CN219642109U - 一种多通道信号源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型设计信号源技术，特别是涉及一种多通道信号源系统。所述多通道信号源系统包括：PC上位机；ARM控制器，所述ARM控制器与PC上位机通过RS485通信连接；所述ARM控制器产生数字信号和20路离散信号；波形发生器AD9833，所述波形发生器AD9833为两片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接；数字频率合成器AD9106，所述数字频率合成器AD9106为三片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接。结构简单，通过一个多通道信号源系统就实现了输出脉冲信号的频率调节、相位调节和脉冲宽度调节，以及不同的输出波形。
Description
技术领域
本实用新型设计信号源技术，特别是涉及一种多通道信号源系统。
背景技术
信号源是设备开发、性能测试、维修等环节必不可少的一个重要设备。传统的信号源一方面输出波形固定，功能单一，不能适应各种波形输出需求。在实际应用过程中，如测试平台中，会导致测试平台，需要多个、多种信号源系统来支撑，因此也导致测试平台连接结构复杂，同时易出现模拟电路工作点偏移，测量误差大等缺陷。
实用新型内容
本实用新型提供了一种多通道信号源系统，解决了现有的信号源系统输出波形固定，功能单一的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型实施例公开了，一种多通道信号源系统，所述多通道信号源系统包括：
PC上位机；
ARM控制器，所述ARM控制器与PC上位机通过RS485通信连接；所述ARM控制器产生数字信号和20路离散信号；
波形发生器AD9833，所述波形发生器AD9833为两片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接；
数字频率合成器AD9106，所述数字频率合成器AD9106为三片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接。
进一步的，所述波形发生器AD9833为一路通道，可输出正弦波、三角波和方波。
进一步的，所述数字频率合成器AD9106，可输出4路最高频率为180MHz的可编程信号波形。
进一步的，所述数字频率合成器AD9106，产生2组两相正弦波和2组三相正弦波信号。
进一步的，所述多通道信号源系统还包括功率驱动电路，所述功率驱动电路包括精密运放OPA4227和高压大电流运放PB58组成。
进一步的，所述多通道信号源系统包括：
12路模拟信号通道；
19路数字信号通道，所述19路数字信号通道包括6路调频信号、6路调相信号、6路调宽信号和1路方波信号；
20路离散信号。
进一步的，所述ARM控制器为STM32F429芯片。
本申请实用新型相比现有技术的有益效果：结构简单，通过一个多通道信号源系统就实现了输出脉冲信号的频率调节、相位调节和脉冲宽度调节，以及不同的输出波形。
附图说明
图1是本申请实用新型的结构框图。
图2是本申请实用新型所述AD9106电路结构图。
图3是本申请实用新型所述AD9833电路结构图。
图4是本申请实用新型所述功率驱动电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本申请本实用新型实施例公开了，一种多通道信号源系统，所述多通道信号源系统包括：PC上位机；ARM控制器，所述ARM控制器与PC上位机通过RS485通信连接；所述ARM控制器产生数字信号和20路离散信号；波形发生器AD9833，所述波形发生器AD9833为两片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接；数字频率合成器AD9106，所述数字频率合成器AD9106为三片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接。通过多片高精度可编程波形发生器芯片AD9833和高性能可编程数字频率合成芯片AD9106实现不同波形、频率、相位、脉宽的控制输出，解决了现有的信号源系统输出波形固定，功能单一的技术问题。
