双路简易信号发生电路的制作方法

文档序号:12319494阅读:1181来源:国知局

本实用新型涉及一种信号发生电路,特别是涉及一种双路信号发生电路。



背景技术:

在各类测试测量、自动控制、保健医疗等设备中经常需要一种波形发生电路,用于提供各种不同波形、频率、幅值的电信号,比如频率幅值可调的正弦波、三角波、锯齿波或其它非常规波形等。现有技术中,实现波形发生的电路主要有以下几种方案:

方案一:采用555芯片搭建电路实现波形信号的输出。这种电路的缺点是输出的波形不稳定,且精度低;

方案二:采用函数发生器例如MAX038等搭建电路实现波形信号的输出。这种电路的缺点是不能输出任意波形,波形输出不够灵活,且成本高;

方案三:采用DDS波形发生技术,与FPGA和单片机相结合的方式实现任意波形的产生。这种方案的缺点是电路复杂、成本非常高,因此多用于专门的信号发生器上,而不适合于嵌入到其它设备中。

因此,如何通过简单电路实现幅值频率可调、稳定的任意波形信号输出,就成了值得解决的问题。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型提出一种双路简易信号发生电路的技术方案,并通过以下技术方案实现。

本实用新型提供一种双路简易信号发生电路,包括数模转换器TLC5620、基准源、第一运放、第二运放、第三运放、第四运放、电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、第一信号输出端口、以及第二信号输出端口;

所述数模转换器TLC5620的REFA引脚、REFC引脚均接所述基准源,DACA引脚经过电阻R4接所述第一运放的同相端,REFB引脚接DACA引脚、DACB引脚经过电阻R5接所述第二运放的同相端,DACC引脚经电阻R10接所述第三运放的同相端,REFD引脚接DACC引脚,DACD引脚经电阻R11接所述第四运放的同相端;

电阻R4与第一运放同相端之间经过电阻R6接地,电阻R5与第二运放同相端之间经过电阻R7接地,电阻R10与第三运放同相端之间经过电阻R12接地,电阻R11与第四运放同相端之间经过电阻R13接地;

第一运放的反相端接第一运放的输出端,第二运放的反相端经电阻R1接第二运放的输出端,第三运放的反相端接第三运放的输出端,第四运放的反相端经电阻R8接第四运放的输出端;

第一运放的输出端经电阻R3接第二运放的反相端,第二运放的输出端接第一信号输出端口,第三运放的输出端经电阻R9接第四运放的反相端,第四运放的输出端接第二信号输出端口;

电阻R4、电阻R6、电阻R10以及电阻R12等阻值,电阻R3、电阻R5、电阻R9以及电阻R11等阻值,电阻R1、电阻R7、电阻R8以及电阻R13等阻值。

使用时,将数模转换器TLC5620的DATA引脚、CLK引脚、LOAD引脚与作为数字信号来源的外接主控制器相连,用于接收主控制器下发的数字信号;数模转换器TLC5620将数字信号转换为4路模拟信号输出;基准源为数模转换器TLC5620的模拟信号输出通道DACA、DACC提供参考电压;第一运放、第四运放构成了电压跟随器,第二运放、第三运放构了差分放大电路。

本实用新型使用4通道数模转换器TLC5620和4路运算放大器构成双路信号发生电路,每一路信号发生电路由两路DAC输出组合而成,其中一路DAC连接固定的基准电压,其输出作为幅值信号连接到另一路DAC的参考电压端。两路DAC输出采用两路运放组成的分压与差分电路,实现单级输出到双极输出的转换。

本实用新型的双路简易信号发生电路还可以通过以下技术方案进一步改进.

优选的,所述基准源由基准电压芯片TL431和限流电阻R2组成。以第一信号输出端口OUT1那一路为例,电路原理如下:

基准电压芯片TL431为数模转换器TLC5620的输出通道DACA提供2.5V的参考电压,所以DACA输出的信号电压Ua范围为(0~2.5)V。外接主控制器通过由DATA端口、CLK端口、LOAD端口组成的串行端口向数模转换器TLC5620的各个通道写入数据,在DACA通道写入固定值,使其输出Ua作为DACB通道的参考电压,在DACB通道连续写入波表数据(由实际波形进行离散采样而得出的一组数据),使其输出Ub成为特定形状的电压信号,其波形由波表数据决定,其频率由波表的写入速率决定,其幅值则由作为参考电压的Ua决定,即Ub成为幅值为(0~Ua)V的特定波形信号。Ua信号经等阻值的电阻R4、R6分压后接入第一运放的同相端,则第一运放输出Ua’=Ua/2;Ua’经电阻R3接入第二运放的反相端,Ub经电阻R4接入第二运放的同相端,第二运放与电阻R3、R5、R1、R7组成差分放大电路,要求R3=R5、R1=R7,则电路放大倍数为R1/R3,所以第一信号输出端口最终输出的波形幅值范围为(Ub-Ua’)*(R1/R3),即(-Ua/2~Ua/2)V*(R1/R3),于是把数模转换器只能输出正电压的单级输出特性变为了可以输出正负电压的双极输出,从而完成了完整的信号发生功能。

