涉及波形发生器领域，具体地讲，涉及一种DDS波形发生器。

背景技术

信号发生器在教学实验中应用广泛，方波和正弦波信号是一种应用极为广泛的信号，通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验、参数测量或教学实验演示。目前，常用的信号发生器普遍存在价格昂贵、功能模式固定、可扩展性差等缺点，在教学实验中，任意函数波形发生编程等功能并不能完全发挥出来，造成极大的资源浪费，急需一种经济型、体积小、能满足常用信号输出，适合教学实验用的信号发生器。

国外大部分著名的仪器公司采用DDS技术研制信号发生器，而国内在这一技术方面的研究较少。尽管部分参考文献讨论了DDS技术，但在产品制造方面，用DDS技术实现的成型信号发生器却非常少。由于DDS技术在波形合成方面的种种优点，以及随着国内电子、电信事业的发展，对信号发生器的要求的不断提高，发明一种基于DDS技术经济型、体积小、精度较高的信号发生器，具有重大的现实意义。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种DDS波形发生器，成本低，具有频率调节，幅度调节的功能。

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：

一种DDS波形发生器，包括控制器，其特征是：所述控制器连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述控制器、D/A转换模块、DDS波形发生模块、幅度调节模块、较整形模块和电器输出模块均连接供电系统。

作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器还连接LCD显示器和键盘。

作为对本技术方案的进一步限定，所述供电系统包括3.3V转换电压转换电路、5V电压转换电路、15V电压转换电路和稳压电路，所述3.3V转换电压转换电路包括芯片AS1117-3.3，所述芯片AS1117-3.3输入端分别连接C18和C21, 所述芯片AS1117-3.3输出端连接电阻R17和电阻R19,所述电阻R17通过电容C16和C17接地，同时，连接DVCC3.3V输出端，所述电阻R19通过电容C22和C23接地，同时，连接AVCC3.3V输出端；所述5V电压转换电路包括芯片A05S05，所述芯片A05S05的引脚3通过电阻R16连接DVCC+5V输出端，所述电阻R16的另一端通过并接的电容C14和C15接地，所述芯片A05S05的引脚3同时通过电阻R18连接AVCC+5V输出端，所述电阻R18另一端通过并接的电容C19和C20接地，所述芯片A05S05的引脚4接地，所述芯片A05S05的引脚5通过电阻R20连接AVCC-5V输出端；所述15V电压转换电路包括芯片A05S15，所述芯片A05S15的引脚1连接5V电源输入端，所述芯片A05S15的引脚1和引脚2之间连接有并接的二极管D3，所述芯片A05S15的引脚2连接保险丝FUSE，所述稳压电路包括芯片AS1117-2.5，所述芯片AS1117-2.5的输出端电阻R24连接稳压输出端VREF, 所述电阻R24的另一端通过并接的电容C35和电容C37接地。

作为对本技术方案的进一步限定，所述DDS波形发生模块采用AD9833。

作为对本技术方案的进一步限定，所述幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634。

作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器采用C8051F系列单片机。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的控制器用于键盘读入、LCD显示、控制正弦波幅度、对DDS波形发生模块进行编程和控制继电器输出模块动作，进行正弦波和方波输出的切换。幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634对AD9833输出的正弦波形和单片机的D/A转换模块输出进行乘法运算，达到对波形进行调幅的目的。将固定幅度的正弦波形经过比较整形模块，可以得到同频率的方波，由继电器输出模块根据控制器的选择将相应波形切换输出。本实用新型简易方便，成本低，利用效率高；输出信号频率误差小、分辨率高、全数字化实现，便于集成，体积小、重量轻、使用方便、工作稳定等优点。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型的5V电压转换电路和15V电压转换电路的电路图。

