一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器的制造方法

文档序号:10745442阅读:657来源:国知局
一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,包括单片机、模拟电子开关和MAX038芯片;所述MAX038芯片具有第一波形选择端、第二波形选择端、占空比调整端和信号输出端;模拟电子开关的第一输入输出口I01与电节点A相连接;模拟电子开关的第二输入输出口I02与电节点B相连接;模拟电子开关的第三输入输出口I03与电节点C相连接;模拟电子开关的第四输入输出口I04与电节点D相连接;模拟电子开关的公共端COM与MAX038芯片的占空比调整端相连接;模拟电子开关的数控选通端与单片机的输出口相连接。本实用新型具有信号占空比选择灵活,能产生具有各种占空比的信号的优点。
【专利说明】
一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种函数信号发生器,具体是一种基于模拟电子开关实现输出信号占空比调节的函数信号发生器,属于信号发生与控制技术领域。
【背景技术】
[0002]函数信号发生器系统能产生某些特定的周期性时间函数波形(常见的有正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从微赫级到上百兆赫,在电子测量领域有着广泛的应用。
[0003]函数信号发生器芯片是常见的实现函数信号发生器的核心部件,如L8038,BA205等器件应用都非常广泛,但是它们的功能较少,精度不高,频率上限只有3000KHz,无法产生更高频率的信号,套接方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者相互影响。
[0004]美国Maxim公司生产的MAX038芯片逐渐得到更多的应用,采用该芯片设计函数信号发生器不但设计简单,可以生成同一频率信号的各种波形信号,而且能以最少的外部元件构成多波形信号发生器,但是现有技术中采用AX038芯片实现的函数信号发生器通常占空比固定为50%,或者需要通过多个挡位开关实现手动调节:MAX038芯片7号引脚为占空比调整端,调整该端口电压,即可实现输出波形占空比15%?85%调整,现有技术中通常是通过多个拨码开关实现MAX038芯片7号引脚电压的选择(通过一个拨码开关控制某具有特定电压的电节点与MAX038芯片7号引脚的通断),一个拨码开关对应一个具有特定电压的电节点,显然这会导致电路复杂,并且由于不能设置太多的挡位开关,因此信号占空比选择有限,不能产生具有各种占空比的信号。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的上述不足,本实用新型的目的是怎样提供一种信号占空比选择灵活,能产生具有各种占空比信号的函数信号发生器。
[0006]为了实现上述目的,本实用新型采用了以下的技术方案。
[0007]—种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,其特征在于:包括单片机、模拟电子开关和MAX038芯片;
[0008]所述MAX038芯片具有第一波形选择端、第二波形选择端、占空比调整端和信号输出立而;
[0009 ] 第一电阻RI的一端与电源VCC相连接,第一电阻RI的另一端与第二电阻R2的一端相连接,连接电节点记为电节点A,第二电阻R2的另一端接地;
[0010] 第三电阻R3的一端与电源VCC相连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连接,连接电节点记为电节点B,第四电阻R4的另一端接地;
[0011 ] 第五电阻R5的一端与电源VCC相连接,第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端相连接,连接电节点记为电节点C,第六电阻R6的另一端接地;
[0012]第七电阻R7的一端与电源VCC相连接,第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端相连接,连接电节点记为电节点D,第八电阻R8的另一端接地;
[0013]模拟电子开关的第一输入输出口1l与电节点A相连接;模拟电子开关的第二输入输出口 1 2与电节点B相连接;模拟电子开关的第三输入输出口 1 3与电节点C相连接;模拟电子开关的第四输入输出口 104与电节点D相连接;
[0014]模拟电子开关的公共端COM与MAX038芯片的占空比调整端相连接;模拟电子开关的数控选通端与单片机的输出口相连接。
[0015]进一步的,所述MAX038芯片的信号输出端与放大滤波电路的输入端相连接。
[0016]更进一步的,所述MAX038芯片的第一波形选择端和第二波形选择端均与单片机的输出纟而相连接。
[0017]相比现有技术,本实用新型具有如下优点:
[0018]本实用新型中第一电阻Rl的一端与电源VCC相连接,第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端相连接,连接电节点记为电节点A,第二电阻R2的另一端接地,因此电节点A电位由第一电阻Rl和第二电阻R2之间的电阻值之比决定,类似的电节点B至电节点D的电位值也能得到确定,而模拟电子开关则可以在单片机输出的选通信号的控制下将电节点Α、电节点B、电节点C和电节点D的任一电节点与模拟电子开关的公共端连通,从而ΜΑΧ038芯片的占空比调整端的电压可以得到调节,ΜΑΧ038芯片的占空比调整端的电压大小直接决定了本实用新型输出信号的占空比,综上所述,本实用新型通过单片机发送选通信号给模拟电子开关的数控选通端即可实现对函数信号发生器输出信号占空比的控制,与现有技术中通过挡位开关选择不同的ΜΑΧ038芯片占空比调整端电压的现状相比,本实用新型具有信号占空比选择灵活,能产生具有各种占空比信号的优点。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的电路结构图;
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0021]如图1所示,一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,包括单片机、模拟电子开关和ΜΑΧ038芯片;
[0022]ΜΑΧ038芯片能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波信号。其主要特点在于:频率范围从0.1Hz?20MHz,最高可达40MHz,各种波形的输出幅度均为2V (峰峰值);占空比调节范围宽,占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是15%?85%;波形失真小,正弦波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%;采用±5V双电源供电,允许有5%变化范围,电源电流为80mA,典型功耗400mW,工作温度范围为O?70°C。
