一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號發(fā)生器應用于儀器儀表、測控系統(tǒng)的測試儀，特別涉及一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子測量、實際生產(chǎn)和科學試驗等領域需要有較高頻率準確度和穩(wěn)定度的信號源。但在實際使用中，根據(jù)現(xiàn)場工作的環(huán)境，由于外形體積偏大、使用交流電源供電，用于工業(yè)儀表和自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試、校驗或檢測維護時，攜帶困難。因此便攜式、高精度越來越成為儀器的基本要求，對傳統(tǒng)儀器的智能化、數(shù)字化尤為重要，這促使我們研制一種低功耗、便攜式產(chǎn)生多種頻率信號的便攜式函數(shù)發(fā)生器成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了滿足一些特殊現(xiàn)場的工作的環(huán)境，方便節(jié)約資源，設計了一種便于攜帶、操作步驟簡單、精確度高的便攜式函數(shù)信號發(fā)生器。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0005]這種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器包括:儀器罩殼、微控制器控制電路模塊、液晶顯示電路模塊、鍵盤控制電路模塊、D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路模塊、低通濾波器電路、信號輸出電路模塊、鋰電池模塊。儀器罩殼是用于固定系統(tǒng)電路主板，方便使用人員操作攜帶；液晶顯示電路模塊是將輸出波形信號的類型和頻率通過液晶LCD顯示器顯示出來，易于觀看；微控制器控制電路模塊是用內(nèi)部的CPU內(nèi)核控制嵌入的DDS內(nèi)核，實現(xiàn)多種波形數(shù)據(jù)信號輸出；鍵盤控制電路模塊是用來選擇控制信號的功能、選擇波形的種類及選擇頻率的大小的，實現(xiàn)智能化操作；D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊是將數(shù)字量波形數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量；低通濾波器電路是將輸出的波形信號去除噪聲和紋波；信號輸出電路模塊是實現(xiàn)波形信號放大、偏移。
[0006]所述的微控制電路模塊實現(xiàn)過程為:以可編程邏輯器件FPGA為核心，使用薄膜按鍵完成波形信號類型的選擇，波形信號頻率數(shù)值大小的設定，通過FPGA內(nèi)部設計的DDS內(nèi)核產(chǎn)生多種波形信號。
[0007]所述的DDS內(nèi)核實現(xiàn)過程為:以相位累加器為該內(nèi)核的核心，同時還包括頻率控制字和波形存儲器組成，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)決定了波形存儲的地址，從而決定了波形選擇。
[0008]所述的液晶顯示電路模塊實現(xiàn)過程為:通過可編程邏輯器件FPGA控制波形信號，并通過液晶顯示器將輸出的波形信號直觀的顯示出來，電路模塊主要由液晶LCD1602組成。
[0009]所述的鍵盤控制電路模塊實現(xiàn)過程為:通過薄膜軟按鍵開關與微控制器連接，實現(xiàn)鍵盤控制選擇相應的系統(tǒng)功能，分別控制系統(tǒng)的頻率、占空比、幅值。
[0010]所述的D/A轉(zhuǎn)換電路模塊實現(xiàn)過程為:通過可編程邏輯FPGA與D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9762 組成。
[0011]所述的低通濾波器電路模塊實現(xiàn)過程為:通過電阻、電容組成的8階π型低通濾波器，實現(xiàn)波形去噪，保證波形信號穩(wěn)定輸出圓滑。
[0012]所述的波形信號輸出電路模塊實現(xiàn)過程為:通過衰減電路20dB、40dB、60dB及自恢復保險絲輸出波形信號，分別產(chǎn)生兩路同步信號，一路TTL電平，另一路標準信號波形，分別為正弦波、方波、三角波、直流信號。
[0013]經(jīng)由上述方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0014](I)本發(fā)明在設計中采用直接數(shù)字合成技術(shù)原理，使用可編程邏輯門陣列芯片設計DDS內(nèi)核，具有保密性強、提高系統(tǒng)的運行速度，該系統(tǒng)中節(jié)省芯片使用數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本。
[0015](2)本發(fā)明在使用中結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、體積小巧、易于攜帶，適合單手操作，內(nèi)部自帶充電鋰電池，并有液晶LCD顯示，能在光線暗淡的情況可以清晰操作，同時設計中在使用過壓過流保護，便于滿足實驗室和各種試驗現(xiàn)場對工業(yè)儀器儀表的調(diào)試、檢測維護。
[0016](3)本發(fā)明簡化了信號發(fā)生器的設計結(jié)構(gòu)，為設備小型化提供了技術(shù)支持，有效地提高了輸出信號的頻率和寬度，本系統(tǒng)的采樣率為80MSa/S，電壓輸出-5V至+5V，輸出正弦波頻率在O至10MHz，其他波形頻率O至ΙΟΟΚΗζ，這為下步設計更高速度的信號發(fā)生器奠定基礎。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)組成分解示意圖
[0018]圖2是本發(fā)明一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的主控制電路原理框圖
[0019]圖3是本發(fā)明一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的DDS內(nèi)核基本邏輯框圖
[0020]圖4是本發(fā)明一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的頻率控制字的組成原理圖；
[0021]圖5是本發(fā)明一種便攜式函數(shù)信號發(fā)生器的相位累加器的組成的原理圖；
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明研制的函數(shù)信號發(fā)生器主要由儀器罩殼上面板11、液晶顯示電路模塊12、主控制電路模塊13、薄膜按鍵電路14、鋰電池電路模塊15、儀器罩殼下面板16組成。其中各部分的裝配情況如下:
[0023]鋰電池電路模塊15固定在儀器罩殼下面板16上，然后供電給主控制電路模塊13，并將其放置于鋰電池電路模塊15上面，連接主控制電路模塊13的是薄膜按鍵電路模塊14和液晶顯示電路模塊12，通過控制薄膜按鍵電路模塊14，將輸出波形的信號顯示在液晶電路模塊12上，最后將儀器罩殼上面板11裝配上，構(gòu)成一款便攜式函數(shù)信號發(fā)生器。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明的函數(shù)發(fā)生器主控制電路模塊主要包括:微處理器控制電路21、液晶顯示電路22、薄膜按鍵電路23、D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路24、低通濾波器電路25、信號輸出電路26、鋰電池模塊27組成。其中各部分的具體電路連接結(jié)構(gòu)和連接關系如下:
[0025]微控制器控制電路21主要由可編程邏輯控制芯片F(xiàn)PGA組成，該系統(tǒng)的核心建立波形DDS內(nèi)核的主要控制單元。
[0026]液晶顯示電路22主要由液晶IXD1602組成，通過FPGA的數(shù)據(jù)接口連接到液晶LCD1602 上。
[0027]薄膜按鍵電路23主要由六個按鍵組成，通過FPGA的數(shù)據(jù)接口連接到六個按鍵，