CN107870257A

CN107870257A - 简易的波形信号发生器

Info

Publication number: CN107870257A
Application number: CN201711317027.3A
Authority: CN
Inventors: 肖红; 贾强
Original assignee: Sichuan Di Information Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Di Information Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-04-03

Abstract

本发明公开了简易的波形信号发生器，包括LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路，所述LCD显示驱动模块与单片机连接，所述矩阵键盘与单片机连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路分别与函数信号信号发生器连接，所述函数信号发生器与运放电路连接，所述函数信号发生器采用MAX038。本发明通过LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路的组合，简化系统结构，降低成本，提供控制方式的灵活性。

Description

简易的波形信号发生器

技术领域

本发明涉及信号发生器，具体涉及简易的波形信号发生器。

背景技术

信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。随着科技的发展，实际应用到的信号形式越来越多，越来越复杂，频率也越来越高，所以信号发生器的种类也越来越多，同时信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。

随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率、精度、多功能、自动化和智能化方向发展。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。但传统的信号发生器大多数成本高，控制方式不灵活，不能满足现在的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统的信号发生器大多数成本高，控制方式不灵活，目的在于提供简易的波形信号发生器，简化系统结构，降低成本，提供控制方式的灵活性。

本发明通过下述技术方案实现：

简易的波形信号发生器，包括LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路，所述LCD显示驱动模块与单片机连接，所述矩阵键盘与单片机连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路分别与函数信号信号发生器连接，所述函数信号发生器与运放电路连接，所述函数信号发生器采用MAX038。

进一步地，频段选择电路包括数字控制模拟开关U1、电阻R1、电位器R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8，所述数字控制模拟开关U1采用CD4051，所述电容C1一端连接数字控制模拟开关U1的13引脚，另一端接地；所述电容C2一端连接数字控制模拟开关U1的14引脚，另一端接地；所述电容C3一端连接数字控制模拟开关U1的15引脚，另一端接地；所述电容C4一端连接数字控制模拟开关U1的12引脚，另一端接地；所述电容C5一端连接数字控制模拟开关U1的1引脚，另一端接地；所述电容C6一端连接数字控制模拟开关U1的5引脚，另一端接地；所述电容C7一端连接数字控制模拟开关U1的2引脚，另一端接地；所述电容C8一端连接数字控制模拟开关U1的4引脚，另一端接地；所述电位器R3一固定端接5V电源，另一固定端接地，活动端连接电阻R1；电阻R1连接电位器R3端的另一端连接函数发生器的10引脚；所述数字控制模拟开关U1的3引脚与函数信号发生器的5引脚连接。

进一步地，运放电路包括电位器R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、放大器U3，所述电位器R9的一个固定端连接函数信号发生器，另一个固定端接地；电阻R10一端连接电位器R9的活动端，其另一端连接放大器U3的正向输入端，电阻R11和电阻R12串联，电阻R11连接电阻R12端的另一端接地，电阻R12连接电阻R11端的另一端连接放大器U3的输出端；放大器U3的反向输入端端连接在电阻R11与电阻R12连接的线路上。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路的组合，简化系统结构，降低成本，提供控制方式的灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明频段选择电路；

图3为本发明运放电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1至图3所示，简易的波形信号发生器，包括LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路，所述LCD显示驱动模块与单片机连接，所述矩阵键盘与单片机连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路分别与函数信号信号发生器连接，所述函数信号发生器与运放电路连接，所述函数信号发生器采用MAX038。

频段选择电路包括数字控制模拟开关U1、电阻R1、电位器R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8，所述数字控制模拟开关U1采用CD4051，所述电容C1一端连接数字控制模拟开关U1的13引脚，另一端接地；所述电容C2一端连接数字控制模拟开关U1的14引脚，另一端接地；所述电容C3一端连接数字控制模拟开关U1的15引脚，另一端接地；所述电容C4一端连接数字控制模拟开关U1的12引脚，另一端接地；所述电容C5一端连接数字控制模拟开关U1的1引脚，另一端接地；所述电容C6一端连接数字控制模拟开关U1的5引脚，另一端接地；所述电容C7一端连接数字控制模拟开关U1的2引脚，另一端接地；所述电容C8一端连接数字控制模拟开关U1的4引脚，另一端接地；所述电位器R3一固定端接5V电源，另一固定端接地，活动端连接电阻R1；电阻R1连接电位器R3端的另一端连接函数发生器的10引脚；所述数字控制模拟开关U1的3引脚与函数信号发生器的5引脚连接。

运放电路包括电位器R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、放大器U3，所述电位器R9的一个固定端连接函数信号发生器，另一个固定端接地；电阻R10一端连接电位器R9的活动端，其另一端连接放大器U3的正向输入端，电阻R11和电阻R12串联，电阻R11连接电阻R12端的另一端接地，电阻R12连接电阻R11端的另一端连接放大器U3的输出端；放大器U3的反向输入端端连接在电阻R11与电阻R12连接的线路上。

