一種數(shù)字任意波形發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字任意波形發(fā)生器，包括安裝在普通的PC機(jī)上的用戶控制界面、MCU控制電路、波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊、至少一個(gè)模擬放大和濾波模塊以及為整個(gè)波形發(fā)生器供電的電源模塊，還包括外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊，外調(diào)制信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊產(chǎn)生數(shù)字任意波形和調(diào)制波形，并通過模擬放大和濾波模塊還原成模擬波形；MCU控制電路控制波形發(fā)生和觸發(fā)，并通過LCD顯示模塊、按鍵旋鈕實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高速實(shí)時(shí)硬件波形發(fā)生和調(diào)制，并實(shí)現(xiàn)了更友好的人機(jī)界面，提供了更豐富的功能，同時(shí)也獲得了更高的可靠性和良好的波形參數(shù)。
【專利說明】一種數(shù)字任意波形發(fā)生器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及信號(hào)發(fā)生器領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字任意波形發(fā)生器。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]波形發(fā)生器是一種電子測(cè)量?jī)x器，用于產(chǎn)生電路試驗(yàn)所需的電壓電流波形，在調(diào)試、分析、判斷電路故障的場(chǎng)合都會(huì)使用到波形發(fā)生器。任意波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶定義信號(hào)，并保證高精度、高穩(wěn)定性性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。
[0005]現(xiàn)有的模擬及數(shù)字波形發(fā)生器一般只能產(chǎn)生有限的波形，并不能產(chǎn)生任意波形，不能滿足實(shí)際需要。即使能產(chǎn)生任意波形的數(shù)字波形發(fā)生器也需要事先計(jì)算好，并且存儲(chǔ)在有限的存儲(chǔ)區(qū)中，存儲(chǔ)深度有限，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)硬件波形發(fā)生和實(shí)時(shí)硬件波形調(diào)制。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為提供一種數(shù)字任意波形發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)硬件波形發(fā)生和實(shí)時(shí)硬件波形調(diào)制。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種數(shù)字任意波形發(fā)生器， 包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊、至少一個(gè)模擬放大和濾波模塊以及為整個(gè)波形發(fā)生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機(jī)上，所述PC機(jī)與MCU控制電路相連，所述MCU控制電路與所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連，其特征在于:所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊包括依次相連的FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路、DDR2存儲(chǔ)器和LVDS電平接口 DAC電路。
[0009]進(jìn)一步的，所述數(shù)字任意波形發(fā)生器還包括外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊，所述外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊相連；所述DDR2存儲(chǔ)器和LVDS電平接口DAC電路之間還連接有實(shí)時(shí)硬件波形調(diào)制電路。
[0010]進(jìn)一步的，所述MCU控制電路與波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊通過光電隔離器相連。
[0011]進(jìn)一步的，所述FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路采用超過48bit的相位計(jì)數(shù)器。
[0012]進(jìn)一步的，所述FPGA采用Cordic算法產(chǎn)生正弦波、三角波，并可以產(chǎn)生無限長(zhǎng)度的聞斯白噪聲。
[0013]進(jìn)一步的，所述外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊包括依次相連的模擬信號(hào)調(diào)理電路、自動(dòng)量程米集電路和ADC米集模塊。
[0014]進(jìn)一步的，所述模擬信號(hào)調(diào)制電路采用雙極輸入。
[0015]進(jìn)一步的，所述電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關(guān)電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關(guān)電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0016]進(jìn)一步的，所述MCU控制電路采用ARM9處理器，并采用Linux操作系統(tǒng)。
[0017]進(jìn)一步的，所述MCU控制電路還包括USB主機(jī)接口和/或以太網(wǎng)接口和/或與IXD顯示模塊相連。
[0018]本發(fā)明與傳統(tǒng)波形發(fā)生器相比，通過改進(jìn)上述電路，實(shí)現(xiàn)了高速的實(shí)時(shí)硬件波形發(fā)生和調(diào)制，并實(shí)現(xiàn)了更友好的人機(jī)界面，提供了更豐富的功能，同時(shí)也獲得了更高的可靠性和良好的波形參數(shù)。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)闡述:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中示波器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中示波器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0023]實(shí)施例1:
如圖1所示，一種數(shù)字任意波形發(fā)生器，包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊、兩個(gè)模擬放大和濾波模塊以及為整個(gè)波形發(fā)生器供電的電源模塊，用戶控制界面安裝在普通的PC機(jī)上，PC機(jī)與MCU控制電路通過USB接口進(jìn)行串行通信；MCU控制電路與波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊通過光電隔離器相連，模擬放大和濾波模塊的輸入端與MCU控制電路相連。
[0024]波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊包括依次相連的FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路、DDR2存儲(chǔ)器和LVDS電平接口 DAC電路，采用大容量的DDR2作為主存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)4Gbit深度的任意波形，通過計(jì)算和設(shè)置將大量波形模板預(yù)制在存儲(chǔ)器中，在需要時(shí)可以迅速供用戶調(diào)用，并且采用了超過48bit的相位計(jì)數(shù)器，來進(jìn)行實(shí)時(shí)波形發(fā)生，利用Cordic算法來產(chǎn)生正弦波，三角波，并可以產(chǎn)生無限長(zhǎng)度的高斯白噪聲。
