一种新型信号模拟产生装置的制作方法

1.本实用新型涉及信号模拟技术领域，具体地说，特别涉及一种新型信号模拟产生装置。


背景技术：

2.在许多模拟装置中，需要一些模拟产生的信号，而且信号类型不同。现在的一些信号产生器虽然也能产生各种信号，但成本较高，且一般是电压信号，没有电流信号。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种新型信号模拟产生装置，其具有成本低、电路简单、产生兼具电压和电流波形等优点，大大扩大了其应用范围。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型信号模拟产生装置，包括微控制器、波形发生模块和电流负反馈放大模块，所述微控制器采用单片机stm8l051f3p6tr且微控制器内设有电源电路、程序下载接口模块、显示按键模块和通信接口模块，所述微控制器与波形发生模块连接，所述波形发生模块与电流负反馈放大模块连接，所述波形发生模块内安装有任意波形发生器ad9102，所述电流负反馈放大模块内安装有运算放大器。
5.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述波形发生模块由任意波形发生器ad9102、运算放大器u3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6和电容c7组成，所述电容c1左端和电容c3左端都接地，所述电容c1右端与任意波形发生器ad9102引脚6连接，所述电容c3右端与任意波形发生器ad9102引脚4连接，所述电容c2右端接地，所述电容c2左端与电源引脚+3.3v连接，所述电容c4右端与任意波形发生器ad9102引脚21连接，所述电阻r1上端和电容c5上端都与任意波形发生器ad9102引脚20连接，所述电阻r1下端、电容c5下端和电容c6左端都接地，所述电容c6右端与任意波形发生器ad9102引脚22连接，所述电容c7右端和电阻r2右端都接地，所述电容c7左端与任意波形发生器ad9102引脚18连接，所述电阻r2左端与任意波形发生器ad9102引脚24连接，所述电阻r3上端和电阻r5左端都与任意波形发生器ad9102引脚27连接，所述电阻r3下端和电阻r4下端都与电源引脚+3.3v连接，所述电阻r5右端和电阻r7下端都与运算放大器u3引脚3连接，所述电阻r6右端和电阻r8上端都与运算放大器u3引脚2连接，所述电阻r4上端和电阻r6左端都与任意波形发生器ad9102引脚28连接。
6.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述电流负反馈放大模块由运算放大器u4、运算放大器u5、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、可调电阻r16、mos管q1和mos管q2组成，所述电阻r9左端接地，所述电阻r9右端和可调电阻r16上端都与运算放大器u4引脚2连接，所述电阻r14左端、mos管q1栅极和mos管q2栅极都与运算放大器u4引脚6连接，所述mos管q1漏极与电源引脚vcc连接，所述mos管q1源极与mos管q2漏极
连接，所述可调电阻r16下端和电阻r13下端都与运算放大器u5引脚6连接，所述电阻r10上端接地，所述电阻r10下端和电阻r11左端都与运算放大器u5引脚3连接，所述电阻r11右端与电阻r15上端连接，所述电阻r12左端和电阻r13上端都与运算放大器u5引脚2连接。
7.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述波形发生模块中的运算放大器u3采用运算放大器lm324、opa2274、opa2604、ad8032、ad8048或ad8628。
8.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述电流负反馈放大模块中的运算放大器u4和运算放大器u5都采用运算放大器lm324、opa2274、opa2604、ad8032、ad8048或ad8628。
9.本实用新型中的波形发生模块产生波形需要具体的参数如频率、形状、幅度等数据，这些数据由微控制器向波形发生模块提供，而这些数据既可以由微控制器根据按键输入产生，也可以由上位机向微控制器通信传输得到；波形发生模块在微控制器控制下，选择合适的波形产生模式，产生不同的电压波形，并能控制该电压波形的幅度和频率，然后通过输出端口输出；将波形发生模块的产生的电压波形经电流负反馈放大模块变换后，可以转换为波形相同的电流信号；波形发生模块以dds芯片ad9102为核心，该芯片功能比较全面，包括一个14位输出、最高180msps的主时钟正弦波发生器，带24位调谐字，支持10.8hz/lsb的频率分辨率，包含有sram模块，sram数据可包含进行直接生成的存储波形、施加于dds输出或dds频率调谐字的幅度调制模式；任意波形发生器ad9102主要通过spi接口与微控制器进行通信，辅以tri、cs、ret等端口受微控制器控制；任意波形发生器ad9102的时钟信号从clkp端口输入，可以采用有源晶振作为时钟源；信号输出采用电流差分输出模式，输出外接运放差分放大电路，输出电压信号；为了将电压信号转换为电流信号，需采用电流负反馈放大模块进行转换，其电路原图如图4所示，在电流负反馈放大模块中，mos管q1和mos管q2组成双电源乙类互补对称放大电路，电阻r14可以起缓冲作用，电流负反馈放大模块具有较强的电流放大能力，输出的电流信号就从这里引出；运算放大器u4是mos管q1和mos管q2的激励电路；运算放大器u5和电阻r10～r13组成一个同相放大器，对反馈信号进行放大；电阻r15是电流反馈取样电阻；电阻r15和电阻r16组成反馈系数调整电路，调整电阻r16大小可以改变反馈系数，从而控制输出电流信号的大小；因此以运算放大器u5为核心的同相放大器和电阻r9、电阻r15和可调电阻r16构成了电流负反馈支路，是将输出电压信号转换为电流输出信号必不可少的组成部分，另外在改变波形产生电路改变输出电压幅度同样可以调整输出电流的幅度。
10.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：具有成本低、电路简单、产生兼具电压和电流波形等优点，大大扩大了其应用范围。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构原理图；
