一种交流方波发生装置的制作方法

本实用新型涉及波形发生装置技术领域，尤其涉及一种交流方波发生装置。

背景技术：

在精密设备的测试过程中，经常需要使用到高精度波形发生装置。现有技术输出的方波往往都是单极性的直流方波，缺乏交流方波，尤其是正负边幅值对称且没有零点漂移的交流方波。

因此，需要一种高精度、幅值和频率可控且正负边幅值对称且没有零点漂移的交流方波发生装置。

技术实现要素：

本实用新型通过提供一种交流方波发生装置，解决了现有技术输出的方波往往都是单极性的直流方波，缺乏高精度交流方波的技术问题，实现了交流方波具备高精度、幅值和频率可控且正负边幅值对称且没有零点漂移的技术效果。

本实用新型提供了一种交流方波发生装置，包括：单片机、基准电源、D/A转换器、分频器、频率发生器、反相器及模拟开关；所述单片机的第一信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端通信连接；所述D/A转换器的电源输入端与所述基准电源的电源输出端电性连接；所述D/A转换器的信号输出端与所述反相器的信号输入端通信连接，所述D/A转换器的信号输出端还与所述模拟开关的第一信号输入端通信连接；所述反相器的信号输出端与所述模拟开关的第二信号输入端通信连接；所述单片机的第二信号输出端与所述分频器的第一信号输入端通信连接；所述频率发生器的信号输出端与所述分频器的第二信号输入端通信连接；所述分频器的信号输出端与所述模拟开关的控制信号输入端通信连接。

进一步地，所述单片机通过3线制串行接口与所述D/A转换器进行通讯。

进一步地，所述单片机通过串行接口与所述分频器进行通讯。

进一步地，所述频率发生器为温补晶振。

进一步地，所述单片机为ARM公司生产的STM32F103VCT6,STM32系列32位闪存微控制器。

进一步地，所述D/A转换器为TI公司生产的DAC8043数模转换器。

进一步地，所述分频器为可编程逻辑器件EPM570T100C5N。

进一步地，所述模拟开关为AD公司生产的ADG1636。

进一步地，所述基准电源为TI公司生产的REF5045基准电源芯片。

本实用新型中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

单片机控制D/A转换器以基准电源为参考电压输出电压信号，电压信号通过反相器产生电压幅值相同、极性相反的负电压信号。极性相反的两路电压信号同时接入模拟开关。单片机控制分频器以频率发生器为频率源输出频率信号。频率信号控制模拟开关对电压信号进行切换，输出交流方波，从而可以由单片机自由调节方波的幅值和频率，输出的方波的幅值和频率具有极高的精度和稳定度且正负边幅值对称且不会出现零点偏移的情况。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的交流方波发生装置的结构框图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种交流方波发生装置，解决了现有技术输出的方波往往都是单极性的直流方波，缺乏高精度交流方波的技术问题，实现了交流方波具备高精度、幅值和频率可控且正负边幅值对称且没有零点漂移的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

单片机控制D/A转换器以基准电源为参考电压输出电压信号，电压信号通过反相器产生电压幅值相同、极性相反的负电压信号。极性相反的两路电压信号同时接入模拟开关。单片机控制分频器以频率发生器为频率源输出频率信号。频率信号控制模拟开关对电压信号进行切换，输出交流方波，从而可以由单片机自由调节方波的幅值和频率，输出的方波的幅值和频率具有极高的精度和稳定度且正负边幅值对称且不会出现零点偏移的情况。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1，本实用新型实施例提供的交流方波发生装置，包括：单片机、基准电源、D/A转换器、分频器、频率发生器、反相器及模拟开关；单片机的第一信号输出端与D/A转换器的信号输入端通信连接；D/A转换器的电源输入端与基准电源的电源输出端电性连接；D/A转换器的信号输出端与反相器的信号输入端通信连接，D/A转换器的信号输出端还与模拟开关的第一信号输入端通信连接；反相器的信号输出端与模拟开关的第二信号输入端通信连接；单片机的第二信号输出端与分频器的第一信号输入端通信连接；频率发生器的信号输出端与分频器的第二信号输入端通信连接；分频器的信号输出端与模拟开关的控制信号输入端通信连接。其中，单片机用于控制D/A转换器和分频器；基准电源用于产生高精度的基准电源供D/A转换器使用；D/A转换器用于将由单片机输出的数字信号转换为正极性电压信号；频率发生器用于产生固定的高精度频率信号；分频器用于根据单片机提供的分频系数，对由频率发生器提供的频率信号进行分频后输出所需的频率信号；反相器用于将由D/A转换器输出的正极性电压信号进行反相，输出负极性电压信号；模拟开关用于根据由分频器输出的频率信号，将由D/A转换器输出的正极性电压信号和由反相器输出的负极性电压信号进行切换，产生交流方波。

具体地，单片机通过3线制串行接口与D/A转换器进行通讯。单片机通过串行接口与分频器进行通讯。

在本实施例中，频率发生器为温补晶振。单片机为STM32F103VCT6,STM32系列32位闪存微控制器使用来自于ARM公司的Cortex-M3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。D/A转换器为TI公司生产的DAC8043数模转换器，该数模转换器为CMOS型12位串行输入乘法数模转换器，差分非线性低至1/2LSB，增益精确度为1LSB，最大温漂为5ppm/℃。分频器为可编程逻辑器件EPM570T100C5N，该器件为Altera的MAX II系列CPLD，使用VHDL硬件描述语言进行编程。该CPLD具有非易失性和瞬时接通的特性，IO口支持1.5V、1.8V、2.5V、3.3V逻辑电平器件。模拟开关为AD公司生产的ADG1636，该模拟开关可采用最大±8V的双电源供电。切换频率可以达到1MHz，导通电阻仅为1Ω。基准电源为TI公司生产的低噪声、极低漂移、高精度电压基准REF5045，该基准电源芯片的输出电压为4.5V，最大温漂仅为3ppm/℃，最大输出误差为0.05％。

对本实用新型实施例提供的交流方波发生装置的工作原理进行说明：

本实用新型实施例提供的交流方波发生装置中的单片机为控制核心，用来操控D/A转换器和分频器，输出需要的电压和频率。具体地，单片机通过3线制串行接口与D/A转换器进行通讯，将数据发送给D/A转换器。D/A转换器再根据接收到的数据以基准电源为参考值，按比例输出模拟量电压值。单片机通过串行接口与数控分频器进行通讯，将分频值传递给数控分频器，数控分频器则对由19.2MHz温补晶振输出的频率进行分频，得到想要的频率。模拟开关将D/A转换器的同相信号和经过反相器后的反相信号按数控分频器的输出频率进行切换，得到幅值和频率具有极高的精度和稳定度且正负边幅值对称且不会出现零点偏移的交流方波。

【技术效果】

单片机控制D/A转换器以基准电源为参考电压输出电压信号，电压信号通过反相器产生电压幅值相同、极性相反的负电压信号。极性相反的两路电压信号同时接入模拟开关。单片机控制分频器以频率发生器为频率源输出频率信号。频率信号控制模拟开关对电压信号进行切换，输出交流方波，从而可以由单片机自由调节方波的幅值和频率，输出的方波的幅值和频率具有极高的精度和稳定度且正负边幅值对称且不会出现零点偏移的情况。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。