脉冲发生器电路的制作方法

本实用新型涉及一种脉冲发生器电路，尤其涉及一种幅值调节范围宽并且交流频率、交流脉冲个数都可精确调节的脉冲发生器电路。

背景技术：

脉冲发生器是一种常用的信号源，广泛应用于科学研究、生产实践等领域。特别是通信系统，常常需要用到多种不同频率和幅值的脉冲信号。在数字化时代的今天，模拟电路组成的脉冲发生器由于电路复杂、功能单一等原因已经淘汰了，取而代之的是电路简洁、功能多样、功耗低的数字电路。但目前由数字电路组成的脉冲发生器一般只能调节频率和幅值，且幅值调节范围窄，精度不高，而且目前由数字电路组成的脉冲发生器一般输出的都是直流脉冲信号，如果要实现交流脉冲信号的输出，则需要大大增加电路的成本和复杂性。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种脉冲发生器电路，能精确调节直流波形的频率和幅值，并且幅值调节范围宽，通过较简单的电路就可以把直流波形转化成交流波形，而且交流频率、交流脉冲个数都可精确调节，电路简单，成本较低。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括单片机单元、DA转换单元、数字电位器单元和升压单元；

所述的单片机单元产生数字直流信号源，并输送给所述的DA转换单元；

所述的DA转换单元接收单片机单元传过来的数字直流信号源，将数字直流信号源转化成频率可调的交流脉冲信号输送给所述的数字电位器单元；

所述的数字电位器单元接收DA转换单元送来的频率可调的交流脉冲信号，调节波形放大倍数，输出幅值可调的交流脉冲信号给所述的升压单元；

所述的升压单元接收数字电位器单元传来的幅值可调的交流脉冲信号，扩大幅值调节范围，把幅值低的交流脉冲信号调节成高幅值高驱动能力的交流脉冲信号并输出。

本技术方案采用单片机单元输出脉冲信号源，通过DA转换单元处理成频率和波形可调的交流脉冲信号，再通过控制数字电位器单元来准确调节波形的放大倍数，再通过升压单元来扩大幅值的调节范围。因此本技术方案可以精确调节直流波形频率和幅值，并且幅值调节范围宽，而且采用简单的电路就可以把直流波形转化成交流波形，并且交流频率、交流脉冲个数也可以精确可调。

作为优选，所述的单片机单元包括单片机U6，单片机U6采用STC12C5A40S2；所述的DA转换单元包括DA转换芯片U2和运放U3A、运放U3B、运放U4B，DA转换芯片U2采用TLC7528；单片机U6的4脚既经电阻R1接地又和电解电容C1的负极相连，电解电容C1的正极接电压+5V，单片机U6的14脚和15脚之间连接有晶振X，晶振X的两脚分别经电容C23接地、经电容C27接地，单片机U6的16脚接地，单片机U6的38脚既接电压+5V又经电容C20接地，单片机U6的18脚～25脚分别和DA转换芯片U2的14脚～7脚相连，单片机U6的26脚、27脚、28脚分别和DA转换芯片U2的6脚、15脚、16脚相连，单片机U6的17脚经电阻R16和三极管Q的基极相连，三极管Q的发射极接电压+5V，三极管Q的集电极经电阻R18和DA转换芯片U2的4脚相连，DA转换芯片U2的4脚既经电阻R26接地又经电阻R27接电压-5V，DA转换芯片U2的5脚、1脚均接地，DA转换芯片U2的3脚和18脚之间连接有电阻R17，DA转换芯片U2的2脚和运放U3A的的反相输入端相连，运放U3A的的同相输入端接地，运放U3A的的输出端和DA转换芯片U2的18脚相连，DA转换芯片U2的17脚接电压+5V，DA转换芯片U2的20脚和运放U3B的反相输入端相连，运放U3B的同相输入端接地，DA转换芯片U2的19脚经电阻R19和运放U3B的输出端相连，运放U3B的输出端，一路经电阻R30和电容C5的一端相连，电容C5的另一端接电压+5V，另一路和运放U4B的同相输入端相连，运放U4B的反相输入端既经电阻R28接地又经电阻R20和运放U4B的输出端相连，运放U4B的输出端和所述的数字电位器单元的输入端相连。单片机的其中一组端口输出数字直流信号源，电路简洁，可以控制脉冲信号缓升和缓降，还可以控制在一个周期内精确输出脉冲个数。通过单片机控制DA转换芯片的参考电压值的变化频率，可以精确控制交流脉冲信号的频率，并且只需要增加一部分很少的外围电路，电路简单，实现方便，成本较低。

