专利名称：一种新型的基于数字信号处理器的电压波形发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子测试仪器，特别是一种基于数字信号处理器的电压波形 发生器。
背景技术：
目前，在电子测试仪器领域，波形发生电路的设计主要是采用运算放大器加分立 元件来实现，实现的波形比较单一，主要为正弦波、方波和三角波。工作原理也相对简单首 先是产生正弦波，然后通过波形变换实现方波和三角波，即正弦波通过比较器产生方波、 方波经过积分器变为三角波。通过改变电路的具体参数可以实现频率、幅度和占空比的改 变。基于这种方式设计的波形发生电路需要对所用元器件进行严格的筛选，以提高电路输 出波形的精度和稳度。后来，随着微电子技术的发展，出现了单片集成的函数信号发生器， 外加少量的电阻和电容就可以实现特定波形的输出，但功能齐全的函数信号发生器芯片价 格昂贵。当然，也有采用基于单片机原理的波形发生电路，但单片机运算性能有限，生成波 形的质量和频率范围并不尽如人意。
发明内容为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种精度高、稳定性好、价格 低廉的基于数字信号处理器的电压波形发生器。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种基于数字信号处理器的电 压波形发生器，包括数字信号处理器、数字量/模拟量转化电路、模拟调理电路、电压偏置 电路、输出放大电路、输入接口电路、人机交互界面及电源模块，所述的输入接口电路的输 出端依次与数字信号处理器、数字量/模拟量转化电路、模拟调理电路和输出放大电路的 输入端连接，所述的人机交互界面与数字信号处理器之间采用IO管脚直接连接，所述的电 压偏置电路的输出端与模拟调理电路的另一个输入端连接；所述的模拟调理电路包括运算 放大电路和加法器；所述的电源模块的输出端分别与数字信号处理器、数字量/模拟量转 化电路、模拟调理电路、电压偏置电路、输出放大电路、输入接口电路、人机交互界面中的芯 片电源管脚连接；所述的数字信号处理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。本实用新型所述的输入接口电路与数字信号处理器之间采用IO管脚和AD管脚相 连接。本实用新型所述的数字量/模拟量转化电路采用TI公司的TLV5638芯片，所述的 输出放大电路包括运算放大器0PA551芯片，所述的人机交互界面采用图形点阵液晶显示 模块 LCM12864M。本实用新型所述的输入接口电路包括选择输出相应电压波形的选择按键开关和 用来调节输出波形频率和幅值的电位器。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1、由于本实用新型所述的数字信号处理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片，该芯片为32位定点处理器，且硬件支持IQ格式的浮点运算。基于该处理器强大的数学运 算能力，本实用新型可以实现对输出波形频率和幅值的精确控制，从而达到精度高的目的。2、由于本实用新型整个控制过程都采用数字信号处理，避免了传统技术中电阻、 电容或电感等因温度变化产生数值的偏移，所以稳定性好。3、本实用新型电路拓扑结构简单，芯片数量较少，但可以实现任意波形和宽频率 范围的波形输出，相比现有市场产品，价格低廉。

本实用新型共有2张附图，其中图1是基于数字信号处理器的电压波形发生器的示意图。图2是基于数字信号处理器的电压波形发生器的电路原理图。图中1、数字信号处理器，2、数字量/模拟量转化电路，3、模拟调理电路，4、电压 偏置电路，5、输出放大电路，6、输入接口电路，7、人机交互界面，8、电源模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1-2所示，一种基于数字信 号处理器的电压波形发生器，包括数字信号处理器1、数字量/模拟量转化电路2、模拟调理 电路3、电压偏置电路4、输出放大电路5、输入接口电路6、人机交互界面7及电源模块8， 所述的输入接口电路6的输出端依次与数字信号处理器1、数字量/模拟量转化电路2、模 拟调理电路3和输出放大电路5的输入端连接，所述的人机交互界面7与数字信号处理器 1之间采用IO管脚直接连接，所述的电压偏置电路4的输出端与模拟调理电路3的另一个 输入端连接；所述的模拟调理电路3包括运算放大电路和加法器；所述的电源模块8的输 出端分别与数字信号处理器1、数字量/模拟量转化电路2、模拟调理电路3、电压偏置电路 4、输出放大电路5、输入接口电路6、人机交互界面7中的芯片电源管脚连接；所述的数字信 号处理器1采用TI公司的TMS320F2812芯片。所述的输入接口电路6与数字信号处理器 1之间采用IO管脚和AD管脚相连接。