信号发生器采用单片机控制MAX038芯片，进行波形选择、频率频段和波形形式的显示。单片机通过控制CD4051芯片选择不同的电容，从而选择不同的频段，再通过调节滑动变阻器对频率进行调节。单片机通过DAC0832数模转换芯片把数字量转换成模拟量，控制波形的占空比。并对输出的波形信号的幅值进行放大，最后通过单片机控制1602LCD对波形形式进行显示。将CD4051的8个通道与8个不同电容值的电容相连，8个电容值分别为所列的电容。当其中一个通道被选通时，就是一个频段，将CD4051芯片的使能端INH接地，使CD4051芯片能正常工作。单片机与CD4051地址引脚A0～A2相连，通过单片机来进行频段的选择，再通过调节滑动变阻器R3，使IIN引脚可以获得0.5V～5V的电压。从而达到调节流入IIN引脚电流的大小，达到调节频率的目的。使滑动变阻器的一端接+5V电压，使R1＝50kΩ，这是因为这个电阻的取值可与最大电压+5V相对应。得到的电流是10的整数倍关系，这便于使电容的取值也为10的整数倍关系。该电阻值使电容的可选取范围较大。同时使电容的输出在每间隔10倍正好对应的电压范围是从0.5V到5V。对每一个频段内的频率可以进行连续的调节，从而实现频率从0.1Hz～20MHz的连续调节。

DAC0832数模转换芯片将单片机送来的数字量转换成模拟量输出，但是DAC0832数模转换芯片输出的模拟量是电流值，而控制MAX038芯片输出波形占空比的是电压值，所以需要设计一个将电流值转换成电压值电路，再将控制电压接到MAX038芯片的DADJ引脚。达到调节波形占空比的目的。将单片机的P3口与DAC0832的输入端相连，通过按键调节输入DAC0832芯片数字量的大小，从而达到调节DADJ引脚电压的目的。在信号发生器中，DAC0832采用直通的的方式，直接将CS、1WR、XFER、2WR引脚接地。因为MAX038的占空比的调节电压为-2.3V～+2.3V，所以设定DAC0832的Vref的参考电压为+2.3V。因为电源电压是+5V,通过调节滑动变阻器得到+2.3V电压。因为DAC0832是八位的D/A转换器件，所以DAC0832的分辨率为1/255＝0.39％。分辨率还是相当高的。因为DAC0832的输出信号为电流信号，所以我们必须设计一个运放电路将电流信号转换成电压信号。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.简易的波形信号发生器，其特征在于，包括LCD显示驱动模块、矩阵键盘、单片机、频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路、函数信号发生器、运放电路，所述LCD显示驱动模块与单片机连接，所述矩阵键盘与单片机连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述单片机与频段选择电路连接，所述频段选择电路、占空比调节电路、频率细调电路分别与函数信号信号发生器连接，所述函数信号发生器与运放电路连接，所述函数信号发生器采用MAX038。

2.根据权利要求1所述的简易的波形信号发生器，其特征在于，频段选择电路包括数字控制模拟开关U1、电阻R1、电位器R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8，所述数字控制模拟开关U1采用CD4051，所述电容C1一端连接数字控制模拟开关U1的13引脚，另一端接地；所述电容C2一端连接数字控制模拟开关U1的14引脚，另一端接地；所述电容C3一端连接数字控制模拟开关U1的15引脚，另一端接地；所述电容C4一端连接数字控制模拟开关U1的12引脚，另一端接地；所述电容C5一端连接数字控制模拟开关U1的1引脚，另一端接地；所述电容C6一端连接数字控制模拟开关U1的5引脚，另一端接地；所述电容C7一端连接数字控制模拟开关U1的2引脚，另一端接地；所述电容C8一端连接数字控制模拟开关U1的4引脚，另一端接地；所述电位器R3一固定端接5V电源，另一固定端接地，活动端连接电阻R1；电阻R1连接电位器R3端的另一端连接函数发生器的10引脚；所述数字控制模拟开关U1的3引脚与函数信号发生器的5引脚连接。

3.根据权利要求1所述的简易的波形信号发生器，其特征在于，所述运放电路包括电位器R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、放大器U3，所述电位器R9的一个固定端连接函数信号发生器，另一个固定端接地；电阻R10一端连接电位器R9的活动端，其另一端连接放大器U3的正向输入端，电阻R11和电阻R12串联，电阻R11连接电阻R12端的另一端接地，电阻R12连接电阻R11端的另一端连接放大器U3的输出端；放大器U3的反向输入端端连接在电阻R11与电阻R12连接的线路上。