一種低成本函數(shù)發(fā)生器
出處:電子產(chǎn)品世界 發(fā)布于:2011-07-01 16:51:08
函數(shù)發(fā)生器:是一種多波形的信號(hào)源。它可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波,甚至任意波形。有的函數(shù)發(fā)生器還具有調(diào)制的功能,可以進(jìn)行調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈寬調(diào)制和VCO控制。它有很寬的頻率范圍,使用范圍很廣,它是一種不可缺少的通用信號(hào)源??梢杂糜谏a(chǎn)測(cè)試、儀器維修和實(shí)驗(yàn)室,還廣泛使用在其它科技領(lǐng)域,如醫(yī)學(xué)、教育、化學(xué)、通訊、地球物理學(xué)、工業(yè)控制、軍事和宇航等。
EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦除可編程ROM):芯片可重復(fù)擦除和寫(xiě)入,解決了PROM芯片只能寫(xiě)入的弊端。EPROM芯片正面的陶瓷封裝上開(kāi)有一個(gè)玻璃窗口,紫外線(xiàn)透過(guò)該孔照射內(nèi)部芯片就可以擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù),完成芯片擦除的操作。
函數(shù)發(fā)生器是用一個(gè)EPROM、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)D/A變換器和一個(gè)計(jì)數(shù)器可構(gòu)成。其原理是基于直接數(shù)字合成(DDS)基礎(chǔ)上的,它把所需函數(shù)的數(shù)字取樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(如EPROM)中并以周期性方式讀出。
數(shù)字取樣由存儲(chǔ)器時(shí)鐘頻率周期T時(shí)分。D/A變換器把數(shù)字化信號(hào)變換為模擬信號(hào),而低通濾波器選擇基帶信號(hào)(第1Nyquist視窗,從O到Fs/2,其中Fs=T/2)。
市場(chǎng)出售的DDS芯片具有正弦波輸出,其輸出頻率由用戶(hù)時(shí)鐘設(shè)置。EPROM建造所希望的信號(hào)周期長(zhǎng)度。為避免失真,取樣和取樣應(yīng)該相同,如同時(shí)序重復(fù),在輸出沒(méi)有不連續(xù)性。
圖1所示電路將產(chǎn)生所需要的時(shí)序,其頻率限制在16kHz和500kHz之間。4位計(jì)數(shù)器U5和U6構(gòu)成8位計(jì)數(shù)字,為存儲(chǔ)器EPROM(U3)產(chǎn)生地址(U3與用于模擬變換的8位D/A變換器連在一起)。

計(jì)數(shù)器產(chǎn)生4MHz時(shí)鐘由一個(gè)反相器產(chǎn)生。8位寬EPROM的地址范圍是每個(gè)存儲(chǔ)波形的256個(gè)取樣。信號(hào)取樣頻率是CNTO信號(hào)的頻率,為2MHz(計(jì)數(shù)器LSB)。
5個(gè)跨接線(xiàn)選擇EPROM中256個(gè)聯(lián)樣的32個(gè)不同時(shí)序。當(dāng)所有5個(gè)跨接線(xiàn)都連接(從CNT8到CNT12每個(gè)地址引腳都用10K電阻器上拉)時(shí),便選擇bank()。
變換器是標(biāo)準(zhǔn)的DAC0800,基準(zhǔn)電阻器設(shè)計(jì)基準(zhǔn)電流為2.55mA。因此,變換器的滿(mǎn)量程輸出電流為(255/256)×Iref。電阻器R1設(shè)置滿(mǎn)量程電壓為840mV,R1可調(diào)節(jié)增益為1~6。
元件R2和C3設(shè)置低通濾波器截止頻率為2MHz。U1輸出阻抗是50Ω,適于激勵(lì)同軸線(xiàn)。電壓Vs是12V,Vcc是+5V。EPROM內(nèi)容由簡(jiǎn)單的C程序產(chǎn)生,見(jiàn)程序清單,此程序產(chǎn)生32個(gè)時(shí)序。
進(jìn)一步的擴(kuò)展,可以增加2個(gè)EPROM和地址計(jì)數(shù)器以提供16位分辨率。用RAM替代EPROM,通過(guò)PC并行或串行端口輸入。用較高的時(shí)鐘頻率,實(shí)現(xiàn)可編程函數(shù)發(fā)生器。
產(chǎn)生更長(zhǎng)的時(shí)序可以用較大的計(jì)數(shù)器和尋址更多的EPROM地址線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在通過(guò)用較大的計(jì)數(shù)器和尋址更多的EPROM地址線(xiàn),來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生更長(zhǎng)的時(shí)序。針對(duì)這類(lèi)擴(kuò)展,EPROM中時(shí)序取樣變換的C代碼需要做相應(yīng)改變。
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