[0023]MAX038芯片具有第一波形选择端、第二波形选择端、占空比调整端和信号输出端;其中,MAX038芯片7号引脚为占空比调整端,调整该端口电压,即可实现输出波形占空比15%?85%调整,当该端口电压为O时,输出波形占空比为50%。
[0024]模拟电子开关采用⑶4051芯片。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关,有A、B和C三个二进制数控选通端,CD4051具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5?20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号三位二进制信号可以选通8通道中的一个通道,连接该输入端至公共端。
[0025]单片机采用普通单片机即可。
[0026]具体电路连接关系是:
[0027]第一电阻Rl的一端与电源VCC相连接,第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端相连接,连接电节点记为电节点A,第二电阻R2的另一端接地;
[0028]第三电阻R3的一端与电源VCC相连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连接,连接电节点记为电节点B,第四电阻R4的另一端接地;
[0029]第五电阻R5的一端与电源VCC相连接,第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端相连接,连接电节点记为电节点C,第六电阻R6的另一端接地;
[0030]第七电阻R7的一端与电源VCC相连接,第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端相连接,连接电节点记为电节点D,第八电阻R8的另一端接地;
[0031 ]模拟电子开关的第一输入输出口 1l与电节点A相连接;模拟电子开关的第二输入输出口 1 2与电节点B相连接;模拟电子开关的第三输入输出口 1 3与电节点C相连接;模拟电子开关的第四输入输出口 104与电节点D相连接;
[0032]模拟电子开关的公共端COM与MAX038芯片的占空比调整端相连接;模拟电子开关的数控选通端与单片机的输出口相连接。
[0033]由于MAX038的各种输出波形的峰峰幅值均为2V,为了适合不同应用场合,为其添加一级放大滤波电路,MAX038芯片的信号输出端与放大滤波电路的输入端相连接。
[0034]为了实现各种输出波形选择,MAX038芯片的第一波形选择端和第二波形选择端均与单片机的输出端相连接。
[0035]本实用新型工作原理如下:
[0036]单片机通过其输出口向模拟电子开关的数控选通端(A、B和C三个二进制数控选通端)发送选通信号可以分别选中第一输入输出口 1l、第二输入输出口 102和第三输入输出口 103,被选中的输入输出口被连接到公共端C0M,例如当A、B和C信号为000时,第一输入输出口 1l被选中,连接到公共端C0M,当A、B和C信号为001时,第二输入输出口 102被选中,连接到公共端COM。
[0037]第一电阻Rl的一端与电源VCC相连接,第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端相连接,连接电节点记为电节点A,第二电阻R2的另一端接地,因此电节点A电位由第一电阻Rl和第二电阻R2之间的电阻值之比决定(串联电阻分压),类似的电节点B至电节点D的电位值也能得到确定,而模拟电子开关则可以在单片机输出的选通信号的控制下将电节点A、电节点B、电节点C和电节点D的任一电节点与模拟电子开关的公共端连通(原理如前所述),从而MAX038芯片的占空比调整端的电压可以得到调节,MAX038芯片的占空比调整端的电压大小直接决定了本实用新型输出信号的占空比,综上,只要恰当设置各电阻之间的比值即可实现各种占空比挡位选择。
[0038]当然,如图1所示,也可以设置更多路数的串联电阻(例如8路)使得可选择挡位更多,如果8路挡位仍然不满足需求,则可设置另一片或者多片模拟电子开关,所有模拟电子开关在电路中的连接方式均相同。
[0039]单片机还可以通过与之连接的上位机来发送控制参数实现模拟电子开关的控制,或者如图1所示通过两个与单片机输入口相连接的按键来实调压电路输出电压调整(单片机接收到按键产生的电平后通过向模拟电子开关的数控选通端发送控制信号,当然按键按下的次数与模拟电子开关的数控选通端数据大小之间存在一个对应关系,比如按一次数据的值增大I或者减小I)。总之输出信号的占空比可以实现数字化调整,而不是只能依靠手动控制的拨码开关。
[0040]此外本实用新型的波形选择可以通过MAX038芯片具有第一波形选择端和第二波形选择端的电位来实现。第一波形选择端和第二波形选择端均与单片机的输出端相连接以实现获取电平值,当然也可以通过拨码开关控制实现。
[0041]最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,其特征在于:包括单片机、模拟电子开关和MAX038芯片; 所述MAX038芯片具有第一波形选择端、第二波形选择端、占空比调整端和信号输出端;第一电阻Rl的一端与电源VCC相连接,第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端相连接,连接电节点记为电节点A,第二电阻R2的另一端接地; 第三电阻R3的一端与电源VCC相连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连接,连接电节点记为电节点B,第四电阻R4的另一端接地; 第五电阻R5的一端与电源VCC相连接,第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端相连接,连接电节点记为电节点C,第六电阻R6的另一端接地; 第七电阻R7的一端与电源VCC相连接,第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端相连接,连接电节点记为电节点D,第八电阻R8的另一端接地; 模拟电子开关的第一输入输出口 1l与电节点A相连接;模拟电子开关的第二输入输出口 1 2与电节点B相连接;模拟电子开关的第三输入输出口 1 3与电节点C相连接;模拟电子开关的第四输入输出口 104与电节点D相连接; 模拟电子开关的公共端COM与MAX038芯片的占空比调整端相连接;模拟电子开关的数控选通端与单片机的输出口相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,其特征在于,所述MAX038芯片的信号输出端与放大滤波电路的输入端相连接。3.根据权利要求1或者2所述的一种基于模拟开关调节信号占空比的函数信号发生器,其特征在于,所述MAX038芯片的第一波形选择端和第二波形选择端均与单片机的输出端相连接。
【文档编号】G01R1/28GK205426979SQ201620208316
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】霍福翠
【申请人】重庆电子工程职业学院
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