专利名称：一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法，具体涉及一种如何利用处理器控制模拟开关通断和切换连续模拟信号产生幅度可变、频率可变、宽度可变和极性可变的脉冲信号的方法。
背景技术：
模拟开关是近些年广泛应用的器件，它具有导通电阻低、开关速度快、体积小、功耗低、高可靠性、系统成本低、灵活性好便于连接等特点，因而在现代电子技术中得到广泛应用。在嵌入式系统中，其经常用于信号切换。特别是近年来随着其导通电阻越来越低，从原来的上百欧姆到几十欧姆，再到现在的几个欧姆甚至不足一欧，在开关上信号的衰减变得很小，而通过电流的能力却从原来的几十毫安增加到几百毫安。另外，开关速度越来越快，从原来的成百个纳秒减小到几十个甚至是几个纳秒，这些都给模拟开关带来了更广泛的应用。现在常用的脉冲信号设计方法有两种。一种是传统的振荡电路方法，即利用单稳态触发器产生，由于产生的信号毛刺较多需要进行整形。这种方法尽管电路简单，但是精度和稳定性差，受环境影响较大，信号幅度难以调节，且无法和处理器相连，不适用于现代嵌入式系统控制。另一种方法是采用数字频率合成器DDS，这是继直接频率合成和间接频率合成之后，随着数字集成电路 和微电子技术的发展而迅速发展起来的第三代频率合成技术。它以数字信号处理理论为基础，从信号的幅度相位关系出发进行频率合成，其特点是具有极高的频率分辨率、极短的频率转换时间、很宽的相对带宽、任意波形的输出能力及数字调制功能，非常适合用于快速跳频通信领域，但是这种方法的成本较高，编程较麻烦，不适合对成本敏感的场合，不能满足用户多样化需求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其通过处理器CPU控制数模转换器DAC输出幅度变化的模拟信号，然后CPU控制模拟开关通断以切换该模拟信号，把连续变化的模拟信号变成周期性的脉冲信号输出。本发明的技术解决方案是:
一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特殊之处在于，该方法具体是:
I以CPU为控制核心，完成对DAC和模拟开关的控制；
根据输出脉冲信号的幅度、频率和极性要求选用合适的CPU、DAC和模拟开关；CPU满足中低速脉冲输出要求；如果只输出单极性脉冲，那么选用一般模拟开关都可满足要求；如果要输出双极性脉冲，那么应选择可以通过负电压的开关；
2通过CPU控制DAC输出的模拟信号，用以预置输出脉冲信号的幅度范围；
若选择的DAC是并行工作方式，则挂在CPU数据总线上；若是串行工作方式，则接在CPU的通用IO管脚上；DAC的位数决定了输出脉冲幅度的精度，位数越高则精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可满足要求。3通过CPU的IO管脚控制模拟开关的动作，用以改变输出脉冲信号的 幅度、宽度和频率；
把CPU的某个IO管脚接到模拟开关控制端上，命名为为C0NTRL_EN ；
4把要用到的DAC输出信号管脚直接接到模拟开关的输入管脚上。脉冲信号从该模拟开关的输出管脚上输出。5编写代码，在运行期间使DAC不断输出变化的波形，并控制C0NTRL_EN不 断地输出高低电平配合，即可获得需要的脉冲幅度、宽度和频率。上述利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特征在于:如果要提高输出脉冲信号的幅度，那么可以在输出的脉冲信号后端加上用运算放大器，调整放大倍数到需要值即可。上述|旲拟开关是指各种频率的模拟开关。上述CPU为ATMEL公司的AT89C51 ;所述模拟开关为Intersil公司的ISL54062。本发明的优点在于:1.成本低，电路设计和调试更简单更容易。2.高灵活性。特别是可以随时改变脉冲信号波形，可以输出双极性脉冲。3.输出脉冲信号边沿陡峭，响应速度快。上升沿和下降沿时间极短，无需整形。4.编程简单。无需事先把要输出的波形数据放置在专门的存储器中，只需不断改变DAC输出值即可输出需要的波形。
图1为输出脉冲信号的系统结构框 图2为输出任意序列的脉冲信号波形 图3为增加输出幅度调节后的系统结构框图。
