一種信號發生器及手持式數字脈衝與電流校驗儀的製作方法
2024-01-24 13:37:15 2
本發明涉及信號校驗技術領域，尤其涉及一種信號發生器及手持式數字脈衝與電流校驗儀。
背景技術：
凡是產生測試信號的儀器都統稱為信號發生器，且廣泛用於產生被測電路所需特定參數的電測試信號。信號發生器在測試、研究或調整電子電路及設備時，為測定電路的一些電參量（如頻率響應、噪聲係數、電壓表定度等）提供符合所定技術條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設備的激勵信號，並且輸出信號的參數（如頻率、波形、輸出電壓或功率等）能在一定範圍內進行精確調整，具有很好的穩定性。例如當要求進行系統的穩態特性測量時，信號發生器可以模擬振幅、頻率已知的正弦信號源；又如當測試系統的瞬態特性時，信號發生器可以模擬前沿時間、脈衝寬度和重複周期已知的矩形脈衝源。
在現有技術中，信號發生器只單獨產生脈衝電壓信號及電流信號之其一，且產生信號的強度較弱，無法用於儀表的校驗。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種信號發生器及手持式數字脈衝與電流校驗儀，能同時輸出脈衝電壓信號和電流信號用於儀表的校驗，並且具有更高的精度、穩定性和可靠性。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種信號發生器，包括主控制器、兩個電壓輸出模式的乘法dac、兩個運算放大器、兩個低通濾波器、阻抗和vi轉換器；其中，
所述主控制器由arm晶片及其外圍電路形成；
所述兩個運算放大器之一依次與所述兩個低通濾波器之一及所述阻抗串接成電壓脈衝信號輸出支路；
所述兩個運算放大器之另一依次與所述兩個低通濾波器之另一及所述vi轉換器串接成電流信號輸出支路；
所述兩個電壓輸出模式的乘法dac相串接後並與所述主控制器相併接，且所述兩個電壓輸出模式的乘法dac之一還同時連接所述電壓脈衝信號輸出支路及所述電流信號輸出支路的運算放大器。
其中，所述同時連接兩個運算放大器的乘法dac的參考電壓由與其連接的另一乘法dac產生，且所述另一乘法dac的參考電壓由信號發生器內部穩壓電流源產生。
其中，所述兩個電壓輸出模式的乘法dac均採用16位的ad5546。
其中，所述vi轉換器具有四個控制檔位，並與所述主控制器相連實現所述四個控制檔位的調節。
其中，所述信號發生器內部穩壓電流源提供5v直流電壓。
其中，所述阻抗為50ω。
本發明實施例還提供了一種手持式數字脈衝與電流校驗儀，包括fpga、液晶屏、按鍵、數據通信模塊以及前述的信號發生器；其中，所述fpga分別與所述信號發生器、液晶屏、按鍵及數據通信模塊相連。
其中，所述數據通信模塊上集成有usb接口、乙太網接口、光纖接口以及wifi無線接口。
與現有技術相對比，本發明實施例具有如下有益效果：
在本發明實施例中，通過一運算放大器依次與一低通濾波器及阻抗串接成電壓脈衝信號輸出支路，另一運算放大器依次與另一低通濾波器及vi轉換器串接成電流信號輸出支路，並採用兩個電壓輸出模式的乘法dac相串接產生不同的電壓控制電壓脈衝信號輸出支路的電壓脈衝信號和電流信號輸出支路的電流信號變化，使得能夠同時產生模擬探測器產生的微弱脈衝（uv級）和微弱電流信號（10-11a級）用於儀表的校驗，並且具有更高的精度、穩定性和可靠性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例一提供的信號發生器的平面結構示意圖；
圖2為本發明實施例二提供的手持式數字脈衝與電流校驗儀的平面結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示，為本發明實施例一中，提供的一種信號發生器，包括主控制器1、兩個電壓輸出模式的乘法dac2、兩個運算放大器3、兩個低通濾波器4、阻抗5和vi轉換器6；其中，
