專利名稱：一種新型的基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子測試儀器，特別是一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形 發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，在電子測試儀器領(lǐng)域，波形發(fā)生電路的設(shè)計(jì)主要是采用運(yùn)算放大器加分立 元件來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波、方波和三角波。工作原理也相對(duì)簡單首 先是產(chǎn)生正弦波，然后通過波形變換實(shí)現(xiàn)方波和三角波，即正弦波通過比較器產(chǎn)生方波、 方波經(jīng)過積分器變?yōu)槿遣āＭㄟ^改變電路的具體參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)頻率、幅度和占空比的改 變。基于這種方式設(shè)計(jì)的波形發(fā)生電路需要對(duì)所用元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，以提高電路輸 出波形的精度和穩(wěn)度。后來，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了單片集成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器， 外加少量的電阻和電容就可以實(shí)現(xiàn)特定波形的輸出，但功能齊全的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器芯片價(jià) 格昂貴。當(dāng)然，也有采用基于單片機(jī)原理的波形發(fā)生電路，但單片機(jī)運(yùn)算性能有限，生成波 形的質(zhì)量和頻率范圍并不盡如人意。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型要設(shè)計(jì)一種精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格 低廉的基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電 壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路、模擬調(diào)理電路、電壓偏置 電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機(jī)交互界面及電源模塊，所述的輸入接口電路的輸 出端依次與數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路、模擬調(diào)理電路和輸出放大電路的 輸入端連接，所述的人機(jī)交互界面與數(shù)字信號(hào)處理器之間采用IO管腳直接連接，所述的電 壓偏置電路的輸出端與模擬調(diào)理電路的另一個(gè)輸入端連接；所述的模擬調(diào)理電路包括運(yùn)算 放大電路和加法器；所述的電源模塊的輸出端分別與數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn) 化電路、模擬調(diào)理電路、電壓偏置電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機(jī)交互界面中的芯 片電源管腳連接；所述的數(shù)字信號(hào)處理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。本實(shí)用新型所述的輸入接口電路與數(shù)字信號(hào)處理器之間采用IO管腳和AD管腳相 連接。本實(shí)用新型所述的數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路采用TI公司的TLV5638芯片，所述的 輸出放大電路包括運(yùn)算放大器0PA551芯片，所述的人機(jī)交互界面采用圖形點(diǎn)陣液晶顯示 模塊 LCM12864M。本實(shí)用新型所述的輸入接口電路包括選擇輸出相應(yīng)電壓波形的選擇按鍵開關(guān)和 用來調(diào)節(jié)輸出波形頻率和幅值的電位器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果1、由于本實(shí)用新型所述的數(shù)字信號(hào)處理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片，該芯片為32位定點(diǎn)處理器，且硬件支持IQ格式的浮點(diǎn)運(yùn)算?；谠撎幚砥鲝?qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn) 算能力，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形頻率和幅值的精確控制，從而達(dá)到精度高的目的。2、由于本實(shí)用新型整個(gè)控制過程都采用數(shù)字信號(hào)處理，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中電阻、 電容或電感等因溫度變化產(chǎn)生數(shù)值的偏移，所以穩(wěn)定性好。3、本實(shí)用新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，芯片數(shù)量較少，但可以實(shí)現(xiàn)任意波形和寬頻率 范圍的波形輸出，相比現(xiàn)有市場產(chǎn)品，價(jià)格低廉。

本實(shí)用新型共有2張附圖，其中圖1是基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器的示意圖。圖2是基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器的電路原理圖。圖中1、數(shù)字信號(hào)處理器，2、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路，3、模擬調(diào)理電路，4、電壓 偏置電路，5、輸出放大電路，6、輸入接口電路，7、人機(jī)交互界面，8、電源模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-2所示，一種基于數(shù)字信 號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號(hào)處理器1、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2、模擬調(diào)理 電路3、電壓偏置電路4、輸出放大電路5、輸入接口電路6、人機(jī)交互界面7及電源模塊8， 所述的輸入接口電路6的輸出端依次與數(shù)字信號(hào)處理器1、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2、模 擬調(diào)理電路3和輸出放大電路5的輸入端連接，所述的人機(jī)交互界面7與數(shù)字信號(hào)處理器 1之間采用IO管腳直接連接，所述的電壓偏置電路4的輸出端與模擬調(diào)理電路3的另一個(gè) 輸入端連接；所述的模擬調(diào)理電路3包括運(yùn)算放大電路和加法器；所述的電源模塊8的輸 出端分別與數(shù)字信號(hào)處理器1、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2、模擬調(diào)理電路3、電壓偏置電路 4、輸出放大電路5、輸入接口電路6、人機(jī)交互界面7中的芯片電源管腳連接；所述的數(shù)字信 號(hào)處理器1采用TI公司的TMS320F2812芯片。