专利名称：可编程高频数字信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号发生器，特别是一种可编程高频数字信号发生器，主要适用于数字通信、数字测量与诊断、自动控制等各种需要信号输入的装置。
背景技术：
在先技术可编程任意数字信号发生器(申请号93207151.1)中，如图1所示装置以8031单片机02为核心，包括键盘与显示器01、时钟电路03、外触发输入电路04、波形数据存储器05、波形长度控制器06、频率合成器07、地址发生器08、和D/A数据转换器，即DAC09。装置工作时，8031产生任意波形的数据并写到图1的波形数据存储器05，再读出或直接从波形数据存储器05读出周期波形数据，最后由DAC实现输出信号。虽然它具有输出频率分辨率高和可以实现频率的程序控制的优点，但仍然存在一些不足1)该装置结构复杂，扩展电路集成度低，升级扩充困难；2)8031的数据寻址范围有限，表容量不高；数据总线位数低，输出信号精度低；指令周期不够短，运算速度慢；总线结构不利于数据处理，指令效率差，在产生高频信号方面具有很大困难；3)该装置没有提供与输出信号严格同步或有一定固定延迟时间的相同波形或不同波形参考信号的参考输出端；4)该装置没有提供信号调制功能。
5)DAC的输出没有接功率放大和低阻抗输出电路，不便于直接接负载。
发明内容
本实用新型要解决的问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种可编程高频数字信号发生器。
本实用新型的基本思想是1)采用DSK开发板、高速DAC、A/D数据转换器(ADC)、数据寄存器、加法器、D触发器、收发器及低输出阻抗功率放大电路构成信号发生器。DSK板上集成了在先技术中除8031，DAC外的所有外围电路或功能，并具有一个子板扩展槽。把高速DAC、ADC、加法器、D触发器、收发器及低输出阻抗功率放大电路部分设计成一块子板，接在子板扩展槽上。结构简单，扩充功能只需更换子板或扩充子板。
2)DSK板上的DSP数字信号处理芯片取代在先技术中的8031，与之相比，DSP数字信号处理芯片数据寻址范围大；16位或32位数据宽度，输出信号精度高；指令周期短；数据和指令分开存储，流水线操作，具有专用的硬件乘法器和特殊的指令集，指令效率高，能产生时间间隔很短的16位或32位数字信号，在产生高频高精度信号方面具有很大优势，更适合实现可编程高频数字信号发生器。
3)子板上的高速DAC将DSP芯片产生的离散数字信号转换为模拟信号并输出给加法器，实现任意波形的输出。
4)D触发器接收DSP信号输出与上述信号间的同步或延迟。
5)ADC将模拟调制信号转换为数字信号输入给DSK板，与DSP芯片产生的数字信号一起实现信号的数字调制。
6)低输出阻抗功率放大电路实现信号的功率放大和低阻输出，方便接负载。
本实用新型的技术解决方案如下一种可编程高频脉冲信号发生器，特征在于其构成是一计算机与一DSK板的并口相连，该DSK板的子板槽分别与ADC的输出端、收发器的输出端、寄存器输入端、第一DAC输入端和D触发器的输入端连接；所述的ADC的输入端即为本可编程高频脉冲信号发生器的输入端；所述的寄存器的输出端接第二DAC；所述的第一DAC和第二DAC的输出端与加法器相连；一主功率放大器的输入端与所述的加法器输出端连接，该主功率放大器的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的主输出端；一副功率放大器的输入端与D触发器的输出端连接，该副功率放大器的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的参考输出端；所述的收发器的另一端为触发端。
所述的ADC为高速的模数转换器，所述的第一DAC和第二DAC为高速的数模转换器。
所述的DAC、第一ADC、第二ADC、加法器、D触发器、寄存器、收发器、一主功率放大器及副功率放大器的电路做在一块电路板上，作为子板插在所述的DSK板上的子板槽上。