作为优选，所述的数字电位器单元包括多通道数字芯片U1、运放U4A和数字电位器U7，多通道数字芯片U1采用CD4051多通道数字芯片，数字电位器U7采用X9C104P数字电位器；多通道数字芯片U1的1脚、2脚及4脚～10脚均接地，多通道数字芯片U1的16脚既接电压+5V又经电容C9接地，多通道数字芯片U1的11脚和单片机U6的29脚相连，多通道数字芯片U1的13脚和隔直电容C25的负极相连，隔直电容C25的正极和所述的运放U4B的输出端相连；运放U4A的同相输入端经电阻R36接地，运放U4A的反相输入端，一路经电阻R29接地，另一路经电阻R21和运放U4A的输出端相连，运放U4A的输出端和电解电容C26的正极相连，电解电容C26的负极和多通道数字芯片U1的14脚相连；多通道数字芯片U1的3脚和数字电位器U7的3脚相连，数字电位器U7的4脚、6脚及7脚接地，数字电位器U7的8脚既接电压+5V又经电容C7接地，数字电位器U7的1脚、2脚分别和单片机U6的35脚、34脚相连，数字电位器U7的5脚和所述的升压单元的输入端相连。数字电位器单元接收频率可调的交流脉冲信号，经过隔直电容，滤掉直流分量，通过单片机控制数字电位器的电阻值，输出幅值可调的交流脉冲信号。由于采用的是数字控制的方式，幅值的调节范围非常精确。

作为优选，所述的升压单元包括功率运算放大器U5和升压变压器T；功率运算放大器U5的同相输入端和所述的数字电位器单元的输出端相连，功率运算放大器U5的反相输入端，一路和电解电容C24的正极相连，电解电容C24的负极经电阻R22接地，另一路经电阻R31和电阻R199的串联电路与功率运算放大器U5的输出端相连，功率运算放大器U5的输出端既经电阻R32接地又和电解电容C21的正极相连，电解电容C21的负极和升压变压器T的输入侧相连，升压变压器T的输出侧作为脉冲发生器的输出，输出高幅值高驱动能力的交流脉冲信号。升压单元接收数字电位器单元传过来的幅值精确可调的交流脉冲信号，由于调节幅值范围很窄，通过功率运算放大器和升压变压器把幅值低的交流脉冲信号调节成高幅值高驱动能力的交流脉冲信号。

本实用新型的有益效果是：采用数字电路构成交流脉冲发生器电路，电路结构紧凑，频率和幅值均可精确调节，并且幅值调节范围宽，通过较简单的电路就可以把直流波形转化成交流波形，而且可精确调节交流频率及在一个周期内的脉冲个数和脉冲幅值的缓升、缓降，电路简单，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型中单片机单元的一种电路原理图。

图3是本实用新型中DA转换单元的一种电路原理图。

图4是本实用新型中数字电位器单元的一种电路原理图。

图5是本实用新型中升压单元的一种电路原理图。

图中1.单片机单元，2.DA转换单元，3.数字电位器单元，4.升压单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的脉冲发生器电路，如图1所示，包括单片机单元1、DA转换单元2、数字电位器单元3和升压单元4，单片机单元1分别和DA转换单元2、数字电位器单元3相连，DA转换单元2的输出端和数字电位器单元3的输入端相连，数字电位器单元3的输出端和升压单元4的输入端相连，升压单元4输出交流脉冲信号。