如图1-4所示，本申请所述多通道信号源系统，包括PC上位机；ARM控制器，所述ARM控制器选用基于Cortex-M4内核的ARM芯片STM32F429作为主控器件，其最高工作频率高达180MHz。PC上位机通过RS485总线与STM32F429相连上位机根据需要向ARM控制器发送波形的相关命令，通信波特率采用115200bps。ARM控制器接收到有效的命令后，经过内部相关的运算及处理，最终生成波形发生器的控制指令及数据，并通过SPI总线将数据写入波形发生器内部，这样就可以控制AD9833和AD9106根据需要产生相应的波形。所述ARM控制器产生19路数字信号和20路离散信号；其中数字信号包括：6路调频信号、6路调相信号、6路调宽信号及1路方波信号。20路离散信号由20个I/O口构成，可根据上位机发送的指令要求，实时翻转端口逻辑电平。ARM控制器通过485总线接收来自上位机的波形参数，然后调用内部的相关功能模块，实现波形的调整和输出。波形发生器AD9833为两片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接；所述数字频率合成器AD9106为三片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接。同样所有数字信号都要经过功率驱动电路进行幅值的放大。
所述波形发生器AD9833为一路通道，可输出正弦波、三角波和方波。
示例性的，所述数字频率合成器AD9106，可输出4路最高频率为180MHz的可编程信号波形。
示例性的，所述数字频率合成器AD9106，产生2组两相正弦波和2组三相正弦波信号。
示例性的，所述多通道信号源系统还包括功率驱动电路，所述功率驱动电路包括精密运放OPA4227和高压大电流运放PB58组成。
示例性的，所述多通道信号源系统包括：12路模拟信号通道；19路数字信号通道，所述19路数字信号通道包括6路调频信号、6路调相信号、6路调宽信号和1路方波信号；20路离散信号。
示例性的，所述ARM控制器为STM32F429芯片。
示例性的，调频信号基于硬件PWM模块实现，在本设计中开启了6个硬件PWM模块，每个模块工作的时钟频率为20MHz，当STM32F429接收到有效的参数更改命令后，就更改所对应PWM通道的自动重装载值，即而实现输出脉冲信号的频率调节功能。
调相及调宽信号的实现是基于一个高精度的硬件定时器实现，该定时器的定时周期为4us，程序在运行时，每隔4us会产生中断，在中断程序中，记录当前中断的进入次数N，该值间接反映的是角度值及时间值，将其与待设定的角度值及脉冲宽度值进行相关的比较及运算，产生新的控制参数，更新相关功能模块的值，即完成调相、调宽的相应更改。
方波信号由一路高精度的定时器输出产生，方波信号的频率可以通过修改定时器的装载值更改。
在本实用新型的一个实施例中，功率驱动电路由精密运放OPA4227和高电压运放OPA541组成。
示例性的，20路离散信号由20个I/O口构成，可根据上位机发送的指令要求，实时翻转端口逻辑电平。
表1为本申请实用新型交流电源技术要求：
| 序号 | 名称 | 特性描述 |
| 1 | 交流电源1 | 单相正弦，15V，500Hz±1Hz |
| 2 | 交流电源2 | 单相正弦，11V，8KHz±5Hz |
| 3 | 交流电源3 | 两相正弦，12V，500Hz±1Hz；两相相位相差90度 |
| 4 | 交流电源4 | 两相正弦，14.5V，1KHz±3Hz；两相相位相差90度 |
| 5 | 交流电源5 | 三相正弦，18.5V，175±3Hz |
| 6 | 交流电源6 | 三相正弦，52V，500Hz±1Hz |
表2为本申请实用新型调相脉冲技术要求：
表3调频脉冲技术要求：
表4调宽脉冲技术要求：
表5方波信号技术要求：
| 序号 | 名称 | 特性描述 |
| 1 | 方波信号 | 单相方波，幅差9V，263KHz±10Hz |
工作原理及工作过程，根据系统的功能及每组信号的指标要求，本系统选用基于Cortex-M4内核的ARM芯片STM32F429作为主控器件，其最高工作频率高达180MHz。其中模拟信号的产生分别采用了多片高精度可编程波形发生器芯片AD9833和高性能可编程数字频率合成芯片AD9106。
