一種超低頻數(shù)字式信號(hào)發(fā)生器

1、文章編號(hào):10023046(2000)03026603收稿日期:20000321一種超低頻數(shù)字式信號(hào)發(fā)生器唐梅(蕪湖機(jī)械學(xué)校安徽蕪湖241000)摘要:采用鎖相環(huán)技術(shù)以及EPROM制成低頻信號(hào)發(fā)生器用數(shù)字化方式產(chǎn)生正弦波信號(hào)其精度和穩(wěn)定性直接由晶振決定從而使精度和穩(wěn)定性得到了可靠的保證。該信號(hào)發(fā)生器與單片機(jī)聯(lián)接可以按設(shè)定程序產(chǎn)生不同工況的頻率信號(hào)滿足了醫(yī)學(xué)、科研以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對(duì)各種低頻信號(hào)源的要求。關(guān)鍵詞:鎖相環(huán)電可編程序只讀存儲(chǔ)器

2、計(jì)數(shù)器數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器中圖分類號(hào):TM935131文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B低頻以及超低頻信號(hào)在醫(yī)學(xué)、科研和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的低頻信號(hào)發(fā)生器用RC文氏電橋振蕩器作為主振器再經(jīng)過放大器和輸出衰減器后得到信號(hào)。這種信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輸出頻率在幾百～幾千赫茲范圍內(nèi)波形較好但當(dāng)要求輸出頻率較低時(shí)(如零點(diǎn)幾赫茲～幾十赫茲)輸出波形不穩(wěn)定也不精確。為了解決這個(gè)問題我改變傳統(tǒng)獲取信號(hào)源的方式采用鎖相環(huán)技術(shù)以及E2PROM(electricallypr

3、ogrammablereadonlymemo2ry)用數(shù)字化方式產(chǎn)生正弦波信號(hào)從而保證了信號(hào)的精度和穩(wěn)定性。1工作原理原理框圖如圖1所示?；鶞?zhǔn)信號(hào)8Hz相位控振蕩器8HzN80計(jì)數(shù)器]EPROMΤDAC輸出運(yùn)放N分頻器圖1原理框圖將一個(gè)周期的正弦波平均分成80等份每隔415所對(duì)應(yīng)的正弦波數(shù)值儲(chǔ)存在EPROM中共80個(gè)點(diǎn)。其峰值換算為十六進(jìn)制數(shù)FFH谷值換算為十六進(jìn)制00H。計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)一次便依次讀取E2PROM中一個(gè)正弦波數(shù)值共需80次

4、一個(gè)周期。如此循環(huán)往復(fù)。8Hz基準(zhǔn)信號(hào)輸入到相位控制振蕩器4046芯片中在鎖相環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)輸出頻率為(8N)Hz。因?yàn)?0個(gè)點(diǎn)為一個(gè)周期所以信號(hào)發(fā)生器輸出頻率f=(8N)80=011N。最后DAC(digi2talanalogconverter)將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電流量再經(jīng)雙運(yùn)放LM358第一級(jí)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)第二級(jí)放大后得到幅度可調(diào)的正弦波電壓信號(hào)。N值由撥盤開關(guān)在的位置決定它的取值范圍為1～99999所以輸出信號(hào)頻率范圍為0.1H

5、z～999919Hz滿足了醫(yī)學(xué)、科研及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)正弦波信號(hào)頻率范圍的要求。2實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)電路由圖2所示。各部分實(shí)現(xiàn)方式如下:2118Hz基準(zhǔn)信號(hào)的獲得首先將集成塊4060連成十二級(jí)二分頻器然后將32768Hz晶振產(chǎn)生的信號(hào)輸入4060中輸出即為8Hz基準(zhǔn)信號(hào)。212輸出頻率的設(shè)置輸出頻率由輸入端的五級(jí)撥盤開關(guān)位置決定每級(jí)撥盤開關(guān)的位置BCD碼的形式輸入到N分頻器例如“7”是“0111”N分頻器是由五級(jí)十分頻器組成它報(bào)值范圍為1～999

6、99。輸出頻率f=(8N)80=011N。例如五級(jí)撥盤開關(guān)的位置為15000則輸出頻率f=011N=01115000=1500Hz。2131鎖相環(huán)技術(shù)的應(yīng)用4046為相位控制振蕩器8Hz基準(zhǔn)信號(hào)和N第14卷第3期2000年9月山東建材學(xué)院學(xué)報(bào)JOURNALOFSHONGINSTITUTEOFBUILDINGMATERIALSVol.14NO.3Sep.2000序號(hào)θy=(1sinθ)2255y對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)2194.50.998254

7、FE22990.994253FD23103.50.986251FB241080.975249F925112.50.961245F5261170.945241F127121.50.926236EC281260.904231E729130.50.880224E0301350.853218DA31139.50.824210D2321440.793202CA33148.50.761194C2341530.726185B935157.50.691

8、176B0361620.654167A737166.50.6171579D381710.578147.39339175.50.535136.488401800.50012880424890.4201086C43193.50.3809862441980.345885845202.50.308794F462070.273704647211.50.238613D482160.206533549220.50.175452D502250.1463

9、72551229.50.119311F522340.095241853238.50.0741913542430.054140E55247.50.038100A562520.02460657256.50.014404582610.00620259265.50.0020.39301602700.0000.0000061274.50.0020.39301622790.00620263283.50.014404642880.0246066529

10、2.50.038100A662970.054140E序號(hào)θy=(1sinθ)2255y對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)67301.50.0741913683060.095241869310.50.119311F703150.146372571319.50.175452D723240.206533573328.50.238613D743330.273704675337.50.308794F763420.345885877346.50.3809862783

11、510.4201086C79355.50.46011775803600.500128803結(jié)論本設(shè)計(jì)輸出的正弦波信號(hào)精度高穩(wěn)定性好波形失真度3%頻率誤差0101%體積小該信號(hào)發(fā)生器安裝、調(diào)試、使用均很方便價(jià)格低廉。并且若與單片機(jī)聯(lián)接可產(chǎn)生不同工況的頻率信號(hào)滿足了醫(yī)學(xué)、科研以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)各種低頻信號(hào)源的要求。〔參考文獻(xiàn)〕〔1〕朱曉斌1電子測(cè)量?jī)x器〔M〕1北京:電子工業(yè)出版社119911〔2〕康華光1電子技術(shù)(數(shù)字部分)〔M〕1武漢:高等

12、教育出版社119881〔3〕王德沅1集成電路應(yīng)用入門〔M〕1上海上海科學(xué)出版社119901ADigitalSignalGeneratTangmei(WuhuMechanicalSchoolAnhuiWuhu241000)Abstract:ThispaperadoptsphasedchainEPROM.ItusesdigitalwayobtainsignalofSineWaveprecisionsta2bilitystraightlyde

13、pendingonctystallallice.Soprecisisonstabilityarereliable.thisgeneratcanproducefrequencysignalofvariouswkingstateaccdingtoprocedurewhichhasbeenofferedfexampleSquareWaveSawtoothWavesoon.Inallthisgeneratcanprovidevarioussig