一种相位差测量波形发生装置的制作方法

该发明涉及到电子技术领域，特别是波形发生器或能产生稳定相位差测量的波形发生器。

背景技术：

实验用信号发生器中，虽然型号诸多，但能产生相位差测量的专用信号发生器仍没有，在观察相位差测量时，常用两台单独的信号发生器产生的正弦信号送入示波器来实现，这样做很难得到稳定的、不同相位差、不同频率比的相位差测量形。为此，我们设计出一种相位差测量形信号发生器，它能输出两个频率比可调、相位差可调且相位差稳定的正弦信号。除用作相位差测量发生器外，本信号发生器还能作普通信号发生器，可输出方波和三角波信号。

技术实现要素：

为解决观测相位差测量时图形不稳，各种图形难以得到的问题，特设计一种相位差测量波形发生装置，该发明包括信号源（1）、可调分频器（2）、双二分频电路（3），双积分电路（4）、双整形电路（5）和移相电路（6）；信号源（1）连接到可调分频器（2）和双二分频电路（3），可调分频器（2）连接双二分频电路（3），双二分频电路（3）连接到双积分电路（4），双积分电路（4）连接到双整形电路（5），双整形电路（5）连接到移相电路（6）。信号源（1）由芯片icl8038及外围电阻和电容构成;icl8038的引脚9为方波输出端p1。可调分频器（2）由芯片mc14522及外围电阻、开关构成；开关k4、k3、k2和k1用于控制分频数，各代表的分频数为8、4、2、1，由开关k4、k3、k2和k1控制可以进行1～15分频；待分频方波fi由p1输入到mc14522的引脚6，经分频后的信号fo由芯片mc14522的引脚12输出到双二分频电路（3）。双二分频电路（3）由芯片74ls93构成；74ls93的引脚1、9为第一路二分频器的输入与输出端，74ls93的引脚14、12为第二路二分频器的输入与输出端；方波fi由端口p1直接输入到74ls93的引脚1，经二分频后由74ls93的引脚9（端口p2）输出；信号fo输入到74ls93的引脚14，经二分频后由74ls93的引脚12（端口p3）输出。双积分电路（4）和移相电路（6）采用芯片lm324运算放大器，该芯片包括a、b、c、d四个独立运放，其中lm324运算放大器的a、b两组放大器及相关电阻、电容构成两个相互独立的积分电路；lm324运算放大器的c、d两组放大器及相关电阻、电容构成移相电路（6）。双整形电路（5）包括两组整形网络，由二极管和电阻构成；第一组整形网络由二极管d1、d2、d3、d4、d9、d10、d11、d12及相应电阻，第二组整形网络由d5、d6、d7、d8、d13、d14、d15、d16及相应电阻。

该发明的有益特征是产生各种稳定的相位差测量形，电路成本较低。

附图说明

图1为结构方框图，图2为信号源原理图，图3为可调分频器和双二分频电路电路原理图，图4为双积分电路原理图，图5为双整形电路电路原理图，图6为移相电路原理图，图7为芯片引脚图；图1-图6中，1为信号源、2为可调分频器、3为双二分频电路，4为双积分电路、5为双整形电路、6为移相电路。

具体实施方式

该发明由信号源（1）、可调分频器（2）、双二分频电路（3），双积分电路（4）、双整形电路（5）和移相电路（6）组成；信号源（1）连接到可调分频器（2）和双二分频电路（3），可调分频器（2）连接双二分频电路（3），双二分频电路（3）连接到双积分电路（4），双积分电路（4）连接到双整形电路（5），双整形电路（5）连接到移相电路（6）。信号源（1）由芯片icl8038及外围电阻和电容构成;icl8038的引脚9为方波输出端p1。可调分频器（2）由芯片mc14522及外围电阻、开关构成；开关k4、k3、k2和k1用于控制分频数，各代表的分频数为8、4、2、1，由开关k4、k3、k2和k1控制可以进行1～15分频；待分频方波fi由p1输入到mc14522的引脚6，经分频后的信号fo由芯片mc14522的引脚12输出到双二分频电路（3）。双二分频电路（3）由芯片74ls93构成；74ls93的引脚1、9为第一路二分频器的输入与输出端，74ls93的引脚14、12为第二路二分频器的输入与输出端；方波fi由端口p1直接输入到74ls93的引脚1，经二分频后由74ls93的引脚9（端口p2）输出；信号fo输入到74ls93的引脚14，经二分频后由74ls93的引脚12（端口p3）输出。双积分电路（4）和移相电路（6）采用芯片lm324运算放大器，该芯片包括a、b、c、d四个独立运放，其中lm324运算放大器的a、b两组放大器及相关电阻、电容构成两个相互独立的积分电路；lm324运算放大器的c、d两组放大器及相关电阻、电容构成移相电路（6）。双整形电路（5）包括两组整形网络，由二极管和电阻构成；第一组整形网络由二极管d1、d2、d3、d4、d9、d10、d11、d12及相应电阻，第二组整形网络由d5、d6、d7、d8、d13、d14、d15、d16及相应电阻。