上位机通过RS485总线与STM32F429相连，上位机根据需要向ARM控制器发送波形的相关命令，通信波特率采用115200bps。控制器接收到有效的命令后，经过内部相关的运算及处理，最终生成波形发生器的控制指令及数据，并通过SPI总线将数据写入波形发生器内部，这样就可以控制AD9833和AD9106根据需要产生相应的波形。
AD9833只有一路输出通道，通过SPI接口编程，可实现正弦波、三角波和方波的输出，输出波形最高频率可达12.5MHz,输出波形精度最高可达0.004Hz的分辨率。系统中采用2片AD9833产生2组单相正弦波信号。AD9106是一个12位高精度DAC芯片，可输出4路最高频率达180MHz的可编程信号波形，系统中采用3片AD9106分别产生2组两相正弦波和2组三相正弦波信号。
由波形发生器产生的各路模拟波形，再送给后级的功率驱动电路，使波形信号的幅值达到指标要求。功率驱动电路由精密运放OPA4227和高压大电流运放PB58组成。
19路数字信号和20路离散信号由STM32F429产生输出。其中数字信号包括：6路调频信号、6路调相信号、6路调宽信号及1路方波信号。ARM控制器通过485总线接收来自上位机的波形参数，然后调用内部的相关功能模块，实现波形的调整和输出。具体每部分的实现原理如下所述。
调频信号基于硬件PWM模块实现，在本设计中开启了6个硬件PWM模块，每个模块工作的时钟频率为20MHz,当STM32F429接收到有效的参数更改命令后，就更改所对应PWM通道的自动重装载值，即而实现输出脉冲信号的频率调节功能。
调相及调宽信号的实现是基于一个高精度的硬件定时器实现，该定时器的定时周期为4us，程序在运行时，每隔4us会产生中断，在中断程序中，记录当前中断的进入次数N，该值间接反映的是角度值及时间值，将其与待设定的角度值及脉冲宽度值进行相关的比较及运算，产生新的控制参数，更新相关功能模块的值，即完成调相、调宽的相应更改。
方波信号由一路高精度的定时器输出产生，方波信号的频率可以通过修改定时器的装载值更改。
同样所有数字信号都要经过功率驱动电路进行幅值的放大，当电压等级较低时，功率驱动电路由精密运放OPA4227和高电压运放OPA541组成。
20路离散信号由20个I/O口构成，可根据上位机发送的指令要求，实时翻转端口逻辑电平。
结构简单，一个多通道信号源系统就实现了输出脉冲信号的频率调节、相位调节和脉冲宽度调节，以及不同的输出波形。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种多通道信号源系统，其特征在于，所述多通道信号源系统包括：
PC上位机；
ARM控制器，所述ARM控制器与PC上位机通过RS485通信连接；所述ARM控制器产生数字信号和20路离散信号；
波形发生器AD9833，所述波形发生器AD9833为两片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接；
数字频率合成器AD9106，所述数字频率合成器AD9106为三片，分别与ARM控制器通过SIP通信连接。
2.根据权利要求1所述的多通道信号源系统，其特征在于，所述波形发生器AD9833为一路通道，可输出正弦波、三角波和方波。
3.根据权利要求1所述的多通道信号源系统，其特征在于，所述数字频率合成器AD9106，可输出4路最高频率为180MHz的可编程信号波形。
4.根据权利要求3所述的多通道信号源系统，其特征在于，所述数字频率合成器AD9106，产生2组两相正弦波和2组三相正弦波信号。
5.根据权利要求1-4中任一所述多通道信号源系统，其特征在于，所述多通道信号源系统还包括功率驱动电路，所述功率驱动电路包括精密运放OPA4227和高压大电流运放PB58组成。
6.根据权利要求1所述的多通道信号源系统，其特征在于，所述多通道信号源系统包括：
12路模拟信号通道；
19路数字信号通道，所述19路数字信号通道包括6路调频信号、6路调相信号、6路调宽信号和1路方波信号；
20路离散信号。
7.根据权利要求1所述的多通道信号源系统，其特征在于，所述ARM控制器为STM32F429芯片。
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