单片机单元1产生数字直流信号源，并输送给DA转换单元2；

DA转换单元2接收单片机单元1传过来的数字直流信号源，将数字直流信号源转化成频率可调的交流脉冲信号输送给数字电位器单元3；

数字电位器单元3接收DA转换单元2送来的频率可调的交流脉冲信号，调节波形放大倍数，输出幅值可调的交流脉冲信号给升压单元4；

升压单元4接收数字电位器单元3传来的幅值可调的交流脉冲信号，扩大幅值调节范围，把幅值低的交流脉冲信号调节成高幅值高驱动能力的交流脉冲信号并输出。

如图2、图3所示，单片机单元1包括单片机U6，单片机U6采用STC12C5A40S2；DA转换单元2包括DA转换芯片U2和运放U3A、运放U3B、运放U4B，DA转换芯片U2采用TLC7528，运放U3A、运放U3B及运放U4B均采用LM358运算放大器芯片；单片机U6的4脚既经电阻R1接地又和电解电容C1的负极相连，电解电容C1的正极接电压+5V，单片机U6的14脚和15脚之间连接有晶振X，晶振X的两脚分别经电容C23接地、经电容C27接地，单片机U6的16脚接地，单片机U6的38脚既接电压+5V又经电容C20接地，单片机U6的18脚～25脚分别和DA转换芯片U2的14脚～7脚相连，单片机U6的26脚、27脚、28脚分别和DA转换芯片U2的6脚、15脚、16脚相连，单片机U6的17脚经电阻R16和三极管Q的基极相连，三极管Q的发射极接电压+5V，三极管Q的集电极经电阻R18和DA转换芯片U2的4脚相连，DA转换芯片U2的4脚既经电阻R26接地又经电阻R27接电压-5V，DA转换芯片U2的5脚、1脚均接地，DA转换芯片U2的3脚和18脚之间连接有电阻R17，DA转换芯片U2的2脚和运放U3A的的反相输入端相连，运放U3A的的同相输入端接地，运放U3A的的输出端和DA转换芯片U2的18脚相连，DA转换芯片U2的17脚接电压+5V，DA转换芯片U2的20脚和运放U3B的反相输入端相连，运放U3B的同相输入端接地，DA转换芯片U2的19脚经电阻R19和运放U3B的输出端相连，运放U3B的输出端，一路经电阻R30和电容C5的一端相连，电容C5的另一端接电压+5V，另一路和运放U4B的同相输入端相连，运放U4B的反相输入端既经电阻R28接地又经电阻R20和运放U4B的输出端相连，运放U4B的输出端和数字电位器单元中隔直电容C25的正极相连。

如图4所示，数字电位器单元3包括多通道数字芯片U1、运放U4A和数字电位器U7，多通道数字芯片U1采用CD4051多通道数字芯片，数字电位器U7采用X9C104P数字电位器；多通道数字芯片U1的1脚、2脚及4脚～10脚均接地，多通道数字芯片U1的16脚既接电压+5V又经电容C9接地，多通道数字芯片U1的11脚和单片机U6的29脚相连，多通道数字芯片U1的13脚和隔直电容C25的负极相连；运放U4A的同相输入端经电阻R36接地，运放U4A的反相输入端，一路经电阻R29接地，另一路经电阻R21和运放U4A的输出端相连，运放U4A的输出端和电解电容C26的正极相连，电解电容C26的负极和多通道数字芯片U1的14脚相连；多通道数字芯片U1的3脚和数字电位器U7的3脚相连，数字电位器U7的4脚、6脚及7脚接地，数字电位器U7的8脚既接电压+5V又经电容C7接地，数字电位器U7的1脚、2脚分别和单片机U6的35脚、34脚相连，数字电位器U7的5脚和升压单元4中功率运算放大器U5的同相输入端相连。

如图5所示，升压单元4包括功率运算放大器U5和升压变压器T，功率运算放大器U5采用LM1875功率运算放大器；功率运算放大器U5的反相输入端，一路和电解电容C24的正极相连，电解电容C24的负极经电阻R22接地，另一路经电阻R31和电阻R199的串联电路与功率运算放大器U5的输出端相连，功率运算放大器U5的输出端既经电阻R32接地又和电解电容C21的正极相连，电解电容C21的负极和升压变压器T的输入侧(升压变压器T的11脚)相连，升压变压器T的12脚接地，升压变压器T的输出侧，即升压变压器T的2脚和6脚分别和插座J2的1脚、2脚相连，插座J2的1脚和2脚之间连接有电阻R24，插座J2作为脉冲发生器的脉冲信号输出插口，输出高幅值高驱动能力的交流脉冲信号。

单片机单元1通过程序控制产生数字直流信号源，输送给DA转换单元2，再通过单片机单元1控制DA转换单元2的参考电压值的变化频率，控制DA转换单元2将接收到的数字直流信号源转化成频率可调的交流脉冲信号，并输送给数字电位器单元3，数字电位器单元3滤掉接收到的交流脉冲信号中的直流分量，并通过单片机单元1控制数字电位器单元3中数字电位器的电阻值，使数字电位器单元3输出幅值可调的交流脉冲信号给升压单元4，升压单元4对接收到的幅值可调的交流脉冲信号扩大幅值调节范围，通过功率放大和升压把幅值低的交流脉冲信号调节成高幅值高驱动能力的交流脉冲信号并输出。

