專利名稱：一種新型的基于數(shù)字信號處理器的電壓波形發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子測試儀器，特別是一種基于數(shù)字信號處理器的電壓波形 發(fā)生器。
背景技術：
目前，在電子測試儀器領域，波形發(fā)生電路的設計主要是采用運算放大器加分立 元件來實現(xiàn)，實現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波、方波和三角波。工作原理也相對簡單首 先是產(chǎn)生正弦波，然后通過波形變換實現(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?。通過改變電路的具體參數(shù)可以實現(xiàn)頻率、幅度和占空比的改 變。基于這種方式設計的波形發(fā)生電路需要對所用元器件進行嚴格的篩選，以提高電路輸 出波形的精度和穩(wěn)度。后來，隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了單片集成的函數(shù)信號發(fā)生器， 外加少量的電阻和電容就可以實現(xiàn)特定波形的輸出，但功能齊全的函數(shù)信號發(fā)生器芯片價 格昂貴。當然，也有采用基于單片機原理的波形發(fā)生電路，但單片機運算性能有限，生成波 形的質量和頻率范圍并不盡如人意。
發(fā)明內容為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種精度高、穩(wěn)定性好、價格 低廉的基于數(shù)字信號處理器的電壓波形發(fā)生器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下一種基于數(shù)字信號處理器的電 壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號處理器、數(shù)字量/模擬量轉化電路、模擬調理電路、電壓偏置 電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機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)字信號處理器、數(shù)字量/模擬量轉化電路、模擬調理電路和輸出放大電路的 輸入端連接，所述的人機交互界面與數(shù)字信號處理器之間采用IO管腳直接連接，所述的電 壓偏置電路的輸出端與模擬調理電路的另一個輸入端連接；所述的模擬調理電路包括運算 放大電路和加法器；所述的電源模塊的輸出端分別與數(shù)字信號處理器、數(shù)字量/模擬量轉 化電路、模擬調理電路、電壓偏置電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機交互界面中的芯 片電源管腳連接；所述的數(shù)字信號處理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。本實用新型所述的輸入接口電路與數(shù)字信號處理器之間采用IO管腳和AD管腳相 連接。本實用新型所述的數(shù)字量/模擬量轉化電路采用TI公司的TLV5638芯片，所述的 輸出放大電路包括運算放大器0PA551芯片，所述的人機交互界面采用圖形點陣液晶顯示 模塊 LCM12864M。本實用新型所述的輸入接口電路包括選擇輸出相應電壓波形的選擇按鍵開關和 用來調節(jié)輸出波形頻率和幅值的電位器。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果1、由于本實用新型所述的數(shù)字信號處理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片，該芯片為32位定點處理器，且硬件支持IQ格式的浮點運算。基于該處理器強大的數(shù)學運 算能力，本實用新型可以實現(xiàn)對輸出波形頻率和幅值的精確控制，從而達到精度高的目的。2、由于本實用新型整個控制過程都采用數(shù)字信號處理，避免了傳統(tǒng)技術中電阻、 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、本實用新型電路拓撲結構簡單，芯片數(shù)量較少，但可以實現(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，價格低廉。
本實用新型共有2張附圖，其中圖1是基于數(shù)字信號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)字信號處理器，2、數(shù)字量/模擬量轉化電路，3、模擬調理電路，4、電壓 偏置電路，5、輸出放大電路，6、輸入接口電路，7、人機交互界面，8、電源模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行進一步地描述。如圖1-2所示，一種基于數(shù)字信 號處理器的電壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號處理器1、數(shù)字量/模擬量轉化電路2、模擬調理 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)字信號處理器1、數(shù)字量/模擬量轉化電路2、模 擬調理電路3和輸出放大電路5的輸入端連接，所述的人機交互界面7與數(shù)字信號處理器 1之間采用IO管腳直接連接，所述的電壓偏置電路4的輸出端與模擬調理電路3的另一個 輸入端連接；所述的模擬調理電路3包括運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)字信號處理器1、數(shù)字量/模擬量轉化電路2、模擬調理電路3、電壓偏置電路 4、輸出放大電路5、輸入接口電路6、人機交互界面7中的芯片電源管腳連接；所述的數(shù)字信 號處理器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包括運算放大器0PA551芯片，所述的人機交互界面7 采用圖形點陣液晶顯示模塊LCM12864M。