[发明专利]李莎如图形信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号发生器，具体是一种教学实验用的李莎如图形信号发生器。

背景技术

一质点同时在X轴和Y轴上作简谐运动，形成的图形就是李莎如图形。

李莎如图形上的每一个坐标为(X，Y)的点都可以用以下的公式进行表示：X＝A1sin(ω1t+ψ1)Y＝A2sin(ω2t+ψ2)从这里可以看出，李莎如图形实际上是一个质点同时在X轴和Y轴上作简谐运动形成的。但是，如果这两个相互垂直的振动的频率为任意值，那么它们的合成运动就会比较复杂，而且轨迹是不稳定的。然而，如果两个振动的频率成简单的整数比，这样就能合成一个稳定、封闭的曲线图形，这就是李莎如图形。

利用现有的两台信号发生器输出的两路正弦信号在示波器上合成李莎如图形时，由于仪器本身的频漂和两个信号的独立无关性，示波器显示的图形往往是非常不稳定的，即便将所述的两路正弦信号的频率比调得相对稳定了，所述的两路正弦信号的相位差也总是在变化，而且无论怎样调节，上述问题都无法彻底解决。故而，在教学实验中不容易得到稳定的李莎如图形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够得到稳定的李莎如图形的李莎如图形信号发生器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种李莎如图形信号发生器，包括：可控方波生成单元，用于输出一个频率可控且稳定的方波信号；第一分频器和第二分频器，用于分别对所述可控方波生成单元输出的方波信号进行分频；第一计数器和第二计数器，用于分别对所述第一分频器和第二分频器输出的方波信号进行相位累加并产生两路正弦波表的地址信号；第一波形映射器和第二波形映射器，用于分别将所述第一计数器和第二计数器输出的正弦波表的地址信号映射为两路正弦信号的采样值；第一ADC和第二ADC，用于分别将所述第一波形映射器和第二波形映射器输出的所述正弦信号的采样值转换成两路正弦模拟信号； 第一低频放大器和第二低频放大器，用于分别将所述第一ADC和第二ADC输出的正弦模拟信号低频放大后输出；MCU，用于根据设定的两路正弦模拟信号的频率比参数，分别控制第一分频器和第二分频器的分频数，同时在控制第一计数器和第二计数器清零后根据设定的两路正弦模拟信号的相位差参数控制第一计数器置数；经低频放大的所述两路正弦模拟信号适于在示波器上合成李莎如图形。

进一步，所述MCU连接有分别用于设置和显示所述两路正弦模拟信号的频率比参数和相位差参数的键盘和显示装置。

进一步，所述MCU连接有与上位机通信的串行接口，以获取调整所述两路正弦模拟信号的频率比参数和相位差参数的控制命令和数据。

进一步，所述MCU还用于控制所述可控方波生成单元输出的方波信号的频率。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的李莎如图形信号发生器采用两级DDS技术，第一级用来产生第二级的时钟，达到数字调节频率的目的，第二级实现双路正弦信号频率比和相位差的数字调节及波形合成。基于此原理产生的两路正弦信号可在示波器上合成稳定的李莎如图形，且相位差，频率比可数控调节，通过控制第一级的输出频率，可详细跟踪李莎如图形的形成轨迹。本信号发生器克服了原来用两台独立信号发生器无法合成稳定李莎如图形的缺陷。因此，本信号发生器的特点是：两路正弦信号采用同一个时钟源进行DDS方式合成，在时间上完全同步，在每个设定的频率比和相位差参数上都能合成非常稳定的李莎如图形；由于时钟源也是由DDS合成，因此可对频率进行精确控制，实现对李莎如图形轨迹跟踪和连续稳定显示。

附图说明

图1为应用实施例中的李莎如图形信号发生器的结构示意图；

图2A-N为上述李莎如图形信号发生器的生成的两路示意图正弦模拟信号在示波器上合成的李莎如图形。其中，图2A为频率比为1∶1，相位差为180°的李莎如图形；图2B为频率比为1∶1，相位差为90°的李莎如图形；图2C为频率比为1∶1，相位差为0°的李莎如图形；图2D为频率比为2∶1，相位差为0°的李莎如图形；图2E为频率比为3∶2，相位差为0°的李莎如图形；图2F为频率比为4∶3，相位差为0°的李莎如图形；图2G为频率比为5∶4，相位差为0°的李莎如图形；图2H为频率比为7∶6，相位差为0°的李莎如图形；图2I为频率比为8∶7，相位差为0°的李莎如图形；图2J为频率比为9∶8，相位差为0°的李莎如图形；图2K为频率比为10∶9，相位差为0°的李莎如图形；图2L为频率比为11∶10，相位差为0°的李莎如图形；图2M为频率比为12∶11，相位差为0°的李莎如图形；图2N为频率比为13∶12，相位差为0°的李莎如图形。