所述的一主功率放大器及副功率放大器为低阻抗输出功率放大器。
与在先技术相比，本实用新型具有如下优点(1)采用DSK板来产生离散数字信号，不需要给DSP芯片设计外围接口电路，DSK板已包含了DSP芯片、外部随机存储器(SRAM)，闪存(FLASH)、仿真接口、与上位机通讯的并口以及子板接口，可方便与上位计算机连接调试，也可以独立运行和子板扩充。由于DSK板的批量生产，其价格很低，有利于降低本实用新型装置的成本。
(2)由于内部程序通过仿真接口调试设定后可独立运行，也可与计算机进行实时通讯，本实用新型的可编程高频信号发生器可以产生单脉冲、连续脉冲和任意波形信号，输出信号的幅度、脉冲宽度、延迟时间和波形均可由计算机控制，另外，偏置信号的引入，装置可以产生偏置可调的波形信号，使其能适应不同的应用环境；而且该装置可同时提供与所上述信号严格同步或有一定固定延迟时间的参考信号，其延迟时间以及波形也是由计算机完全控制的。
(3)ADC将模拟调制信号转换为数字信号输入给DSK板进行数字调制，调制过程受外界信号干扰小，而且该输入端的引入在很大程度上方便了用户对外部信号进行调制。
(4)触发端的引入方便用户在必要时刻及时的打开或关闭信号的输出，可以避免装置的反复加电，从而延长装置寿命。
(5)高速DAC、ADC、加法器、D触发器、数据寄存器、收发器及低输出阻抗功率放大电路做在一块电路板上，作为子板插在DSK板上的子板槽上，装配简单，也有利于今后的维护、升级和更新。
图1为在先技术可编程任意数字信号发生器的原理框图。
图2为本实用新型基于DSP数字信号处理器的可编程数字信号发生器实施例的框图。
具体实施方式
先请参阅图2，图2为本实用新型基于DSP数字信号处理器的可编程数字信号发生器实施例的框图。由图可见，本实用新型可编程高频脉冲信号发生器的构成是计算机13通过DSK板15上的并口与其相连，DSK板15的子板槽与ADC12的输出端、收发器16的输出端、寄存器17输入端、第一DAC18输入端和D触发器20的输入端连接；ADC12的输入端与本装置的输入端11；寄存器17的输出端接第二DAC19；第一DAC18和第二DAC19的输出端与加法器21相连；主功率放大器22的输入端与加法器21输出端连接，该主功率放大器22的输出就本装置主输出端24；副功率放大器23的输入端与D触发器20输出端连接，该副功率放大器23的输出即为本装置参考输出端25；收发器16的另一端即为本装置的触发端14。
本实施例离散数字信号发生部分的DSK开发板15采用TI公司的TMS320VC5402DSK开发板，这块板上有输出16位的指令周期10ns的数字信号处理器(DSP)芯片、64K的外部SRAM、56K的FLASH存储器、JTAG测试总线控制器、扩展子板的接口即子板槽和与主机相连的并口等设备。DSK板上的DSP数字信号处理器可以有多种不同的引导模式，以适应DSK使用的不同场合。本实用新型为扩展应用，采用主机的软件或驱动程序将经由并口来装载内存时的HPI(主机端口界面)模式。模数转换部分采用美国ADI公司的AD876，AD876是十位模数转换芯片；数模转换部分的DAC采用ADI公司的AD9740，AD9740是十位的高速数模转换芯片，转换时间为11ns，有一个锁存器，锁存信号Clock的上升沿触发数据的锁存，送给D/A转换网络产生模拟信号输出。
信号发生器构成如图2，计算机13和DSK开发板15通过并口通讯，产生任意波形的程序通过DSP芯片处理后输出离散的数字信号，十六位的数据输出线分为低十位和高六位，其中，低十位数据线两路复用，一路接用于产生波形信号的第一DAC18，另一路接数据寄存器17，取高六位数据线的最高一位接用于产生同步信号的D触发器20。第一DAC18和第二DAC 19的CLOCK端和D触发器(20)CLOCK端在DSP中分配同一地址空间。装置接通电源以后，利用寄存器17先将DSP芯片产生的偏置信号锁在其中，然后准备所需波形的数字信号输出给第一DAC18，此后DSP芯片不断查询收发器16的输出，由触发端14状态通过收发器16来决定是否让装置开始工作。