一种函数信号发生器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种函数信号发生器，包含控制模块、用于产生波形的DDS芯片、用于人机交互的人机交互界面、用于放大输出波形电压的放大电路、用于将数字信号转换成模拟信号的模数转换器，用于产生方波的比较器；所述显示模块、人机交互界面、DDS芯片分别连接在控制模块的相应端口上，所述波形输出模块和比较器的输入端连接DDS芯片的输入端。该发明结构简单、功耗低、集成度高、性能好，能够产生正弦波、三角波、方波，且波形频率分辨率极高，同时频率及幅度都可以实现数字化控制的函数信号发生器。
【专利说明】-种函数信号发生器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种函数信号发生器。
【背景技术】
[0002] 在电子系统的开发或者工作中，总是需要各种幅度随时间变化的信号来作为测试 信号或者输入信号，它可以是正弦波、数字脉冲、二进制码型或者是其他模拟函数等，而产 生这种信号的设备叫做信号发生器。函数信号发生器是指产生幅度、波形以及波形频率确 定可调节的电子信号的仪器，诞生于20世纪20年代，是电子电路中最重要的设备之一。信 号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范围分类可以分为：超 低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器 和超高频信号发生器。
[0003] 提到电子测量，可能人们第一反应就是逻辑分析仪或者示波器，但是这两者只是 在电路中把收到的信号放大显示出来。在任何电子测量中，要保证开发的硬件符合设计规 范，需要输入测试信号及测量仪器，这时，信号发生器就扮演了信号源这个角色。幅度、频率 及相位是波形的主要属性，幅度是衡量波形电压强度的指标；频率是波形周期发生的速率， 频率与周期成反比，频率越高，周期越小；相位则是波形周期相对于〇度点的位置。波形发 生器一般都可以都以上的各个参数进行调节。
[0004] 现代电子技术的成熟，各种各样的电子设备被研发出来，电子测量对信号发生器 的要求也越来越高，早期单功能、误差大、体积笨重的信号发生器已不能符合现代测量需 求。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供了一种结构简单、功耗 低、集成度高、性能好，能够产生正弦波、三角波、方波，且波形频率分辨率极高，同时频率及 幅度都可以实现数字化控制的函数信号发生器。
[0006] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案 一种函数信号发生器，包含控制模块、用于产生波形的DDS芯片、用于人机交互的人机 交互界面、用于放大输出波形电压的放大电路、用于将数字信号转换成模拟信号的模数转 换器，用于产生方波的比较器；所述显示模块、人机交互界面、DDS芯片分别连接在控制模 块的相应端口上，所述波形输出模块和比较器的输入端连接DDS芯片的输入端。
[0007] 优选的，所述控制模块为ATmega32单片机。
[0008] 优选的，所述DDS芯片为AD9834。
[0009] 优选的，所述人机交互界面包含显示模块和输入键盘模块，所述显示模块和输入 键盘模块分别连接控制模块的相应端口上。
[0010] 优选的，所述显示模块为12864液晶显示屏。
[0011] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 1、 结构简单、功耗低、集成度高、性能好； 2、 能够产生正弦波、三角波、方波； 3、 能够产生信号的频率在100Hz - 200KHz，且频率支持粗调及细调； 4、 实现一种波形幅度峰峰值在0-5V可调； 5、 误差小于5% ;能够实现频率及幅度都可以实现数字化控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明ATmega32单片机的结构示意图； 图3是本发明AD9834DDS芯片的结构示意图； 图4是本发明放大电路示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明： 如图1所示，一种函数信号发生器，包含控制模块、用于产生波形的DDS芯片、用于人 机交互的人机交互界面、用于放大输出波形电压的放大电路、用于将数字信号转换成模拟 信号的模数转换器，用于产生方波的比较器；所述显示模块、人机交互界面、DDS芯片分别 连接在控制模块的相应端口上，所述波形输出模块和比较器的输入端连接DDS芯片的输入 端。所述控制模块最好选ATmega32单片机，所述DDS芯片选AD9834,所述人机交互界面包 含显示模块和输入键盘模块，所述显示模块和输入键盘模块分别连接控制模块的相应端口 上，所述显示模块可以选12864液晶显示屏。