主控制器1由arm晶片及其外圍電路形成；
兩個運算放大器3之一依次與兩個低通濾波器4之一及阻抗5串接成電壓脈衝信號輸出支路，即一運算放大器3與一低通濾波器4及阻抗5串接成電壓脈衝信號輸出支路；
兩個運算放大器3之另一依次與兩個低通濾波器4之另一及vi轉換器6串接成電流信號輸出支路，即另一運算放大器3與另一低通濾波器4及vi轉換器6串接成電壓脈衝信號輸出支路；
兩個電壓輸出模式的乘法dac2相串接後並與主控制器1相併接，且兩個電壓輸出模式的乘法dac2之一還同時連接電壓脈衝信號輸出支路及電流信號輸出支路的運算放大器3。
應當說明的是，對應同時連接兩個運算放大器3的乘法dac2的參考電壓由與其連接的另一乘法dac2產生，而另一乘法dac2的參考電壓由信號發生器內部穩壓電流源（如提供5v直流電壓的電壓源）產生，使得兩個電壓輸出模式的乘法dac2相串接輸出的電壓精度擴大一倍。
應當說明的是，vi轉換器6有多個可調檔位，需通過與主控制器1相連並由主控制器1控制檔位的調節，如具有四個控制檔位，由主控制器1相連實現四個控制檔位的調節。
在一個實施例中，兩個電壓輸出模式的乘法dac2均採用16位的ad5546，每個電壓輸出模式的乘法dac2的輸出為ref*d/216，因此兩個電壓輸出模式的乘法dac2的最終輸出為ref*{d1,d2}/232，其中，{d1,d2}表示一個乘法dac輸出控制數值d1和另一個乘法dac輸出控制數值d2（同時連接電壓脈衝信號輸出支路及電流信號輸出支路）的拼接，共32位。
此時，兩個電壓輸出模式的乘法dac2最終產生可編程的電壓v，該電壓分別跟隨後進入電壓脈衝信號輸出支路及電流信號輸出支路：
進入電壓脈衝信號輸出支路時，可編程電壓v在運算放大器3跟隨後先進行低通濾波器4，最大輸出頻率106hz。濾波後的脈衝波形經過阻抗5（如50ω）後作為最終可編程脈衝輸出；
進入電流信號輸出支路時，可編程電壓v在另一運算放大器3跟隨後先進行另一低通濾波器4後送至vi轉換器6，將v轉換為i。其中vi轉換部分有4個檔位，分別對應電阻（1gω，10mω，100kω，1kω），v/r為最終的電流輸出，通過v與檔位電阻r的控制能夠產生10-11a~10-3a範圍的可編程電流。
如圖2所示，為本發明實施例二中，提供的一種手持式數字脈衝與電流校驗儀，包括fpgaa、液晶屏b、按鍵c、數據通信模塊d以及信號發生器e；其中，fpgaa分別與信號發生器e、液晶屏b、按鍵c及數據通信模塊d相連；數據通信模塊d上集成有usb接口、乙太網接口、光纖接口以及wifi無線接口。
由於本發明實施例二中的信號發生器與本發明實施例一中的信號發生器具有相同的結構及連接關係，因此具體請參見圖1及本發明實施例一中的信號發生器相關內容，在此不再一一贅述。
在本發明實施例二中，fpgaa用於按鍵採集、液晶顯示控制、信號發生器輸出控制、網絡數據輸出等；液晶屏b採用3.5寸的液晶模塊，由soc晶片直接控制，直觀顯示當前的脈衝幅度、脈衝周期、脈寬、電流值、脈衝和電流的變化周期以及溫度等相關參數；按鍵c採用4個功能鍵+1個確定鍵的方式完成輸出數值的確定、輸出波形的重啟等控制命令。
與現有技術相對比，本發明實施例具有如下有益效果：
在本發明實施例中，通過一運算放大器依次與一低通濾波器及阻抗串接成電壓脈衝信號輸出支路，另一運算放大器依次與另一低通濾波器及vi轉換器串接成電流信號輸出支路，並採用兩個電壓輸出模式的乘法dac相串接產生不同的電壓控制電壓脈衝信號輸出支路的電壓脈衝信號和電流信號輸出支路的電流信號變化，使得能夠同時產生模擬探測器產生的微弱脈衝（uv級）和微弱電流信號（10-11a級）用於儀表的校驗，並且具有更高的精度、穩定性和可靠性。
以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。