一种信号发生器的制作方法

本实用新型实施例涉及测控技术领域，尤其涉及一种信号发生器。

背景技术：

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用，可以产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

脉宽调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号和直流信号常常用于产品的调光测试，可以按照产品需求控制信号发生器产生相应的测试信号，例如对发光二极管(lightemittingdiode，led)等产品进行调光。

但是，目前市场上的信号发生器体积较大，且需要市电供电才能工作，造成测试人员携带不方便，使用不方便的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例旨在提出一种信号发生器，该信号发生器具有可充电、便携等特点，且能够分别输出直流信号和脉宽调制信号。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种信号发生器，包括：电源管理模块、电压转换模块、电池、控制模块、pwm信号产生模块以及直流信号产生模块；

pwm信号产生模块、直流信号产生模块以及电源管理模块均与电压转换模块电连接；

控制模块分别与电源管理模块、pwm信号产生模块以及直流信号产生模块电连接；

电源管理模块还与电池电连接；

电源管理模块用于向电池充电，以及向控制模块、pwm信号产生模块和直流信号产生模块供电；控制模块用于控制pwm信号产生模块输出pwm信号，以及控制直流信号产生模块输出直流信号。

进一步地，该信号发生器还包括显示屏和按键；

显示屏以及按键均与电源管理模块电连接；

显示屏以及按键均与控制模块电连接。

进一步地，pwm信号产生模块包括：第一电阻、第二电阻、第一运算放大器、数字电位器、第三电阻以及第四电阻；

第一电阻的第一端与控制模块电连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端电连接，第二电阻的第二端接地；

第一运算放大器的同相输入端与第二电阻的第一端电连接；第一运算放大器的反向输入端与第三电阻的第一端电连接，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端电连接，第四电阻的第二端接地；

数字电位器的高电平端与第一运算放大器的输出端电连接；数字电位器的低电平端以及分压输出端均与第一运算放大器的反相输入端电连接；数字电位器的电位控制端、使能端以及脉冲控制端均与控制模块电连接；

第一运算放大器的输出端输出pwm信号。

进一步地，pwm信号产生模块还包括：第五电阻和第一二极管；

第五电阻的第一端与第一运算放大器的输出端电连接，第五电阻的第二端输出pwm信号；第一二极管的阴极与第一运算放大器的输出端电连接，第一二极管的阳极接地。

进一步地，直流信号产生模块包括：第六电阻、第一电容、第二运算放大器、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；

第六电阻的第一端与控制模块电连接，第六电阻的第二端与第二运算放大器的同相输入端电连接；第一电容的第一电极与第二运算放大器的同相输入端电连接，第一电容的第二电极接地；

第二运算放大器的反相输入端与第七电阻的第一端电连接，第七电阻的第二端与第八电阻的第一端电连接，第八电阻的第二端接地；

第九电阻的第一端与第二运算放大器的反相输入端电连接，第九电阻的第二端与第二运算放大器的输出端电连接；

第二运算放大器的输出端输出直流信号。

进一步地，直流信号产生模块还包括：第三运算放大器；

第三运算放大器的同相输入端与第二运算放大器的输出端电连接，第三运算放大器的输出端与第三运算放大器的反相输入端电连接；

第三运算放大器的输出端输出直流信号。

进一步地，直流信号产生模块还包括第十电阻和第二二极管；

第十电阻的第一端与第三运算放大器的输出端电连接，第十电阻的第二端输出直流信号；第二二极管的阴极与第三运算放大器的输出端电连接，第二二极管的阳极接地。

进一步地，直流信号产生模块还包括第二电容和第三电容；

第二电容的第一电极与第二运算放大器的输出端电连接，第二电容的第二电极接地；

第三电容的第一电极与第三运算放大器的输出端电连接，第三电容的第二电极接地。

本实用新型实施例的技术方案，通过电源管理模块向电池充电，以及向控制模块、pwm信号产生模块和直流信号产生模块供电，并通过控制模块控制pwm信号产生模块输出pwm信号，以及控制直流信号产生模块输出直流信号，实现了一种可充电、便携式且能够输出pwm信号和直流信号的信号发生器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的一种信号发生器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的另一种信号发生器的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种pwm信号产生模块的结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种直流信号产生模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型提供的一种信号发生器的结构示意图，如图1所示，该信号发生器10包括：电源管理模块110、电压转换模块120、电池130、控制模块140、pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160，pwm信号产生模块150、直流信号产生模块160以及电源管理模块110均与电压转换模块120电连接，控制模块140分别与电源管理模块110、pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160电连接，电源管理模块110还与电池130电连接。电源管理模块110用于向电池130充电，以及向控制模块140、pwm信号产生模块150和直流信号产生模块160供电。控制模块140用于控制pwm信号产生模块150输出pwm信号，以及控制直流信号产生模块160输出直流信号。

