一种便携式全幅值偏移信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术测试领域，具体涉及的是一种具备全幅值偏移的便携式全幅值偏移信号发生器。
【背景技术】
[0002]信号发生器是电子技术领域的一种重要的测试仪器，主要用来为电子系统的各项测试工作提供所需信号，现在已经具有各种高中低端的信号发生仪器，但是便携式的信号发生器较为少见；同时仪器的供电基本都采用通用的交流电源，难以满足野外测试工作的需求；同时现有的信号发生器的成本普遍较高，性价比偏低，低端的实验室用信号发生器价格都在千元以上。
[0003]现有的信号发生器都提供偏移设置功能，但可偏移的幅值不够大，一般为最大输出幅值的50 %，如常用的普源DG1022U型号信号发生器，输出电压为0-20VPP，偏移值为±5￥或±1(^，整机价格在1500-1800之间。但在某些特种测试环境中，需要信号的偏移值较大且精确可调，这是现有信号发生器的一个不足之处。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有全幅值偏移功能的便携式信号发生器。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]包括串口通信模块、核心处理模块、键盘输入及屏幕显示模块、输出信号发生及放大模块、偏移信号发生及放大模块和电源变换模块，还具备两路串口通信通道，下载串口通道用于程序调试、下载和产品硬件升级；控制串口通道用于系统的PC端上位机控制，通过此通道向系统发送模式切换命令，用于将系统切换到PC控制模式，实现PC设定的时序或逻辑功能；核心处理模块获取来自键盘输入的数据和命令，按照用户对输出信号波形、频率和幅值的需求，控制输出信号发生及放大模块将输出信号设置为指定的幅值和波形，同时根据用户对偏移信号波形、频率和幅值的需求，控制偏移信号发生及放大模块将偏移信号设置为指定的幅值，偏移信号和输出信号达到同样的幅值大小，实现全幅值偏移；键盘输入及屏幕显示模块完成数据和命令输出及信息和输出波形显示功能；信号发生器使用12V直流电源供电，为电源适配器、移动电源或电池，电源变换模块包括12-48V和12-5V两种电压变换，48V用于给大电压运算放大器供电，5V用于给除大电压运算放大器之外的其他部分供电；所述的串口通信模块，模块USB转串口芯片及支持电路构成，设置了两路串口通信通道，下载串口通道用于程序调试、下载和产品硬件升级；控制串口通道用于系统的PC端上位机控制，通过此通道向系统发送模式切换命令，将系统切换到PC控制模式，用于实现PC设定的时序或逻辑功能；所述的核心处理模块，由双串口单片机及其支持电路构成，接收键盘或PC输入，控制输出信号及偏移信号的输出，并将相关信息和波形显示在屏幕上；所述的键盘输入及屏幕显示模块，该模块采用标准的4*4矩阵键盘和显示屏构成，完成需求设定和信息显示功能；所述的输出信号发生及放大模块，模块DDS直接频率合成芯片、数字电位器、运算放大器和大电压运算放大器及其各自的支持电路构成，DDS接收核心控制芯片的指令，生成对应频率和波形的信号，由运算放大器进行放大，数字电位器作为此级放大的反馈电阻，接收核心控制芯片的指令设定放大倍数，实现输出信号的幅值数字控制，大电压运算放大器将信号再次放大，最大值可达40V ;所述的偏移信号发生及放大模块，模块DAC数模转换芯片和大电压运算放大器及各自的支持电路组成，DAC接收核心控制芯片的指令输出对应的直流信号，经过大电压运算放大器放大，最大值可达40V，输出信号0-40V可调；所述的电源变换模块，模块完成输入12V直流电压到5V和48V的电源变换，48V用于为大电压运算放大器供电，5V用于为除大电压运算放大器之外的部分供电，系统采用12V直流电源供电，采用12V/2A电源适配器供电，在外出时采用可充电电池供电。
