噪声波形信号发生装置 |
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| 申请号 | CN201210193478.1 | 申请日 | 2012-06-13 | 公开(公告)号 | CN102684605B | 公开(公告)日 | 2014-10-29 |
| 申请人 | 太原理工大学; 国网山西省电力公司运城供电公司; 国家电网公司; | 发明人 | 吕玉祥; 杨建新; 马捷; 张机源; 刘超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 噪 声波 形 信号 发生装置，属于信号发生器技术领域；所要解决的技术问题是提供一种能产生常规信号和噪声信号，且 输出信号 频率 稳定、范围宽、 分辨率 高的噪声 波形 信号发生装置；采用的技术方案是：噪声波形信号发生装置，包括： 单片机 、D/A转换模 块 和 信号处理 模块；所述单片机的信号输出端与D/A转换模块相连，D/A转换模块的信号输出端与信号处理模块的信号输入端a1、a2相连，所述信号处理模块的信号输出端为b1、b2；所述单片机还连接有 键盘 和显示屏；本发明应用于自动控制、科学试验和 电子 电路 等相关领域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.噪声波形信号发生装置，包括：单片机（1）、D/A转换模块（2）和信号处理模块（3）； |
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| 说明书全文 | 噪声波形信号发生装置技术领域背景技术[0002] 信号发生器是用来提供各种测量所需波形信号的电子仪器，是一种常用的信号源，可广泛应用于自动控制、科学试验和电子电路等相关领域；在分析电路时，常需要了解输出信号与输入信号之间的关系，需要信号发生器产生信号以激励系统，同时观察和分析系统对激励信号的响应；当前信号发生器的应用越来越广，同时也对信号发生器的频率稳定度、频率范围和输出信号的频率分辨率提出了越来越高的要求，尤其在噪声波信号的产生控制上，当前使用的信号发生器并不能满足需求。 发明内容[0003] 本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能产生常规信号和噪声信号，且输出信号频率稳定、范围宽、分辨率高的噪声波形信号发生装置。 [0004] 为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：噪声波形信号发生装置，包括：单片机、D/A转换模块和信号处理模块；所述单片机的信号输出端与D/A转换模块相连，D/A转换模块的信号输出端与信号处理模块的信号输入端a1、a2相连，所述信号处理模块的信号输出端为b1、b2； [0005] 所述信号处理模块的电路结构为：LM301芯片U1的2脚为信号处理模块的信号输入端a1，LM301芯片U1的3脚为信号处理模块的信号输入端a2，LM301芯片U1的6脚与可调电阻R5的一端相连，可调电阻R5的另一端并接可调电阻R6的一端后与LM301芯片U2的2脚相连，LM301芯片U2的3脚接地，LM301芯片U2的6脚并接可调电阻R6的另一端后与可调电阻R7的一端相连，可调电阻R7的另一端串接电容C5后接地，信号处理模块的信号输出端b2由可调电阻R7和电容C5之间的连线引出； [0006] AD829芯片U4的2脚并接可调电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连，AD829芯片U4的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端并接电阻R3的另一端后接地，所述可调电阻R1的另一端与AD829芯片U4的6脚相连，AD829芯片U4的4脚并接-15V电源后与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；所述AD829芯片U4的5脚与电容C4的一端相连，电容C4的另一端与电容C2的一端相连，AD829芯片U4的7脚并接+15V电源后与电容C2的另一端相连；AD829芯片U4的6脚串接电阻R4后与电容C3的一端相连，电容C3的另一端串接电阻R8后接地；LM301芯片U3的2脚与电容C3和电阻R8之间的连线相连，LM301芯片U3的3脚接地，LM301芯片U3的6脚与LM301芯片U2的6脚并接后为信号处理模块的信号输出端b1。 [0007] 所述单片机还连接有键盘和显示屏。 [0009] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明使用单片机信号发生芯片配合数模转换芯片可实现常规信号的生成输出，使用噪声运放芯片作为固定增益级还可以输出放大的噪声信号，并可以通过单片机外接键盘的控制可以得到所需的波形种类和波形频率；本发明输出波形具有频率稳定、变频快速、幅值稳定、波形失真度低等特点，实现电路结构电路简单、体积小、耗电少。