[实用新型]一种增益自动补偿的正弦波信号源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种增益自动补偿的正弦波信号源，属于数字信号处理技术领域。

背景技术

南京恒盾电子技术公司的高频实验仪，在频率高于1MHz时的输出信号幅值随频率的改变发生较大的波动，以致于实验难以取得成功，本实用新型针对该高频实验仪对信号源部分进行改进。在公告号CN 101989834 A的中国发明专利公开了一种基于DDS 的幅值可调信号发生器的技术，采用液晶显示、键盘控制、微处理器AT89S52、DDS 信号发生器AD9850、TLC5615、乘法器AD534、压控电压源二阶高通滤波器、二阶低通滤波器、放大器组成的可调信号发生器装置。经实验测试，可以选择适用的电子元件对公告号CN 101989834 A的专利进行简化设计，从而适用于实验仪改进。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有产品的不足，提供一种在0.1Hz~40MHz频率范围内增益自动补偿的正弦波信号源，实用新型结构简单，成本低，信号输出频率特性一致性好，适用于高频实验教学仪中的信号源模块。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种增益自动补偿的正弦波信号源，包括微控制器（MCU）（2），在微控制器（MCU）（2）的前向通道连接频率输入电路（1）、幅值输入电路（8），在微控制器（MCU）（2）的后向通道连接频率显示电路（7）、DDS正弦信号产生电路（4）、D/A转换电路（3），DDS正弦信号产生电路（4）的输出、D/A转换电路（3）输出连接模拟乘法器增益控制电路（5），模拟乘法器增益控制电路（5）的输出连接固定增益宽带放大电路（6）。

所述的频率输入电路（1）、幅值输入电路（8）采用带按键的旋转编码器，通过按键可选择需要调整频率的数位，即十分位、个位、十位、百位、千位、万位、十万位、百万位，被选择的位上的数字闪烁显示，顺时针旋转频率按位加一，以十进制方式表示、满十进位，逆时旋转频率按位减一，少于0退位。

所述的微控制器（MCU）（2）采用带两路PWM输出的STC12C5A60S2系列集成电路，可以简化电路的设计，采用二阶阻容滤波技术，可将所述的微控制器（MCU）（2）的PWM输出转换为模拟电压输出构成的D/A转换电路（3），等效于专用D/A转换集成电路的功能，从而简化电路结构、节约元件成本，STC12C5A60S2芯片内RAM达1280字节、FLASH存储器可达60KB，芯片内部资源丰富，可以存储增益补偿和增益调整所需要的数据。

所述的频率显示电路（7）采用74HC595和七段数码管组成的8位串行静态显示电路，也可以采用74HC164和七段数码管组成的8位串行静态显示电路，静态显示技术在数位较多时较动态显示技术数据码管的亮度大，无闪烁，与微处理器接口简单，方便于扩展位数，较LCD液晶屏显示器节约成本，由于所需要的显示信息量不多，适用与实验仪的改进应用。

所述的DDS正弦信号产生电路（4）采用AD9850BRS集成电路，该集成电路专用于DDS正弦信号的产生，其外部输入采用125MHz有源晶振，与微控制器通过串行接口方式连接。

所述的模拟乘法器增益控制电路（5）采用AD834，在AD834的两路差分信号输入端，将DDS正弦信号产生电路（4）AD9850BRS集成电路产生的单极性信号与一个固定电平的直流电压差分输入，解决了电平移位的问题，AD834的两路差分增益控制端，分别连接微控制器的PWM波输出经二阶滤波后的模拟电压信号，其中一路用于增益的步进调节，另一路用于增益的补偿控制。

所述的固定增益宽带放大电路（6）采用AD811，将末级的电压放大倍数设定为约8倍。

本实用新型的信号输出幅值调节和增益补偿的实现方法是：

一、初始化过程：

1）将用于增益步进调节的一路PWM控制器初值设为0xFF,调节该PWM信号经二阶阻容滤波电路和串联电阻分压电路分压电阻的阻值，使满幅输出到AD834的增益控制端X1的电压值为1.00V；

2）将用于增益补偿控制的一路PWM控制器初值设为0xFF,调节该PWM信号经二阶阻容滤波电路和串联电阻分压电路分压电阻的阻值，使满幅输出到AD834的增益控制端X2的电压值为0.50V；

3）按照频率范围从0.1Hz~40MHz，频率步进20kHz，输出正弦波信号幅值范围从100mV Vp-p~1000mV Vp-p，步进10mV建立查找表，实测输出所要求的信号频率、幅值对应的两路PWM控制器的数据字，测试完成后将该两个PWM控制器的数据字顺序固化到微控制器的FLASH存储器中；

二、仪器运行过程：