12.图2为本实用新型微控制器的电路图；
13.图3为本实用新型波形发生模块的电路图；
14.图4为本实用新型电流负反馈放大模块的电路图。
15.附图标记说明：
16.1：微控制器，2：波形发生模块，3：电流负反馈放大模块，ad9102：任意波形发生器，stm8l051f3p6tr：单片机，u3、u4、u5：运算放大器，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、
r12、r13、r14、r15：电阻，r16：可调电阻，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7：电容，q1、q2：mos管。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：
18.需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
19.同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
20.如图1～图4所示，其示出了本实用新型的具体实施方式，如图所示，本实用新型公开的一种新型信号模拟产生装置，包括微控制器1、波形发生模块2和电流负反馈放大模块3，所述微控制器1采用单片机stm8l051f3p6tr且微控制器1内设有电源电路、程序下载接口模块、显示按键模块和通信接口模块，所述微控制器1与波形发生模块2连接，所述波形发生模块2与电流负反馈放大模块3连接，所述波形发生模块2内安装有任意波形发生器ad9102，所述电流负反馈放大模块3内安装有运算放大器。
21.优选的，所述波形发生模块2由任意波形发生器ad9102、运算放大器u3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6和电容c7组成，所述电容c1左端和电容c3左端都接地，所述电容c1右端与任意波形发生器ad9102引脚6连接，所述电容c3右端与任意波形发生器ad9102引脚4连接，所述电容c2右端接地，所述电容c2左端与电源引脚+3.3v连接，所述电容c4右端与任意波形发生器ad9102引脚21连接，所述电阻r1上端和电容c5上端都与任意波形发生器ad9102引脚20连接，所述电阻r1下端、电容c5下端和电容c6左端都接地，所述电容c6右端与任意波形发生器ad9102引脚22连接，所述电容c7右端和电阻r2右端都接地，所述电容c7左端与任意波形发生器ad9102引脚18连接，所述电阻r2左端与任意波形发生器ad9102引脚24连接，所述电阻r3上端和电阻r5左端都与任意波形发生器ad9102引脚27连接，所述电阻r3下端和电阻r4下端都与电源引脚+3.3v连接，所述电阻r5右端和电阻r7下端都与运算放大器u3引脚3连接，所述电阻r6右端和电阻r8上端都与运算放大器u3引脚2连接，所述电阻r4上端和电阻r6左端都与任意波形发生器ad9102引脚28连接。
22.优选的，所述电流负反馈放大模块3由运算放大器u4、运算放大器u5、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、可调电阻r16、mos管q1和mos管q2组成，所述电阻r9左端接地，所述电阻r9右端和可调电阻r16上端都与运算放大器u4引脚2连接，所述电阻r14左端、mos管q1栅极和mos管q2栅极都与运算放大器u4引脚6连接，所述mos管q1漏极与电源引脚vcc连接，所述mos管q1源极与mos管q2漏极连接，所述可调电阻r16下端和电阻r13下端都与运算放大器u5引脚6连接，所述电阻r10上端接地，所述电阻r10下端和电阻r11左端都与运算放大器u5引脚3连接，所述电阻r11右端与电阻r15上端连接，所述电阻r12左端和电阻r13上端都与运算放大器u5引脚2连接。
23.优选的，所述波形发生模块2中的运算放大器u3采用运算放大器lm324、opa2274、opa2604、ad8032、ad8048或ad8628。
24.优选的，所述电流负反馈放大模块3中的运算放大器u4和运算放大器u5都采用运算放大器lm324、opa2274、opa2604、ad8032、ad8048或ad8628。
25.本实用新型中的波形发生模块2产生波形需要具体的参数如频率、形状、幅度等数据，这些数据由微控制器1向波形发生模块2提供，而这些数据既可以由微控制器1根据按键输入产生，也可以由上位机向微控制器1通信传输得到；波形发生模块2在微控制器1控制下，选择合适的波形产生模式，产生不同的电压波形，并能控制该电压波形的幅度和频率，然后通过输出端口输出；将波形发生模块2的产生的电压波形经电流负反馈放大模块3变换后，可以转换为波形相同的电流信号；波形发生模块2以dds芯片ad9102为核心，该芯片功能比较全面，包括一个14位输出、最高180msps的主时钟正弦波发生器，带24位调谐字，支持10.8hz/lsb的频率分辨率，包含有sram模块，sram数据可包含进行直接生成的存储波形、施加于dds输出或dds频率调谐字的幅度调制模式；任意波形发生器ad9102主要通过spi接口与微控制器1进行通信，辅以tri、cs、ret等端口受微控制器1控制；任意波形发生器ad9102的时钟信号从clkp端口输入，可以采用有源晶振作为时钟源；信号输出采用电流差分输出模式，输出外接运放差分放大电路，输出电压信号；为了将电压信号转换为电流信号，需采用电流负反馈放大模块3进行转换，其电路原图如图4所示，在电流负反馈放大模块3中，mos管q1和mos管q2组成双电源乙类互补对称放大电路，电阻r14可以起缓冲作用，电流负反馈放大模块3具有较强的电流放大能力，输出的电流信号就从这里引出；运算放大器u4是mos管q1和mos管q2的激励电路；运算放大器u5和电阻r10～r13组成一个同相放大器，对反馈信号进行放大；电阻r15是电流反馈取样电阻；电阻r15和电阻r16组成反馈系数调整电路，调整电阻r16大小可以改变反馈系数，从而控制输出电流信号的大小；因此以运算放大器u5为核心的同相放大器和电阻r9、电阻r15和可调电阻r16构成了电流负反馈支路，是将输出电压信号转换为电流输出信号必不可少的组成部分，另外在改变波形产生电路改变输出电压幅度同样可以调整输出电流的幅度。
26.不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。