所述的輸入接口電路6與數(shù)字信號(hào)處理器 1之間采用IO管腳和AD管腳相連接。所述的數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2采用TI公司的 TLV5638芯片，所述的輸出放大電路5包括運(yùn)算放大器0PA551芯片，所述的人機(jī)交互界面7 采用圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊LCM12864M。所述的輸入接口電路6包括選擇輸出相應(yīng)電壓波 形的選擇按鍵開關(guān)和用來調(diào)節(jié)輸出波形頻率和幅值的電位器。本實(shí)用新型的工作原理如下數(shù)字信號(hào)處理器1根據(jù)用戶的頻率、幅值和波形要求生成1024點(diǎn)離散數(shù)值或者 更多點(diǎn)的數(shù)值，并將該離散數(shù)值通過SPI接口送入數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2 ；數(shù)字量/模 擬量轉(zhuǎn)化電路2提供兩路模擬量的輸出，其在快速模式下電壓建立時(shí)間為1 μ s，可以提供 很高的波形刷新速率；模擬調(diào)理電路3由運(yùn)算放大電路和加法器電路組成；電壓偏置電路4 將來自于電源模塊83. 3V的基準(zhǔn)電源經(jīng)運(yùn)算放大器IC5的反向縮小作用，得到-IV的偏置 用恒定電壓。數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路2的輸出電壓是只有正向變化的，無法提供負(fù)電壓 輸出，所以，該輸出經(jīng)運(yùn)算放大器IC2A的電壓跟隨作用之后，和-IV的偏置用恒定電壓一起 做加法運(yùn)算。加法運(yùn)算電路由電阻R2、R3和運(yùn)算放大器IC2B—起構(gòu)成，從加法電路輸出就 可以得到負(fù)電壓值了。加法電路的輸出經(jīng)運(yùn)算放大器IC3A反向放大，就可以得到需要幅值和頻率的輸出電壓波形，包括正弦波、三角波、方波和脈沖波等周期性電壓波形。為了提高 輸出電壓波形的電流驅(qū)動(dòng)能力，在輸出側(cè)增加輸出放大電路5，輸出放大電路5可以提供最 大200mA的輸出電流能力。本實(shí)用新型的輸入接口電路6包括相應(yīng)的選擇按鍵開關(guān)和電位器。選擇按鍵開關(guān) 可以選擇輸出相應(yīng)的電壓波形；電位器用來調(diào)節(jié)輸出的波形頻率、幅值等。本實(shí)用新型的人機(jī)交互界面7用來顯示當(dāng)前用戶調(diào)節(jié)的波形選擇、頻率和幅值等 信息。本實(shí)用新型具有頻率精度高、調(diào)節(jié)范圍廣和可靠性高等特點(diǎn)，是一種集經(jīng)濟(jì)性與 實(shí)用性為一體的新型電子測試儀器。
權(quán)利要求1.一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器 (1)、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路(2)、模擬調(diào)理電路(3)、電壓偏置電路(4)、輸出放大電路 (5)、輸入接口電路(6)、人機(jī)交互界面(7)及電源模塊(8)，所述的輸入接口電路(6)的輸 出端依次與數(shù)字信號(hào)處理器(1)、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路(2)、模擬調(diào)理電路(3)和輸出 放大電路(5)的輸入端連接，所述的人機(jī)交互界面(7)與數(shù)字信號(hào)處理器(1)之間采用IO 管腳直接連接，所述的電壓偏置電路(4)的輸出端與模擬調(diào)理電路(3)的另一個(gè)輸入端連 接；所述的模擬調(diào)理電路(3)包括運(yùn)算放大電路和加法器；所述的電源模塊(8)的輸出端 分別與數(shù)字信號(hào)處理器(1)、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路(2)、模擬調(diào)理電路(3)、電壓偏置電 路(4)、輸出放大電路(5)、輸入接口電路(6)、人機(jī)交互界面(7)中的芯片電源管腳連接； 所述的數(shù)字信號(hào)處理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，其特征在于 所述的輸入接口電路(6)與數(shù)字信號(hào)處理器⑴之間采用IO管腳和AD管腳相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，其特征在于 所述的數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路(2)采用TI公司的TLV5638芯片，所述的輸出放大電路 (5)包括運(yùn)算放大器0PA551芯片，所述的人機(jī)交互界面(7)采用圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊 LCM12864M。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，其特征在于 所述的輸入接口電路(6)包括選擇輸出相應(yīng)電壓波形的選擇按鍵開關(guān)和用來調(diào)節(jié)輸出波 形頻率和幅值的電位器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于數(shù)字信號(hào)處理器的電壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路、模擬調(diào)理電路、電壓偏置電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機(jī)交互界面及電源模塊，所述的輸入接口電路的輸出端依次與數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)化電路、模擬調(diào)理電路和輸出放大電路的輸入端連接；所述的數(shù)字信號(hào)處理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。由于本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)處理器具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形頻率和幅值的精確控制，從而達(dá)到精度高的目的。本實(shí)用新型整個(gè)控制過程都采用數(shù)字信號(hào)處理，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中電阻、電容或電感等因溫度變化產(chǎn)生數(shù)值的偏移，所以穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)G01R1/28GK201780314SQ20102029241
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者姜磊, 張磊, 馬晨普 申請(qǐng)人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心