因大多数系统中最常用的信号幅值范围为(-5~5)V,而Ua的幅值为(0~2.5)V,所以取差分电路的放大倍数R1/R3约为4,优选为R1阻值为20千欧、R3的阻值为4.99千欧。

优选的,R4的阻值为4.7千欧。

优选的,所述第一运放、第二运放、第三运放、以及第四运放均为运算放大器LM324。

优选的,本实用新型的双路简易信号发生电路还包括由DATA端口、CLK端口、LOAD端口组成的串行端口,所述DATA端口、CLK端口、LOAD端口分别连接所述数模转换器TLC5620的DATA引脚、CLK引脚、LOAD引脚。。

与现有技术相比,本实用新型的双路简易信号发生电路具有以下有益效果:本实用新型使用TLC5620、TL431、LM324、电阻、电容等常用电子器件搭建的简单电路,低成本地实现了幅值频率可调、稳定的任意波形信号输出。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的电路结构示意图;

图中标记:U1A-第一运放;U1B-第二运放;U1C-第三运放;U1D-第四运放;OUT1-第一信号输出端口;OUT2-第二信号输出端口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。

实施案例:

如图1所示,本实施例的双路简易信号发生电路,包括数模转换器TLC5620、基准源、第一运放U1A、第二运放U1B、第三运放U1C、第四运放U1D、电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、第一信号输出端口OUT1、第二信号输出端口OUT2,以及由DATA端口、CLK端口、LOAD端口组成的串行端口。

所述DATA端口、CLK端口、LOAD端口分别连接所述数模转换器TLC5620的DATA引脚、CLK引脚、LOAD引脚。

所述数模转换器TLC5620的REFA引脚、REFC引脚均接所述基准源,DACA引脚经过电阻R4接所述第一运放U1A的同相端,REFB引脚接DACA引脚、DACB引脚经过电阻R5接所述第二运放U1B的同相端,DACC引脚经电阻R10接所述第三运放U1C的同相端,REFD引脚接DACC引脚,DACD引脚经电阻R11接所述第四运放U1D的同相端;

电阻R4与第一运放U1A同相端之间经过电阻R6接地,电阻R5与第二运放U1B同相端之间经过电阻R7接地,电阻R10与第三运放U1C同相端之间经过电阻R12接地,电阻R11与第四运放U1D同相端之间经过电阻R13接地;

第一运放U1A的反相端接第一运放U1A的输出端,第二运放U1B的反相端经电阻R1接第二运放U1B的输出端,第三运放U1C的反相端接第三运放U1C的输出端,第四运放U1D的反相端经电阻R8接第四运放U1D的输出端;

第一运放U1A的输出端经电阻R3接第二运放U1B的反相端,第二运放U1B的输出端接第一信号输出端口OUT1,第三运放U1C的输出端经电阻R9接第四运放U1D的反相端,第四运放U1D的输出端接第二信号输出端口OUT2;

电阻R4、电阻R6、电阻R10以及电阻R12等阻值,电阻R3、电阻R5、电阻R9以及电阻R11等阻值,电阻R1、电阻R7、电阻R8以及电阻R13等阻值。

所述基准源由基准电压芯片TL431和限流电阻R2组成。所述第一运放U1A、第二运放U1B、第三运放U1C、以及第四运放U1D均为运算放大器LM324。

以第一信号输出端口OUT1那一路为例,电路原理如下:

基准电压芯片TL431为数模转换器TLC5620的输出通道DACA提供2.5V的参考电压,所以DACA输出的信号电压Ua范围为(0~2.5)V。外接主控制器通过由DATA端口、CLK端口、LOAD端口组成的串行端口向数模转换器TLC5620的各个通道写入数据,在DACA通道写入固定值,使其输出Ua作为DACB通道的参考电压,在DACB通道连续写入波表数据(由实际波形进行离散采样而得出的一组数据),使其输出Ub成为特定形状的电压信号,其波形由波表数据决定,其频率由波表的写入速率决定,其幅值则由作为参考电压的Ua决定,即Ub成为幅值为(0~Ua)V的特定波形信号。Ua信号经等阻值的电阻R4、R6分压后接入第一运放U1A的同相端,则第一运放U1A输出Ua’=Ua/2;Ua’经电阻R3接入第二运放U1B的反相端,Ub经电阻R4接入第二运放U1B的同相端,第二运放U1B与电阻R3、R5、R1、R7组成差分放大电路,要求R3=R5、R1=R7,则电路放大倍数为R1/R3,所以第一信号输出端口OUT1最终输出的波形幅值范围为(Ub-Ua’)*(R1/R3),即(-Ua/2~Ua/2)V*(R1/R3),于是把数模转换器只能输出正电压的单级输出特性变为了可以输出正负电压的双极输出,从而完成了完整的信号发生功能。

本例中,因大多数系统中最常用的信号幅值范围为(-5~5)V,而Ua的幅值为(0~2.5)V,所以取差分电路的放大倍数R1/R3约为4,具体为R1阻值为20千欧,R3的阻值为4.99千欧,相应的R4的阻值为4.7千欧。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请实质相同或相近似的技术方案,均落在本实用新型的保护范围之内。

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