示例性的，电池130可以是锂电池，或其他任意可知的充电电池。电源管理模块110可以包括本领域技术人员任意可知的充电芯片，该信号发生器10可外接电源适配器，利用充电芯片对锂电池进行充电，同时，还可以通过充电芯片向控制模块140进行供电。示例性的，外界电源通过电源管理模块110后可以向外输出5v的电压，以向电池130充电，并为控制模块140提供工作电压。对于pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160而言，一般需要更高的工作电压，因此，可以通过电压转换模块120，将电源管理模块110输出的电压升高。示例性的，电压转换模块120可以包括升压芯片，能够将电源管理模块110输出的5v电压升高至15v，从而为pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160供电。

需要说明的是，当信号发生器10不通过电源适配器外接电源时，则由电池130通过电源管理模块110以及电压转换模块120向相应的用电设备进行供电，提高了信号发生器10的实用性和便携性。

其中，控制模块140可以是本领域技术人员任意可知具有控制功能的芯片，例如微控制单元(micro-controllerunit，mcu)。通过控制模块140可以分别控制pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160输出测试所需要的信号。示例性的，控制模块140可以控制pwm信号产生模块150输出特定幅值、频率以及占空比的pwm信号，还可以控制直流信号产生模块160输出特定电压的直流信号。

本实用新型实施例的技术方案，通过电源管理模块向电池充电，以及向控制模块、pwm信号产生模块和直流信号产生模块供电，并通过控制模块控制pwm信号产生模块输出pwm信号，以及控制直流信号产生模块输出直流信号，实现了一种可充电、便携式且能够输出pwm信号和直流信号的信号发生器。

图2是本实用新型提供的另一种信号发生器的结构示意图，如图2所示，可选的，该信号发生器10还包括显示屏170和按键180，显示屏170以及按键180均与电源管理模块110电连接，显示屏170以及按键180均与控制模块140电连接。

示例性的，显示屏170可以是液晶显示屏或有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)屏幕。按键180则是指用于控制控制模块140的机械键，例如“+”、“-”、确认以及取消等按键，通过按键180可以方便测试人员进行手动设置，当按下对应的按键180后，可以触发控制模块140上不同的触点，从而产生不同的控制命令。例如，可以产生增减输出直流信号的电压大小的命令，以及调节pwm信号幅值、频率和占空比的命令，上述命令所对应的参数设置均可以通过显示屏170得以显示。

下面，针对控制模块140控制pwm信号产生模块150以及直流信号产生模块160向外输出相应信号的具体实现方式作详细说明。

图3是本实用新型提供的一种pwm信号产生模块的结构示意图，如图3所示，可选的，pwm信号产生模块150可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一运算放大器151、数字电位器152、第三电阻r3以及第四电阻r4，第一电阻r1的第一端与控制模块140电连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端电连接，第二电阻r2的第二端接地，第一运算放大器151的同相输入端与第二电阻r2的第一端电连接；第一运算放大器151的反向输入端与第三电阻r3的第一端电连接，第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端电连接，第四电阻r4的第二端接地，数字电位器152的高电平端vh/rh与第一运算放大器151的输出端电连接，数字电位器152的低电平端vl/rl以及分压输出端vw/rw均与第一运算放大器151的反相输入端电连接，数字电位器152的电位控制端v/d、使能端cs以及脉冲控制端inc均与控制模块140电连接，第一运算放大器151的输出端输出pwm信号。

以pwm信号产生模块150输出0-10v任意频率以及占空比的pwm信号为例，图3所示电路的工作原理如下：

首先，控制模块140可以输出pwm信号，该pwm信号经过第一电阻r1和第二电阻r2可以分压出具有固定电压幅值的pwm信号，该具有固定电压幅值的pwm信号进入第一运算放大器151的同相输入端作为标准信号，另外，通过控制模块140可以控制数字电位器152输出不同的电压，再结合第三电阻r3以及第四电阻r4，可将上述标准信号放大不同的倍数，使得第一运算放大器151的输出端可以输出0-10v的pwm信号。具体的，数字电位器152的功能相当于可变电阻，当其电阻最大时，数字电位器的分压大小为高电平端vh/rh至低电平端vl/rl的电压。控制模块140可通过控制自身向数字电位器152的电位控制端v/d输出的电平信号的高低，来控制数字电位器152分压输出端vw/rw输出电压的大小。具体工作过程如下，控制模块140向数字电位器152的使能端cs输出低电平信号，使其处于工作状态，同时，控制模块140向数字电位器152的脉冲控制端inc输出脉冲信号，当下降沿来临时，数字电位器152的分压输出端vw/rw将输出与控制模块140向数字电位器152的电位控制端v/d发送的电平信号相对应的电压。可以理解的，当控制模块140向数字电位器152的电位控制端v/d发送高电平信号时，表明电阻大，数字电位器152分压大；当控制模块140向数字电位器152的电位控制端v/d发送低电平信号时，表明电阻小，数字电位器152分压少。由此，通过具有不同分压能力的数字电位器152、第三电阻r3以及第四电阻r4的分压作用，使得第一运算放大器151能够具有不同的放大倍数，从而使第一运算放大器151输出0-10v不同电压幅值的pwm信号。可以理解的，最终输出的0-10v的pwm信号的频率和占空比与控制模块140输出的pwm信号的频率和占空比一致，因此，可通过调节控制模块140输出的pwm信号的频率和占空比，实现输出不同频率和占空比的0-10v的pwm信号。