[0014] 本发明选用的波形产生器件为DDS芯片AD9834,以ATmega32单片机作为整个系 统的控制中心，输出设备选择带中文字库的液晶显示屏12864,输入方案则采用轻触按键。 AD9834可以直接产生正弦波、三角波，再将正弦波送至AD9834的高速比较器，得到方波。由 于AD9834输出的波形电压偏小，所以利用运算放大电路放大至合适的电压值，然后送至数 模转换芯片7513的参考电压端，由ATmega32控制DAC芯片的幅度值，从而实现幅度数控， 而波形频率由ATmega32与AD9834通信时写入。
[0015] 如图2所示，ATmega32是ATMEL公司设计开发的一款高性能、低功耗的8位AVR 单片机。ATmega32有着精简指令集结构，支持100多条指示命令，而且很多指令执行周期 为单个，内部有32个8位通用工作寄存器。先进的技术造就先进的芯片，ATmega32工作 在16MHz时性能高达16MIPS，只需要2个时钟周期就可以实现硬件乘法。在存储器方面， ATmega32具有非易失性的RAM和ROM，32K字节的可编程Flash，擦写寿命达到了 1万次，同 时1024Byte的EEPR0M更是让ATmega32如虎添翼。
[0016] 如图3所示，AD9834是ANALOG DEVICES公司设计并生产的一款低功耗DDS芯 片，能够产生高性能的正弦波及三角波，同时片内还带了一个高速比较器，用于产生方波。 AD9834通过三线式串行接口写入数据，最高支持40MHz的速度通信，并且与单片机等微控 制器兼容。DDS产生的正弦波经过RC低通滤波器之后，得到幅度为0.6V的电压波形。同时 将输出电流经过一个300 Ω电阻送至VIN端接到内部高速比较器，则在SIGN BIT OUT端可 以得到一个与正弦波同频率的方波信号。SCLK、FSYNC、SDATA这几个信号线，直接接到单片 机的端口。RESET引脚是AD9834的复位脚，由于接入了 50MHz的晶振，所以将RESET脚通过 2. 7ΚΩ电阻接到GND，同时通过10uF电容接到VCC，这样上电瞬间给RESET -个高电平，使 其复位，等到电容充完电之后，RESET通过电阻接地，总是为低电平。
[0017] 如图4所示，由于AD9834输出的电压值只有0.6V，所以需要设计一个同相比例 放大电路，将电压放大至5V，然后送往DAC7513的参考电压端。由于AD9834输出的波形电 压偏小，所以利用运算放大电路放大至合适的电压值，然后送至数模转换芯片7513的参考 电压端，由ATmega32控制DAC芯片的幅度值，从而实现幅度数控，而波形频率由ATmega32 与AD9834通信时写入。
【权利要求】
1. 一种函数信号发生器，其特征在于：包含控制模块、用于产生波形的DDS芯片、用于 人机交互的人机交互界面、用于放大输出波形电压的放大电路、用于将数字信号转换成模 拟信号的模数转换器，用于产生方波的比较器；所述显示模块、人机交互界面、DDS芯片分 别连接在控制模块的相应端口上，所述波形输出模块和比较器的输入端连接DDS芯片的输 入端。
2. 根据权利要求1所述函数信号发生器，其特征在于：所述控制模块为ATmega32单片 机。
3. 根据权利要求1所述函数信号发生器，其特征在于：所述DDS芯片为AD9834。
4. 根据权利要求1所述函数信号发生器，其特征在于：所述人机交互界面包含显示模 块和输入键盘模块，所述显示模块和输入键盘模块分别连接控制模块的相应端口上。
5. 根据权利要求4所述函数信号发生器，其特征在于：所述显示模块为12864液晶显 示屏。
【文档编号】H03K3/02GK104104363SQ201410341281
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】章隆泉, 过俊宏, 顾肖红 申请人:无锡市崇安区科技创业服务中心