具体实施例方式本发明是:在CPU上连接一数模转换器DAC，CPU根据预先设计好的程序控制DAC输出给定的模拟量。然后，CPU通过自身的某个IO管脚控制模拟开关进行切换模拟量信号的动作。CPU通过不断地控制开关动作，最终产生一系列有序脉冲信号。本发明的具体过程是:
I根据输出脉冲信号的幅度、频率和极性等要求选用合适的CPU、DAC和模拟开关。一般的CPU，例如ATMEL公司的AT89C51即可满足中低速脉冲输出要求。如果只输出单极性脉冲，那么选用一般模拟开关都可满足要求。如果要输出双极性脉冲，那么应选择可以通过负电压的开关。例如可选Intersil公司的ISL54062,该开关可以通过低于电源电压7V的信号。2若选择的DAC是并行工作方式，则挂在CPU数据总线上；若是串行工作方式，则接在CPU的通用IO管脚上。DAC的位数决定了输出脉冲幅度的精度，位数越高则精度越高。一般而言，8位到10位的DAC即可满足要求。例如，8位ADC转换器ADC0802。3把CPU的某个IO管脚接到模拟开关控制端(暂名为C0NTRL_EN)上。4把要用到的DAC输出信号管脚直接接到模拟开关的输入管脚上。脉冲信号从该模拟开关的输出管脚上输出。5
可用任意语言如汇编、C语言等编写代码，在运行期间使DAC不断输出变化的波形，并控制C0NTRL_EN不断地输出高低电平配合，即可获得需要的脉冲幅度、宽度和频率。参见附图1和2。6如果要提高输出脉冲信号的幅度，那么可以在输出的脉冲信号后端加上用运算放大器，调整放大倍数到需要值即可。参见附图3。
权利要求
1.一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特征在于，该方法具体是: I以CPU为控制核心，完成对DAC和模拟开关的控制； 根据输出脉冲信号的幅度、频率和极性要求选用合适的CPU、DAC和模拟开关；CPU满足中低速脉冲输出要求；如果只输出单极性脉冲，那么选用一般模拟开关都可满足要求；如果要输出双极性脉冲，那么应选择可以通过负电压的开关； 2通过CPU控制DAC输出的模拟信号，用以预置输出脉冲信号的幅度范围； 若选择的DAC是并行工作方式，则挂在CPU数据总线上；若是串行工作方式，则接在CPU的通用IO管脚上；DAC的位数决定了输出脉冲幅度的精度，位数越高则精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可满足要求； 3通过CPU的IO管脚控制模拟开关的动作，用以改变输出脉冲信号的 宽度和频率； 把CPU的某个IO管脚接到模拟开关控制端上，命名为为C0NTRL_EN ； 4把要用到的DAC输出信号管脚直接接到模拟开关的输入管脚上； 脉冲信号从该模拟开关的输出管脚上输出； 5编写代码，在运行期间使DAC不断输出变化的波形，并控制C0NTRL_EN不断地输出高低电平配合，即可获得需 要的脉冲幅度、宽度和频率。
2.根据权利要求1所述利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特征在于:如果要提高输出脉冲信号的幅度，那么可以在输出的脉冲信号后端加上用运算放大器，调整放大倍数到需要值即可。
3.根据权利要求1或2所述利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特征在于:所述模拟开关是指各种工作频率的模拟开关。
4.根据权利要求3所述利用模拟开关产生脉冲信号的方法，其特征在于:所述CPU为ATMEL公司的AT89C51 ;所述模拟开关为Intersil公司的ISL54062。
全文摘要
一种利用模拟开关产生脉冲信号的方法，包括以CPU为控制核心，完成对DAC和模拟开关的控制；通过CPU控制DAC输出的模拟信号，用以预置输出脉冲信号的幅度范围；通过CPU的IO管脚控制模拟开关的动作，用以改变输出脉冲信号的宽度和频率。本发明提供了一种利用模拟开关切换模拟信号产生幅度可变、频率可变、宽度可变的脉冲信号的方法。其通过处理器CPU控制数模转换器DAC输出幅度变化的模拟信号，然后CPU控制模拟开关通断以切换该模拟信号，把连续变化的模拟信号变成需要的脉冲信号输出。
文档编号H03K5/13GK103078612SQ20121058930
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者刘升, 何健 申请人:西安奇维科技股份有限公司