图3为本实用新型的3.3V的电压转换电路的电路图。

图4为本实用新型的稳压电路的电路图。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1-图4，本实用新型包括控制器，所述控制器连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述控制器、D/A转换模块、DDS波形发生模块、幅度调节模块、较整形模块和电器输出模块均连接供电系统，所述控制器还连接LCD显示器和键盘，其中，LCD显示器、DDS波形发生模块和继电器输出模块采用5V供电电压，键盘采用AVCC+3.3V供电，幅度调节模块采用15V供电电压，比较整形模块连接稳压电路，并采用5V供电电压。

所述供电系统包括3.3V转换电压转换电路、5V电压转换电路、15V电压转换电路和稳压电路，所述3.3V转换电压转换电路包括芯片AS1117-3.3，所述芯片AS1117-3.3输入端分别连接C18和C21, 所述芯片AS1117-3.3输出端连接电阻R17和电阻R19,所述电阻R17通过电容C16和C17接地，同时，连接DVCC3.3V输出端，所述电阻R19通过电容C22和C23接地，同时，连接AVCC3.3V输出端；所述5V电压转换电路包括芯片A05S05，所述芯片A05S05的引脚3通过电阻R16连接DVCC+5V输出端，所述电阻R16的另一端通过并接的电容C14和C15接地，所述芯片A05S05的引脚3同时通过电阻R18连接AVCC+5V输出端，所述电阻R18另一端通过并接的电容C19和C20接地，所述芯片A05S05的引脚4接地，所述芯片A05S05的引脚5通过电阻R20连接AVCC-5V输出端；所述15V电压转换电路包括芯片A05S15，所述芯片A05S15的引脚1连接5V电源输入端，所述芯片A05S15的引脚1和引脚2之间连接有并接的二极管D3，所述芯片A05S15的引脚2连接保险丝FUSE，所述稳压电路包括芯片AS1117-2.5，所述芯片AS1117-2.5的输出端电阻R24连接稳压输出端VREF, 所述电阻R24的另一端通过并接的电容C35和电容C37接地。

3.3V转换电压转换电路和稳压电路采用电容实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路中引入的高频干扰。在5V电压转换电路和15V电压转换电路两个电源模块输出端用电阻和电容组成了低通滤波器，平滑电源输出的尖峰脉冲，减少对后续电路中芯片的干扰。为解决电路中模拟器件和数字器件的相互串扰，将电源分成模拟电源和数字电源，对模拟器件和数字器件分别供电，提高了整个电路的稳定性和抗干扰能力。

5V电压转换电路和15V电压转换电路中还采用了反向保护设计，二极管D3在正常供电时处于截止状态，若电压反接，二极管D3导通，电流从外部电源正端流经保险丝FUSE和二极管D3进入电源负端，由于二极管D3正向电阻极小，此时电流急剧增大烧断保险丝，将电路断开，从而保护内部电路不受损坏。

所述DDS波形发生模块采用AD9833芯片。

所述幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634。

所述控制器采用C8051F系列单片机。

单片机的主要工作是键盘输入、液晶显示、调节正弦波幅度和控制DDS芯片工作状态。单片机首先在液晶屏上显示一些开机信息，然后读出键盘输入的频率、幅度和波形。若有按键输入，则根据输入频率计算出频率控制字，并对AD9833芯片进行编程，使AD9833芯片产生出相应频率的正弦波形；根据输入幅度调整单片机的D/A输出电压，从而控制正弦波的幅度，并将频率、幅度保存在单片机内部FLASH空间中，防止数据丢失。若没有键盘输入时，则系统默认输出1V、1HZ正弦波或1HZ方波。若工作过程中发生看门狗复位或时钟丢失检测器复位，则读出上次工作时保存的频率、幅度值，恢复复位前的工作状态。使使用者感觉到系统已经复位。

AD9833芯片是可编程DDS信号发生器，内部两个28位频率寄存器，两个12位相位寄存器，工作时需先写入16bits工作模式命令字，确定工作状态并选中频率寄存器和相位寄存器，然后写入一个或两个字频率控制字，控制输出频率，写入相位控制字，DDS信号发生器就可以根据模式控制字输出相应的波形，频率由频率寄存器的值确定，相位由相位寄存器的值确定。