附图说明 [0010] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明： [0011] 图1为本发明的结构示意图； [0012] 图2为信号处理模块的电路结构示意图； [0013] 图中：1为单片机、2为D/A转换模块、3为信号处理模块、4为键盘、5为显示屏。 具体实施方式[0014] 如图1和图2所示，本发明噪声波形信号发生装置，包括：单片机1、D/A转换模块2和信号处理模块3；所述单片机1的信号输出端与D/A转换模块2相连，D/A转换模块2的信号输出端与信号处理模块3的信号输入端a1、a2相连，所述信号处理模块3的信号输出端为b1、b2； [0015] 上述单片机1本身为一个完整的微型计算机，具有中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器、计数器等一般计算机内置模块的全部功能；单片机1中的控制芯片可根据实际需要，通过内置的控制程序对波形信号的种类和频率选择、生成、输出；单片机1产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信号，D/A转换模块2对单片机1输出信号进行数模转换，可将单片机输出的离散的数字信号转换成连续的模拟信号。 [0016] 所述信号处理模块3的电路结构为：LM301芯片U1的2脚为信号处理模块3的信号输入端a1，LM301芯片U1的3脚为信号处理模块3的信号输入端a2，LM301芯片U1的6脚与可调电阻R5的一端相连，可调电阻R5的另一端并接可调电阻R6的一端后与LM301芯片U2的2脚相连，LM301芯片U2的3脚接地，LM301芯片U2的6脚并接可调电阻R6的另一端后与可调电阻R7的一端相连，可调电阻R7的另一端串接电容C5后接地，信号处理模块3的信号输出端b2由可调电阻R7和电容C5之间的连线引出； [0017] 上述LM301芯片U1作为第一级运算放大器可以将D/A转换模块2输出的电流信号转换为电压信号，LM301芯片U2作为第二级运算放大器可以将电压信号通过反向放大电路进行放大；在LM301芯片U2的输出端并接有一个电容C5，电容C5可以对输出波形进行滤波和降噪处理，使信号输出端b2输出平滑稳定的波形；信号输出端b2可以输出常规信号，如三角波、方波，可通过调节可调电阻R5、R7的阻值来对输出信号的频率进行调节。 [0018] AD829芯片U4的2脚并接可调电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连，AD829芯片U4的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端并接电阻R3的另一端后接地，所述可调电阻R1的另一端与AD829芯片U4的6脚相连，AD829芯片U4的4脚并接-15V电源后与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；所述AD829芯片U4的5脚与电容C4的一端相连，电容C4的另一端与电容C2的一端相连，AD829芯片U4的7脚并接+15V电源后与电容C2的另一端相连；AD829芯片U4的6脚串接电阻R4后与电容C3的一端相连，电容C3的另一端串接电阻R8后接地；LM301芯片U3的2脚与电容C3和电阻R8之间的连线相连，LM301芯片U3的3脚接地，LM301芯片U3的6脚与LM301芯片U2的6脚并接后为信号处理模块3的信号输出端b1。 [0019] 上述噪声信号发生部分使用的噪声运放芯片AD829作为固定增益级放大它的输出噪声，放大倍数G=1+R1/R2，有目的的调节R2和R3的阻值，使它们的比值小于10，这样放大器中R2和R3上的电流噪声成分转换为电压噪声时可忽略不计，此时输出信号中主要的噪声量为噪声运放芯片AD829输出的电压噪声；此时可以通过调节可调电阻R1、R6的阻值来对噪声信号输出端b1输出的噪声信号频率进行调节。 [0020] 所述单片机1还连接有键盘4和显示屏5；键盘4可以向单片机1发送选控指令，选取生成信号波形的种类或频率，输出波形信号的相关信息可以显示在显示屏5上。 [0021] 所述LM301芯片U1、U2、U3内部的供电电压为+12V和-12V。 [0022] 本发明中：单片机1采用芯片型号为S3C2400的单片机、D/A转换模块2采用芯片型号为DAC0832的D/A转换器；信号处理模块3中，R1=776Ω，R2=R3=R6=11kΩ，R4=R8=100Ω，R5=5.6kΩ，R7=110Ω，C1=C2=0.1μF，C3=10μF，C4=18pF，C5=104F。 |
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