在此基础上，继续参见图3，可选的，pwm信号产生模块150还包括第五电阻r5和第一二极管d1，第五电阻r5的第一端与第一运算放大器151的输出端电连接，第五电阻r5的第二端输出pwm信号，第一二极管d1的阴极与第一运算放大器151的输出端电连接，第一二极管d1的阳极接地。

通过设置第五电阻r5和第一二极管d1，可以起到输出保护的作用，防止输出端外接具有更高输出电压的设备时，损坏信号发生器10的内部元器件。

继续参见图3，可选的，pwm信号产生模块150还可以包括第十一电阻r11，第十一电阻r11的第一端与第二电阻r2的第一端电连接，第十一电阻r11的第二端与第一运算放大器151的同相输入端电连接，以起到限流保护的作用。

对于pwm信号产生模块150中元器件的供电，其中，第一运算放大器151由电压转换模块120将电源电压升高后向其供电，连接方式如图3所示，在此不再赘述。数字电位器152一般仅需要5v的工作电压，因此，由电源管理模块110向其供电即可。另外，图3中第四电容c4则起到滤波的作用。

图4是本实用新型提供的一种直流信号产生模块的结构示意图，如图4所示，可选的，直流信号产生模块160包括第六电阻r6、第一电容c1、第二运算放大器161、第七电阻r7、第八电阻r8以及第九电阻r9，第六电阻r6的第一端与控制模块140电连接，第六电阻r6的第二端与第二运算放大器161的同相输入端电连接；第一电容c1的第一电极与第二运算放大器161的同相输入端电连接，第一电容c1的第二电极接地，第二运算放大器161的反相输入端与第七电阻r7的第一端电连接，第七电阻r7的第二端与第八电阻r8的第一端电连接，第八电阻r8的第二端接地，第九电阻r9的第一端与第二运算放大器161的反相输入端电连接，第九电阻r9的第二端与第二运算放大器161的输出端电连接，第二运算放大器161的输出端输出直流信号。

以直流信号产生模块160输出0-10v的直流信号为例，图4所示电路的工作原理如下：首先，控制模块140可以输出pwm信号，该pwm信号经过第六电阻r6和第一电容c1可积分为0-5v之间任意大小的直流信号，该直流信号进入第二运算放大器161的同相输入端作为标准信号，另外，通过合理设置第七电阻r7、第八电阻r8以及第九电阻r9，可将第二运算放大器161的放大倍数设定为放大2倍，从而使第二运算放大器161的输出端输出0-10之间任意大小的直流信号。

在此基础上，继续参见图3，可选的，直流信号产生模块160还可以包括第三运算放大器162，第三运算放大器162的同相输入端与第二运算放大器161的输出端电连接，第三运算放大器162的输出端与第三运算放大器162的反相输入端电连接，第三运算放大器162的输出端输出直流信号。

其中，第三运算放大器162起到电压跟随和隔离保护的作用，由此，第三运算放大器162的输出端同样可以输出0-10之间任意大小的直流信号。

继续参见图4，可选的，直流信号产生模块160还包括第十电阻r10和第二二极管d2，第十电阻r10的第一端与第三运算放大器162的输出端电连接，第十电阻r10的第二端输出直流信号，第二二极管d2的阴极与第三运算放大器162的输出端电连接，第二二极管d2的阳极接地。

通过设置第十电阻r10和第二二极管d2，可以起到输出保护的作用，防止输出端外接具有更高输出电压的设备时，损坏信号发生器10的内部元器件。

继续参见图4，可选的，直流信号产生模块160还包括第二电容c2和第三电容c3，第二电容c2的第一电极与第二运算放大器161的输出端电连接，第二电容c2的第二电极接地，第三电容c3的第一电极与第三运算放大器162的输出端电连接，第三电容c3的第二电极接地。

通过设置第二电容c2和第三电容c3，可以起到滤波的作用，以稳定输出的直流信号。

对于直流信号产生模块160的元器件的供电，第二运算放大器161和第三运算放大器162均由电压转换模块120将电源电压升高后向其供电，连接方式如图4所示，在此不再赘述。可以理解的，图4中第五电容c5同样起到滤波的作用。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。