[0007]本发明的有益效果在于:在电子系统测试过程中，可能需要用到信号发生器，现有信号发生器的价格偏高，不支持全幅值偏移且不具备便携性。在某些特殊测试中，需要使用全幅值偏移功能，而在野外工况和测试需求不高的场合便携性尤为重要，采用电池供电能增强仪器的便携性。本发明提出了信号发生器的全幅值偏移功能，能满足各种偏移需求。本发明的电源输入为12V直流电源，既可采用电源适配器供电，又可使用电池供电，能满足多种工况，整机轻巧便携。本发明具有联机模式，可通过上位机控制输出信号，并能进行输出信号数字编码，且具有固件升级功能，可在不改变系统硬件的情况下升级系统功能。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的系统结构框图；
[0009]图2为本发明的输出信号发生及放大模块电路原理图；
[0010]图3为本发明的偏移信号发生及放大模块电路原理图；
[0011]图4为本发明的键盘定义示意图；
[0012]图5为本发明的软件流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0014]本发明对信号提取的信号端和参考端进行分别控制，信号端利用直接频率合成器产生信号，通过数字电位器和通用运算放大器配合完成信号的幅值调节，再通过大电压放大器将信号放大至所需信号幅度；参考端利用数模转换器输出模拟电压信号，再通过大电压放大器放大至所需的偏移幅度；系统采用12V输入电源电压，可采用电池供电。
[0015]本发明包括串口通信模块、核心处理模块、键盘输入及屏幕显示模块、输出信号发生及放大模块、偏移信号发生及放大模块和电源变换模块。
[0016]串口通信模块由USB转串口芯片及其支持电路构成，设置了两路串口通信通道，下载串口通道用于程序调试、下载和产品硬件升级；控制串口通道用于系统的PC端上位机控制，通过此通道向系统发送模式切换命令，可以将系统切换到PC控制模式，实现PC设定的时序或逻辑功能。
[0017]核心处理模块由双串口单片机及其支持电路构成，接收键盘或PC输入，控制输出信号及偏移信号的输出，并将相关信息和波形显示在屏幕上。
[0018]键盘输入及屏幕显示模块采用标准的4*4矩阵键盘和显示屏构成，完成需求设定和?目息显不等功能。
[0019]输出信号发生及放大模块由DDS(直接频率合成)芯片、数字电位器、运算放大器和大电压运算放大器及其各自的支持电路构成，DDS接收核心控制芯片的指令，生成对应频率和波形的信号，由运算放大器进行放大，数字电位器作为此级放大的反馈电阻，接收核心控制芯片的指令设定放大倍数，实现输出信号的幅值数字控制，大电压运算放大器将信号再次放大，最大值可达40V。
[0020]偏移信号发生及放大模块由DAC(数模转换)芯片和大电压运算放大器及各自的支持电路组成，DAC接收核心控制芯片的指令输出对应的直流信号，经过大电压运算放大器放大，最大值可达40V。
[0021]电源变换模块完成输入12V直流电压到5V和48V的电源变换，48V用于为大电压运算放大器供电，5V用于为除大电压运算放大器之外的部分供电，系统采用12V直流电源供电，在有条件的情况下可采用12V/2A电源适配器供电，在外出时可采用可充电电池供电，方便携带。
[0022]结合图1，图1是本发明的系统结构框图；本系统包括串口通信模块、核心处理模块、键盘输入及屏幕显示模块、输出信号发生及放大模块、偏移信号发生及放大模块和电源变换模块；本系统具备两路串口通信通道，下载串口通道用于程序调试、下载和产品硬件升级；控制串口通道用于系统的PC端上位机控制，通过此通道向系统发送模式切换命令，可以将系统切换到PC控制模式，实现PC设定的时序或逻辑功能；正常情况下，核心处理模块获取来自键盘输入的数据和命令，按照用户对输出信号波形、频率和幅值的需求，控制输出信号发生及放大模块将输出信号设置为指定的幅值和波形，同时根据用户对偏移信号波形、频率和幅值的需求，控制偏移信号发生及放大模块将偏移信号设置为指定的幅值，偏移信号和输出信号可以达到同样的幅值大小，实现全幅值偏移；输出信号由核心控制芯片控制DDS (直接频率合成)芯片产生，一级放大反馈电阻采用数字电位器，实现幅值数字控制，二级放大采用大电压运算放大器，输出信号最大值可达40V ;偏移信号由核心控制芯片控制DAC (数模转换)芯片产生，采用大电压运算放大器输出信号最大值可达40V ;键盘输入及屏幕显示模块完成数据和命令输出及信