键盘扫描使用定时器T0的10ms中断实现，并根据重复进入中断的次数来实现键盘消抖，在定时器里实现模式切换、数据增、数据减、待调数据左移和右移等操作。在不同的模式下，能够限定输入数据的范围，防止输入超出范围。若连续超出7秒无键盘动作，则自动退出调频或调幅模式，返回正常波形发生状态。

在不同模式下，LCD显示器必须显示不同的界面，以方便用户使用。正弦波发生状态下，若为正常波形发生模式，则关闭液晶的光标和字符闪烁，并在第一行显示当前幅度，第二行显示当前频率，高位为0不显示。若为正弦波调频模式，开启光标和字符闪烁，默认调节最低一位数据，通过左移右移键调整，最低位右移则将光标移至最高位，最高位左移将光标移至最低位。通过加减键调节数据大小，若调节最高位，大小有所限定，只能再0和1取值，幅度到不了10V，频率不能设定大于20MHZ的值。正弦波调幅模式，情况与调频模式相同。

本实用新型包括波形发生器、键盘输入、两种波形发生状态下的LCD显示等模块。波形发生器模块软件设计中，根据键盘输入的频率计算出频率控制字，根据时序一次写入工作模式命令、频率控制字、相位控制字等；键盘输入采用定时器实现，根据按键分别进行不同的处理，并有数据范围限定和键盘消抖功能；LCD显示器根据不同波形状态和模式显示相应的界面，方便用户使用，控制器控制继电器输出模块动作，进行正弦波和方波输出切换。

Claims

1.一种DDS波形发生器，包括控制器，其特征是：所述控制器连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述控制器、D/A转换模块、DDS波形发生模块、幅度调节模块、较整形模块和电器输出模块均连接供电系统。

2.根据权利要求1所述的DDS波形发生器，其特征是：所述控制器还连接LCD显示器和键盘。

3.根据权利要求1所述的DDS波形发生器，其特征是：所述供电系统包括3.3V转换电压转换电路、5V电压转换电路、15V电压转换电路和稳压电路，所述3.3V转换电压转换电路包括芯片AS1117-3.3，所述芯片AS1117-3.3输入端分别连接电容C18和C21, 所述芯片AS1117-3.3输出端连接电阻R17和电阻R19,所述电阻R17通过电容C16和C17接地，同时，连接DVCC3.3V输出端，所述电阻R19通过电容C22和C23接地，同时，连接AVCC3.3V输出端；所述5V电压转换电路包括芯片A05S05，所述芯片A05S05的引脚3通过电阻R16连接DVCC+5V输出端，所述电阻R16的另一端通过并接的电容C14和C15接地，所述芯片A05S05的引脚3同时通过电阻R18连接AVCC+5V输出端，所述电阻R18另一端通过并接的电容C19和C20接地，所述芯片A05S05的引脚4接地，所述芯片A05S05的引脚5通过电阻R20连接AVCC-5V输出端；所述15V电压转换电路包括芯片A05S15，所述芯片A05S15的引脚1连接5V电源输入端，所述芯片A05S15的引脚1和引脚2之间连接有并接的二极管D3，所述芯片A05S15的引脚2连接保险丝FUSE，所述稳压电路包括芯片AS1117-2.5，所述芯片AS1117-2.5的输出端电阻R24连接稳压输出端VREF, 所述电阻R24的另一端通过并接的电容C35和电容C37接地。

4.根据权利要求1所述的DDS波形发生器，其特征是：所述DDS波形发生模块采用AD9833芯片。

5.根据权利要求1所述的DDS波形发生器，其特征是：所述幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634。

6.根据权利要求1所述的DDS波形发生器，其特征是：所述控制器采用C8051F系列单片机。