所述的輸入接口電路6包括選擇輸出相應電壓波 形的選擇按鍵開關和用來調節(jié)輸出波形頻率和幅值的電位器。本實用新型的工作原理如下數(shù)字信號處理器1根據(jù)用戶的頻率、幅值和波形要求生成1024點離散數(shù)值或者 更多點的數(shù)值，并將該離散數(shù)值通過SPI接口送入數(shù)字量/模擬量轉化電路2 ；數(shù)字量/模 擬量轉化電路2提供兩路模擬量的輸出，其在快速模式下電壓建立時間為1 μ s，可以提供 很高的波形刷新速率；模擬調理電路3由運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的基準電源經(jīng)運算放大器IC5的反向縮小作用，得到-IV的偏置 用恒定電壓。數(shù)字量/模擬量轉化電路2的輸出電壓是只有正向變化的，無法提供負電壓 輸出，所以，該輸出經(jīng)運算放大器IC2A的電壓跟隨作用之后，和-IV的偏置用恒定電壓一起 做加法運算。加法運算電路由電阻R2、R3和運算放大器IC2B—起構成，從加法電路輸出就 可以得到負電壓值了。加法電路的輸出經(jīng)運算放大器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動能力，在輸出側增加輸出放大電路5，輸出放大電路5可以提供最 大200mA的輸出電流能力。本實用新型的輸入接口電路6包括相應的選擇按鍵開關和電位器。選擇按鍵開關 可以選擇輸出相應的電壓波形；電位器用來調節(jié)輸出的波形頻率、幅值等。本實用新型的人機交互界面7用來顯示當前用戶調節(jié)的波形選擇、頻率和幅值等 信息。本實用新型具有頻率精度高、調節(jié)范圍廣和可靠性高等特點，是一種集經(jīng)濟性與 實用性為一體的新型電子測試儀器。
權利要求1.一種基于數(shù)字信號處理器的電壓波形發(fā)生器，其特征在于包括數(shù)字信號處理器 (1)、數(shù)字量/模擬量轉化電路(2)、模擬調理電路(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)字信號處理器(1)、數(shù)字量/模擬量轉化電路(2)、模擬調理電路(3)和輸出 放大電路(5)的輸入端連接，所述的人機交互界面(7)與數(shù)字信號處理器(1)之間采用IO 管腳直接連接，所述的電壓偏置電路(4)的輸出端與模擬調理電路(3)的另一個輸入端連 接；所述的模擬調理電路(3)包括運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)字信號處理器(1)、數(shù)字量/模擬量轉化電路(2)、模擬調理電路(3)、電壓偏置電 路(4)、輸出放大電路(5)、輸入接口電路(6)、人機交互界面(7)中的芯片電源管腳連接； 所述的數(shù)字信號處理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于數(shù)字信號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)字信號處理器⑴之間采用IO管腳和AD管腳相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于數(shù)字信號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)包括運算放大器0PA551芯片，所述的人機交互界面(7)采用圖形點陣液晶顯示模塊 LCM12864M。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于數(shù)字信號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)包括選擇輸出相應電壓波形的選擇按鍵開關和用來調節(jié)輸出波 形頻率和幅值的電位器。
專利摘要本實用新型公開了一種基于數(shù)字信號處理器的電壓波形發(fā)生器，包括數(shù)字信號處理器、數(shù)字量/模擬量轉化電路、模擬調理電路、電壓偏置電路、輸出放大電路、輸入接口電路、人機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)字信號處理器、數(shù)字量/模擬量轉化電路、模擬調理電路和輸出放大電路的輸入端連接；所述的數(shù)字信號處理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。由于本實用新型的數(shù)字信號處理器具有強大的數(shù)學運算能力，可以實現(xiàn)對輸出波形頻率和幅值的精確控制，從而達到精度高的目的。本實用新型整個控制過程都采用數(shù)字信號處理，避免了傳統(tǒng)技術中電阻、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G01R1/28GK201780314SQ20102029241
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者姜磊, 張磊, 馬晨普 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心