[发明专利]一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路及方法

说明书

本发明公开了一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路及方法，电路包括数字调制器、滤波器和电压跟随器，所述数字调制器包括N位累加器，所述N位累加器的输出连接过零比较器，所述过零比较器的输出连接锁存器，所述锁存器的输出一路连接滤波器和电压跟随器，另一路串连数模转换器、垂直分辨率扩展映射器后反馈到所述N位累加器的输入端；所述锁存器还与时钟信号发生器连接，所述N位累加器、过零比较器、锁存器、数模转换器及垂直分辨率扩展映射器都在FPGA中搭建，本发明公开的电路及方法能够在很少硬件电路和处理器资源支持的情况下，灵活地产生所需的偏置电压，减小电路体积。

技术领域

本发明涉及一种偏置电压产生电路及方法，特别涉及一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路及方法。

背景技术

函数发生器目前已成为研发、制造和维修电子设备不可或缺的工具。随着科技和市场需求的不断发展，函数发生器的功能日益强大和丰富，而其体积正向手持式、小型化、集成化方向快速发展。

当前函数发生器的偏置范围一般在±2.5V之间，往往由数模转换芯片(DAC)产生正电压，再由放大器扩展为正负电压，其分辨率都是固定的，为了得到较高的分辨率，就需要更换更高性能和分辨率的DAC芯片，一方面增加成本，另一方面无法灵活改变偏置电压的分辨率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路及方法，以达到能够在很少硬件电路和处理器资源支持的情况下，灵活地产生所需的偏置电压，减小电路体积的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路，包括数字调制器、滤波器和电压跟随器，所述数字调制器包括N位累加器，所述N位累加器的输出连接过零比较器，所述过零比较器的输出连接锁存器，所述锁存器的输出一路连接滤波器和电压跟随器，另一路串连数模转换器、垂直分辨率扩展映射器后反馈到所述N位累加器的输入端；所述锁存器还与时钟信号发生器连接，所述N位累加器、过零比较器、锁存器、数模转换器及垂直分辨率扩展映射器都在FPGA中搭建。

上述方案中，所述数模转换器为1Bit数模转换器。

上述方案中，所述滤波器为一阶无源低通滤波器。

上述方案中，所述数字调制器为一阶Delta-Sigma数字调制器。

一种分辨率可调的函数发生器偏置电压产生方法，采用上述的分辨率可调的函数发生器偏置电压产生电路，包括如下过程：

(1)初始化N位累加器，分辨率将同时被设定为N位；

(2)设置输出波形偏置电压的期望值；

(3)N位累加器不断地将偏置电压的期望值和反馈通路的反馈值的差值进行累加，如果本次计算结果大于0，过零比较器输出高电平，如果本次计算结果小于等于0，过零比较器输出低电平；过零比较器的输出结果通过锁存器来定时同步输出反应偏置电压大小的数字调制信号；

反馈通路由数模转换器以及垂直分辨率扩展映射器组成，数模转换器的输入为锁存器输出的数字调制信号，数模转换器的输出通过垂直分辨率扩展映射，将低电平映射为数字0，将高电平映射为模拟波形量化数据的最大幅值2^N-1，从而得到反馈值；反馈值被反馈到N位累加器的前端，与偏置电压的期望值作差后，进入N位累加器进行累加，不断重复该步骤；

(4)锁存器输出的数字调制信号送给低通滤波器，经过低通滤波后，由电压跟随器输出对应的偏置电压。