[0025]電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關(guān)電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關(guān)電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0026]MCU控制和顯示電路采用了高速的ARM9處理器，并使用Linux操作系統(tǒng)提高了人機(jī)交互的友好性，并利用LCD彩色液晶作為顯示，提高了交互的信息量和速度，并且充分利用了周邊外設(shè)的現(xiàn)有設(shè)備，包括USB設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高速的計(jì)算和控制。同時(shí)，MCU控制和顯示電路與波形存儲(chǔ)和發(fā)生模塊通過光電隔離器雙向電連接，能使設(shè)備模擬地于大地實(shí)現(xiàn)懸浮，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)多信號(hào)源組合使用。
[0027]實(shí)施例2:
如圖2所示，一種數(shù)字任意波形發(fā)生器，包括外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊、用戶控制界面、MCU控制電路、波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊、兩個(gè)模擬放大和濾波模塊以及為整個(gè)波形發(fā)生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機(jī)上，所述PC機(jī)與MCU控制電路通過USB串行接口進(jìn)行通信，所述MCU控制電路與所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連。
[0028]外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊包括依次相連的模擬信號(hào)調(diào)理電路、自動(dòng)量程采集電路和ADC采集模塊。調(diào)制使用雙極寬范圍輸入，并通過自動(dòng)量程控制，將輸入模擬信號(hào)變化到ADC采集的范圍內(nèi)。
[0029]波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊包括FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路、DDR2存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)硬件波形調(diào)制模塊和LVDS電平接口高速DAC電路。采用大容量的DDR2作為主存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)4Gbit深度的任意波形，通過計(jì)算和設(shè)置將大量波形模板預(yù)制在存儲(chǔ)器中，在需要時(shí)可以迅速供用戶調(diào)用，并且采用了超過48bit的相位計(jì)數(shù)器，來進(jìn)行實(shí)時(shí)波形發(fā)生，利用Cordic算法來產(chǎn)生正弦波，三角波，并可以產(chǎn)生無限長(zhǎng)度的高斯白噪聲。
[0030]電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關(guān)電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關(guān)電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0031]MCU控制和顯示電路采用了高速的ARM9處理器，并使用Linux操作系統(tǒng)提高了人機(jī)交互的友好性，并利用LCD彩色液晶作為顯示，提高了交互的信息量和速度，并且充分利用了周邊外設(shè)的現(xiàn)有設(shè)備，包括USB設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高速的計(jì)算和控制。同時(shí)，MCU控制和顯示電路與波形存儲(chǔ)和發(fā)生模塊通過光電隔離器雙向電連接，能使設(shè)備模擬地于大地實(shí)現(xiàn)懸浮，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)多信號(hào)源組合使用。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字任意波形發(fā)生器，包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊、至少一個(gè)模擬放大和濾波模塊以及為整個(gè)波形發(fā)生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機(jī)上，所述PC機(jī)與MCU控制電路相連，所述MCU控制電路與所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連，其特征在于:所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊包括依次相連的FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路、DDR2存儲(chǔ)器和LVDS電平接口 DAC電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述數(shù)字任意波形發(fā)生器還包括外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊，所述外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與所述波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊相連；所述DDR2存儲(chǔ)器和LVDS電平接口 DAC電路之間還連接有實(shí)時(shí)硬件波形調(diào)制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述MCU控制電路與波形發(fā)生和存儲(chǔ)模塊通過光電隔離器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述FPGA實(shí)時(shí)波形發(fā)生電路采用超過48bit的相位計(jì)數(shù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述FPGA采用Cordic算法產(chǎn)生正弦波、三角波，并可以產(chǎn)生無限長(zhǎng)度的高斯白噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述外調(diào)制信號(hào)調(diào)理模塊包括依次相連的模擬信號(hào)調(diào)理電路、自動(dòng)量程采集電路和ADC采集模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述模擬信號(hào)調(diào)制電路米用雙極輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關(guān)電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關(guān)電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述MCU控制電路采用ARM9處理器，并采用Linux操作系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字任意波形發(fā)生器，其特征在于:所述MCU控制電路還包括按鍵旋鈕和/或以太網(wǎng)接口和/或與LCD顯示模塊相連。
【文檔編號(hào)】H03K3/02GK103633967SQ201310617214
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】郝春華 申請(qǐng)人:青島漢泰電子有限公司