该发明的工作原理：信号源（1）产生脉冲信号fi一路直接到双二分频电路（3），另一路到可调分频器（2）分频后得到频率fo再到双二分频电路（3），这两路信号经双二分频电路（3）分频后得到两个方波，输出给双积分电路（4），经双积分电路（4）输出两个三角波送给双整形电路（5），两个三角波经双整形电路（5）输出两个正弦波，一个正弦波直接输出，另一个正弦波经移相电路（6）后输出。这两个正弦波即为所需要的相位差测量波形。

本实施例中，信号源主要采用了集成电路icl8038，采用dip-14封装，采用12v电源供电。在构成函数波形发生器时应将第7、8两脚短接。如图2所示，icl8038的9、3、2脚分别输出方波、三角波和正弦波，可直接输出三种波形，方波由p1送给分频器。r1、r2为定时电阻，调节r1、r2能改变振荡频率以及矩形波的占空比；c为定时电容，也能影响振荡频率，r4、r5用于调节正弦波的失真。其振荡范围宽，频率稳定性好，频率范围是0.001hz~300khz。根据所设置的参数，振荡频率约为1khz。

本实施例中，分频器主要由mc14522和74ls93构成，采用5v电源。含一级可调分频器和两个二分频器。mc14522配上8、4、2、1编码的指轮开关k4、k3、k2、k1，构成可调分频器（d4d3d2d！分别代表8421，分频倍数从1~15可任意设定）。cf端接vdd，oc与pe端短接，oc为分频输出端。r6~r9为下拉电阻，防止置数端悬空。74ls93为jk触发器构成的二进制计数器，用作两个二分频器。二分频器1的作用是将可调分频器输出的脉冲二分频为方波，二分频器2的作用是为了抵消分频器1的分频作用，使总的分频倍数连续。方波由p1输入，经分频器分频后，两个具有一定频率比的方波由p2、p3输出，分别送到两个积分、整形电路。p2输出频率约为500hz、p3输出频率由指轮开关k4、k3、k2、k1决定，当开关接通时有效。如k3和k1通，k4和k2断，则k4k3k2k1表示二进制数0101，则分频倍数为5，p3输出频率为100hz。

本实施例中，双积分电路由两个积分电路组成，运算lm324采用正负12v电源，如图4所示。r10、c2和运算放大器lm324a构成一个积分电路，r11、c3和运算放大器lm324b构成另一个积分电路；双积分电路将分频器送来的方波转换成三角波。由于积分时间常数应大于被积分方波的周期，所以，可调分频器分频倍数最好不要大于五倍，p3输出频率不低于100hz，减小波形失真。

本实施例中，电阻r12~r38及相应二极管d1～d16组成双整形电路，如图5所示，一个三角波由p5输入到整形网络，经整形后由out1一个正弦波信号；另一个三角波由p4输入到整形网络，经整形后由p6输出正弦波，再送给移相电路。+e、-e电源值分别为+12v、-12v。

本实施例中，移相电路主要由两个运算放大器构成。运算放大器lm324c、r39、r43构成反相放大器，运算放大器lm324d、r40、r41、r42构成同相放大器，反相放大器和同相放大器具有相同的放大倍数，与c4和rp4共同组成移相电路。当调节rp4时，可从0~180度调节输出正弦波的相位，由out2输出正弦信号。