单片机单元利用单片机U6，在一个周期内把要输出的波形按横轴等间距分成若干个点，把每个点电压幅值所对应的8位二进制数值做成表，放在单片机的ROM存储单元中，相邻两点之间的时间间隔为ΔT，由单片机的定时器产生，根据需要制成多个表格；产生含有缓升和缓降的脉冲信号时，可以制成波形为梯形图的表格；产生在一个周期内输出精确脉冲个数时，制成多余的二进制数据用0代替的表格。先取表中的第一个元素输出给DA转换芯片U2，时间间隔ΔT到时，再取第二个元素给DA转换芯片U2，依次类推，取完最后一个元素后再从头开始取表格的第一个元素，如次循环；在一个ΔT周期内，DA转换芯片只工作一个采样周期，以保证ΔT时间内DA转换芯片的输出值不发生改变；当一个采样完毕后，拉高DA转换芯片的使能脚使采样到的DA值锁存在通道中，当下一个ΔT到来时，再拉低DA转换芯片的使能脚，使DA转换芯片再处于工作模式，依次类推，使单片机产生数字直流信号源。

DA转换芯片U2是双通道的8位数字/模拟转换器，转换出来的模拟信号值和参考电压REF的值成正比。单片机U6输出的控制信号REF经三极管Q和DA转换芯片的A通道参考电压输入端REFA相连，DA转换单元2将接收到的数字直流信号源转化成频率可调的交流脉冲信号的方法为：初始化时，先使能DA转换芯片的A通道，单片机的P2口输出0xFF，延时两个DA转换芯片的转换时间后，再使能DA转换芯片的B通道，A通道的DA值就锁存在A通道的输出端，通过改变A通道的REFA值才可以改变A通道的输出值，A通道的输出端通过运放U3A再接到B通道参考电压输入端REFB；当单片机的控制信号REF控制三极管Q导通时，A通道参考电压输入端REFA的电压值为+2.5V，当单片机的控制信号REF控制三极管Q截止时，A通道参考电压输入端REFA的电压值为-2.5V；通过单片机U6控制三极管Q的导通和截止，便可以改变B通道参考电压输入端REFB的电压是正值还是负值，从而把数字直流信号源转化成频率可调的交流脉冲信号，转化成的交流脉冲信号通过B通道的输出端输出，再通过运放U3B和运放UAB构成的增益电路处理后输出给数字电位器单元。REFA端电压极性改变时，运放U3A输出端电压建立需要10us左右的时间，所以REFB端接收到的是带有上升时间、0电压及下降时间的交流参考电压，这样B通道就可以输出带死区的交流脉冲电压，方便升压变压器进行处理。

数字电位器单元通过隔直电容C25接收来自运放U4B的交流脉冲信号，滤掉直流成份。初始化时，信号还没有稳定，先开通多通道数字芯片U1的1通道，输出低幅值信号，等信号稳定时，再切换到0通道，输出交流脉冲信号到多通道数字芯片U1的公共通道输出脚，多通道数字芯片的公共通道输出脚连接数字电位器U7的高电压脚，通过单片机U6控制数字电位器U7的升/降输入脚U/D和增加输入脚INC，可以精确控制电位器的滑动端的位置，电位器的滑动端输出交流脉冲信号，从而可以精确调节交流脉冲信号的幅值。

因为数字电位器的滑动端输出的交流脉冲信号的幅值范围为0～5V，调节范围太窄。数字电位器滑动端输出的交流脉冲信号连接功率运算放大器U5的同相输入端，通过以功率运算放大器为主的功率运算放大电路，在功率运算放大器的输出端输出高驱动能力的交流脉冲信号，功率运算放大器的输出端连接升压变压器T，经过功放和升压，通过插座J2就可以输出幅值调节范围广的交流脉冲信号，而且可精确调节交流频率及在一个周期内的脉冲个数和脉冲幅值的缓升、缓降。

本实用新型采用数字电路构成交流脉冲发生器电路，电路结构紧凑，频率和幅值均可精确调节，并且幅值调节范围宽，通过较简单的电路就可以把直流波形转化成交流波形，而且可精确调节交流频率及在一个周期内的脉冲个数和脉冲幅值的缓升、缓降，电路简单，成本较低。