一種數字任意波形發生器的製造方法
2023-04-30 20:53:41
一種數字任意波形發生器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種數字任意波形發生器，包括安裝在普通的PC機上的用戶控制界面、MCU控制電路、波形發生和存儲模塊、至少一個模擬放大和濾波模塊以及為整個波形發生器供電的電源模塊，還包括外調製信號調理模塊，外調製信號經調理模塊產生數位訊號，波形發生和存儲模塊產生數字任意波形和調製波形，並通過模擬放大和濾波模塊還原成模擬波形；MCU控制電路控制波形發生和觸發，並通過LCD顯示模塊、按鍵旋鈕實現人機互動。本發明實現了高速實時硬體波形發生和調製，並實現了更友好的人機界面，提供了更豐富的功能，同時也獲得了更高的可靠性和良好的波形參數。
【專利說明】一種數字任意波形發生器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及信號發生器領域，具體涉及一種數字任意波形發生器。
[0003]【背景技術】
[0004]波形發生器是一種電子測量儀器，用於產生電路試驗所需的電壓電流波形，在調試、分析、判斷電路故障的場合都會使用到波形發生器。任意波形發生器是能夠產生大量的標準信號和用戶定義信號，並保證高精度、高穩定性性、可重複性和易操作性的電子儀器。
[0005]現有的模擬及數字波形發生器一般只能產生有限的波形，並不能產生任意波形，不能滿足實際需要。即使能產生任意波形的數字波形發生器也需要事先計算好，並且存儲在有限的存儲區中，存儲深度有限，無法實現實時硬體波形發生和實時硬體波形調製。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種數字任意波形發生器，實現實時硬體波形發生和實時硬體波形調製。
[0008]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種數字任意波形發生器， 包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發生和存儲模塊、至少一個模擬放大和濾波模塊以及為整個波形發生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機上，所述PC機與MCU控制電路相連，所述MCU控制電路與所述波形發生和存儲模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連，其特徵在於:所述波形發生和存儲模塊包括依次相連的FPGA實時波形發生電路、DDR2存儲器和LVDS電平接口 DAC電路。
[0009]進一步的，所述數字任意波形發生器還包括外調製信號調理模塊，所述外調製信號調理模塊的輸出端與所述波形發生和存儲模塊相連；所述DDR2存儲器和LVDS電平接口DAC電路之間還連接有實時硬體波形調製電路。
[0010]進一步的，所述MCU控制電路與波形發生和存儲模塊通過光電隔離器相連。
[0011]進一步的，所述FPGA實時波形發生電路採用超過48bit的相位計數器。
[0012]進一步的，所述FPGA採用Cordic算法產生正弦波、三角波，並可以產生無限長度的聞斯白噪聲。
[0013]進一步的，所述外調製信號調理模塊包括依次相連的模擬信號調理電路、自動量程米集電路和ADC米集模塊。
[0014]進一步的，所述模擬信號調製電路採用雙極輸入。
[0015]進一步的，所述電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0016]進一步的，所述MCU控制電路採用ARM9處理器，並採用Linux作業系統。
[0017]進一步的，所述MCU控制電路還包括USB主機接口和/或乙太網接口和/或與IXD顯示模塊相連。
[0018]本發明與傳統波形發生器相比，通過改進上述電路，實現了高速的實時硬體波形發生和調製，並實現了更友好的人機界面，提供了更豐富的功能，同時也獲得了更高的可靠性和良好的波形參數。
[0019]【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細闡述:
圖1為本發明實施例1中示波器的電路結構示意圖；
圖2為本發明實施例2中示波器的電路結構示意圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0023]實施例1:
如圖1所示，一種數字任意波形發生器，包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發生和存儲模塊、兩個模擬放大和濾波模塊以及為整個波形發生器供電的電源模塊，用戶控制界面安裝在普通的PC機上，PC機與MCU控制電路通過USB接口進行串行通信；MCU控制電路與波形發生和存儲模塊通過光電隔離器相連，模擬放大和濾波模塊的輸入端與MCU控制電路相連。
[0024]波形發生和存儲模塊包括依次相連的FPGA實時波形發生電路、DDR2存儲器和LVDS電平接口 DAC電路，採用大容量的DDR2作為主存儲器，可以存儲4Gbit深度的任意波形，通過計算和設置將大量波形模板預製在存儲器中，在需要時可以迅速供用戶調用，並且採用了超過48bit的相位計數器，來進行實時波形發生，利用Cordic算法來產生正弦波，三角波，並可以產生無限長度的高斯白噪聲。