所述的数字量/模拟量转化电路2采用TI公司的 TLV5638芯片，所述的输出放大电路5包括运算放大器0PA551芯片，所述的人机交互界面7 采用图形点阵液晶显示模块LCM12864M。所述的输入接口电路6包括选择输出相应电压波 形的选择按键开关和用来调节输出波形频率和幅值的电位器。本实用新型的工作原理如下数字信号处理器1根据用户的频率、幅值和波形要求生成1024点离散数值或者 更多点的数值，并将该离散数值通过SPI接口送入数字量/模拟量转化电路2 ；数字量/模 拟量转化电路2提供两路模拟量的输出，其在快速模式下电压建立时间为1 μ s，可以提供 很高的波形刷新速率；模拟调理电路3由运算放大电路和加法器电路组成；电压偏置电路4 将来自于电源模块83. 3V的基准电源经运算放大器IC5的反向缩小作用，得到-IV的偏置 用恒定电压。数字量/模拟量转化电路2的输出电压是只有正向变化的，无法提供负电压 输出，所以，该输出经运算放大器IC2A的电压跟随作用之后，和-IV的偏置用恒定电压一起 做加法运算。加法运算电路由电阻R2、R3和运算放大器IC2B—起构成，从加法电路输出就 可以得到负电压值了。加法电路的输出经运算放大器IC3A反向放大，就可以得到需要幅值和频率的输出电压波形，包括正弦波、三角波、方波和脉冲波等周期性电压波形。为了提高 输出电压波形的电流驱动能力，在输出侧增加输出放大电路5，输出放大电路5可以提供最 大200mA的输出电流能力。本实用新型的输入接口电路6包括相应的选择按键开关和电位器。选择按键开关 可以选择输出相应的电压波形；电位器用来调节输出的波形频率、幅值等。本实用新型的人机交互界面7用来显示当前用户调节的波形选择、频率和幅值等 信息。本实用新型具有频率精度高、调节范围广和可靠性高等特点，是一种集经济性与 实用性为一体的新型电子测试仪器。
权利要求1.一种基于数字信号处理器的电压波形发生器，其特征在于包括数字信号处理器 (1)、数字量/模拟量转化电路(2)、模拟调理电路(3)、电压偏置电路(4)、输出放大电路 (5)、输入接口电路(6)、人机交互界面(7)及电源模块(8)，所述的输入接口电路(6)的输 出端依次与数字信号处理器(1)、数字量/模拟量转化电路(2)、模拟调理电路(3)和输出 放大电路(5)的输入端连接，所述的人机交互界面(7)与数字信号处理器(1)之间采用IO 管脚直接连接，所述的电压偏置电路(4)的输出端与模拟调理电路(3)的另一个输入端连 接；所述的模拟调理电路(3)包括运算放大电路和加法器；所述的电源模块(8)的输出端 分别与数字信号处理器(1)、数字量/模拟量转化电路(2)、模拟调理电路(3)、电压偏置电 路(4)、输出放大电路(5)、输入接口电路(6)、人机交互界面(7)中的芯片电源管脚连接； 所述的数字信号处理器(1)采用TI公司的TMS320F2812芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字信号处理器的电压波形发生器，其特征在于 所述的输入接口电路(6)与数字信号处理器⑴之间采用IO管脚和AD管脚相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字信号处理器的电压波形发生器，其特征在于 所述的数字量/模拟量转化电路(2)采用TI公司的TLV5638芯片，所述的输出放大电路 (5)包括运算放大器0PA551芯片，所述的人机交互界面(7)采用图形点阵液晶显示模块 LCM12864M。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字信号处理器的电压波形发生器，其特征在于 所述的输入接口电路(6)包括选择输出相应电压波形的选择按键开关和用来调节输出波 形频率和幅值的电位器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于数字信号处理器的电压波形发生器，包括数字信号处理器、数字量/模拟量转化电路、模拟调理电路、电压偏置电路、输出放大电路、输入接口电路、人机交互界面及电源模块，所述的输入接口电路的输出端依次与数字信号处理器、数字量/模拟量转化电路、模拟调理电路和输出放大电路的输入端连接；所述的数字信号处理器采用TI公司的TMS320F2812芯片。由于本实用新型的数字信号处理器具有强大的数学运算能力，可以实现对输出波形频率和幅值的精确控制，从而达到精度高的目的。本实用新型整个控制过程都采用数字信号处理，避免了传统技术中电阻、电容或电感等因温度变化产生数值的偏移，所以稳定性好。
文档编号G01R1/28GK201780314SQ20102029241
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者姜磊, 张磊, 马晨普 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心