装置工作时，DSP芯片发出信号，同时触发第一DAC18、第二DAC19和D触发器的CLOCK引脚，使其同时输出信号。第一DAC18将数字波形信号转换为模拟信号，第二DAC(19)将数字偏置信号转换为模拟偏置信号，加法器21将上述两路信号合并输出所需的模拟信号；以指令周期10ns的DSK5402数据处理器和转换时间11ns的高速DAC构成信号发生器可以输出偏置可调的单脉冲、高频的连续脉冲和其它任意波形。D触发器20输出与上述信号严格同步或有固定时间延时的参考信号。当用到信号的调制功能时，将模拟调制信号通过装置输入端11输出给ADC12，ADC12对数据进行模数转换，将数字信号输入给DSK板15，由DSP芯片来实现信号的数字调制。
主功率放大器22和参考功率放大器23，实现功率放大和阻抗变换功能，把高输入阻抗变成50欧姆或75欧姆的低输出阻抗，方便接负载。
权利要求1.一种可编程高频脉冲信号发生器，特征在于其构成是一计算机(13)与一DSK板(15)的并口相连，该DSK板(15)的子板槽分别与ADC(12)的输出端、收发器(16)的输出端、寄存器(17)输入端、第一DAC(18)输入端和D触发器(20)的输入端连接；所述的ADC(12)的输入端即为本可编程高频脉冲信号发生器的输入端(11)；所述的寄存器(17)的输出端接第二DAC(19)；所述的第一DAC(18)和第二DAC(19)的输出端与加法器(21)相连；一主功率放大器(22)的输入端与所述的加法器(21)输出端连接，该主功率放大器(22)的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的主输出端(24)；一副功率放大器(23)的输入端与D触发器(20)的输出端连接，该副功率放大器(23)的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的参考输出端(25)；所述的收发器(16)的另一端为触发端(14)。
2.根据权利要求1所述的可编程高频脉冲信号发生器，其特征在于所述的ADC(12)高速的模数转换器，所述的第一DAC(18)和第二DAC(19)为高速的数模转换器。
3.根据权利要求1所述的可编程高频脉冲信号发生器，其特征在于所述的DAC(12)、第一ADC(18)、第二ADC(19)、加法器(21)、D触发器(20)、寄存器(17)、收发器(16)、一主功率放大器(22)及副功率放大器(23)的电路做在一块电路板上，作为子板插在所述的DSK板上的子板槽上。
4.根据权利要求1所述的可编程高频脉冲信号发生器，其特征在于所述的一主功率放大器(22)及副功率放大器(23)为低阻抗输出功率放大器。
专利摘要一种可编程高频脉冲信号发生器，其构成是一计算机与一DSK板的并口相连，该DSK板的子板槽分别与ADC的输出端、收发器的输出端、寄存器输入端、第一DAC输入端和D触发器的输入端连接；所述的ADC的输入端即为本可编程高频脉冲信号发生器的输入端；所述的寄存器的输出端接第二DAC；所述的第一DAC和第二DAC的输出端与加法器相连；一主功率放大器的输入端与所述的加法器输出端连接，该主功率放大器的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的主输出端；一副功率放大器的输入端与D触发器的输出端连接，该副功率放大器的输出端即为本可编程高频脉冲信号发生器的参考输出端；所述的收发器的另一端为触发端。
文档编号G06F17/50GK2814806SQ200520044750
公开日2006年9月6日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者徐文东, 戴珂, 杨金涛, 高秀敏, 张锋, 朱青 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所