[0025]電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0026]MCU控制和顯示電路採用了高速的ARM9處理器，並使用Linux作業系統提高了人機互動的友好性，並利用LCD彩色液晶作為顯示，提高了交互的信息量和速度，並且充分利用了周邊外設的現有設備，包括USB設備和網絡設備，實現了高速的計算和控制。同時，MCU控制和顯示電路與波形存儲和發生模塊通過光電隔離器雙向電連接，能使設備模擬地於大地實現懸浮，進而可以實現多信號源組合使用。
[0027]實施例2:
如圖2所示，一種數字任意波形發生器，包括外調製信號調理模塊、用戶控制界面、MCU控制電路、波形發生和存儲模塊、兩個模擬放大和濾波模塊以及為整個波形發生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機上，所述PC機與MCU控制電路通過USB串行接口進行通信，所述MCU控制電路與所述波形發生和存儲模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連。
[0028]外調製信號調理模塊包括依次相連的模擬信號調理電路、自動量程採集電路和ADC採集模塊。調製使用雙極寬範圍輸入，並通過自動量程控制，將輸入模擬信號變化到ADC採集的範圍內。
[0029]波形發生和存儲模塊包括FPGA實時波形發生電路、DDR2存儲器、實時硬體波形調製模塊和LVDS電平接口高速DAC電路。採用大容量的DDR2作為主存儲器，可以存儲4Gbit深度的任意波形，通過計算和設置將大量波形模板預製在存儲器中，在需要時可以迅速供用戶調用，並且採用了超過48bit的相位計數器，來進行實時波形發生，利用Cordic算法來產生正弦波，三角波，並可以產生無限長度的高斯白噪聲。
[0030]電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
[0031]MCU控制和顯示電路採用了高速的ARM9處理器，並使用Linux作業系統提高了人機互動的友好性，並利用LCD彩色液晶作為顯示，提高了交互的信息量和速度，並且充分利用了周邊外設的現有設備，包括USB設備和網絡設備，實現了高速的計算和控制。同時，MCU控制和顯示電路與波形存儲和發生模塊通過光電隔離器雙向電連接，能使設備模擬地於大地實現懸浮，進而可以實現多信號源組合使用。
【權利要求】
1.一種數字任意波形發生器，包括用戶控制界面、MCU控制電路、波形發生和存儲模塊、至少一個模擬放大和濾波模塊以及為整個波形發生器供電的電源模塊，所述用戶控制界面安裝在普通的PC機上，所述PC機與MCU控制電路相連，所述MCU控制電路與所述波形發生和存儲模塊相連，所述模擬放大和濾波模塊的輸入端與所述MCU控制電路相連，其特徵在於:所述波形發生和存儲模塊包括依次相連的FPGA實時波形發生電路、DDR2存儲器和LVDS電平接口 DAC電路。
2.根據權利要求1所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述數字任意波形發生器還包括外調製信號調理模塊，所述外調製信號調理模塊的輸出端與所述波形發生和存儲模塊相連；所述DDR2存儲器和LVDS電平接口 DAC電路之間還連接有實時硬體波形調製電路。
3.根據權利要求1或2所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述MCU控制電路與波形發生和存儲模塊通過光電隔離器相連。
4.根據權利要求3所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述FPGA實時波形發生電路採用超過48bit的相位計數器。
5.根據權利要求4所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述FPGA採用Cordic算法產生正弦波、三角波，並可以產生無限長度的高斯白噪聲。
6.根據權利要求1或2所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述外調製信號調理模塊包括依次相連的模擬信號調理電路、自動量程採集電路和ADC採集模塊。
7.根據權利要求6所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述模擬信號調製電路米用雙極輸入。
8.根據權利要求1或2所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述電源模塊包括依次電連接的半橋逆變開關電源，紋波一直電路，EMI濾波，開關電源變壓器，多路電壓輸出，共模/差模濾波。
9.根據權利要求1或2所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述MCU控制電路採用ARM9處理器，並採用Linux作業系統。
10.根據權利要求9所述的數字任意波形發生器，其特徵在於:所述MCU控制電路還包括按鍵旋鈕和/或乙太網接口和/或與LCD顯示模塊相連。
【文檔編號】H03K3/02GK103633967SQ201310617214
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】郝春華 申請人:青島漢泰電子有限公司