一種波形合成裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種波形合成裝置，包括：波形計數器，與讀寫控制器相連接，用于根據脈沖信號進行計數；波形數據存儲器，與讀寫控制器相連接，用于存儲預設定的波形的幅度數據以及數字信息；所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數據存儲器、數模轉換器相連接，用于在所述波形計數器的作用下從所述的波形數據存儲器中依次提取所述的幅度數據，并將提取的幅度數據依次發送至所述的數模轉換器；數模轉換器，與所述的濾波放大器相連接，用于將所述的幅度數據進行數模轉換，得到電流信號；電流電壓變換器，與所述的數模轉換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號。實現了高準確度模擬，具有精密、低噪聲、頻率穩定、高速輸出的有益效果。
【專利說明】一種波形合成裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型關于信號生成【技術領域】，特別是關于電壓電流信號的合成技術，具體的講是一種波形合成裝置。
【背景技術】
[0002]波形發生器廣泛應用于電子測量、通信、雷達、科學實驗等領域，是主要的信號源。從某種程度上來說，高質量的信號源是實現高性能指標的關鍵。在很多現代電子系統、通信設備或測量系統中，都應用了高性能的信號發生源來提供高質量的信號。因此，在現代社會中高品質的信號發生器已經成為必不可少的電子系統。
[0003]傳統的波形發生器，輸出頻率頻段范圍窄、輸出的波形單一，輸出頻率不穩定。在實際應用中，有時需要波形發生器的輸出頻率捷變，頻段范圍盡量寬，并要能夠實現多通道輸出，這對多通道系統是非常重要的，并且多通道輸出要同步，還要保持一定的相位關系。
[0004]傳統的波形發生器對由模擬處理而產生的外部信號通道的不均衡、不同芯片間延時時間的差異所引起的輸出信號的相位差沒有考慮。
[0005]專利文件ZL200910056129.3公開了一種轉子繞組匝間短路的診斷方法，它模擬產生一個電流激勵源，從而測量轉子繞組的阻抗值，以測量改值與上一次測量值與原始值進行比較，得出發電機轉子交流阻抗是否存在穩定性短路故障。但是該方法所述的阻抗值，是由電壓值除以所述電流激勵源的電流值，由于該方法所研制的電流激勵源準確度不高，所以其阻抗示值也存在較大誤差，無法達到準確計量轉子繞組交流阻抗的目的。
[0006]專利文件ZL200610011680.2公開了一種多路同步正弦信號發生器，它能夠同時模擬多路正弦信號，并且為了頻率穩定性采用了 DDS技術。但是這種信號發生器輸出的僅僅是一個信號源，其電流電壓推動部分并未涉及。然而現實中的很多儀器，諸如交流阻測試儀，其電流電壓量程比較特殊，因此該專利的信號發生器的輸出電壓和輸出電流的能力上的缺陷制約了其應用，無法覆蓋行業內各種測量儀器諸如交流阻抗測試儀的全量程。
[0007]因此，如何構建一種波形合成裝置，其能夠應用于測量系統進而檢測各種測量儀器尤其是交流阻抗測量儀成為本領域亟待解決的技術難題。
實用新型內容
[0008]本實用新型針對現有技術中存在的上述技術問題，提出了一種波形合成裝置，通過將預設的波形進行分解和量化，然后按順序將波形的幅度數據以數字信息進行存儲，再根據初始相位的需要，從初始相位點以相同的順序取出完整的存儲的波形數據，并經D/A電路變換成模擬量，即可輸出欲得到的波形，該波形合成裝置可以作為電子系統、通信設備或測量系統的信號發生源來提供高質量的信號，為系統的高準確度檢測工作提供了條件和保障。
[0009]本實用新型的目的是，提供了一種波形合成裝置，所述的波形合成裝置具體包括:波形計數器，與讀寫控制器相連接，用于根據脈沖信號進行計數；波形數據存儲器，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預設定的波形的幅度數據以及數字信息；所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數據存儲器、數模轉換器相連接，用于在所述波形計數器的作用下從所述的波形數據存儲器中依次提取所述的幅度數據，并將提取的幅度數據依次發送至所述的數模轉換器；所述的數模轉換器，用于將所述的幅度數據進行數模轉換，得到電流信號；電流電壓變換器，與所述的數模轉換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號。
[0010]優選的，所述的波形合成裝置還包括:濾波放大器，分別與所述的數模轉換器、所述的電流電壓變換器相連接，用于將所述的電流信號進行濾波放大，并將濾波放大后的電流信號發送至所述的電流電壓變換器。
[0011]優選的，所述的波形合成裝置還包括:波形分解與量化單元，與所述的波形數據存儲器相連接，用于將預設定的波形進行分解與量化，得到幅度數據以及數字信息。
[0012]本實用新型的有益效果在于，提出的一種波形合成裝置，通過將預設的波形進行分解和量化，然后按順序將波形的幅度數據以數字信息進行存儲，再以相同的順序取出并經D/A電路變換成模擬量，即可輸出欲得到的波形。通過數字式波形合成技術，實現波形合成裝置的高準確度模擬，具有精密、低噪聲、頻率穩定、高速輸出的有益效果，且該波形合成裝置可以作為電子系統、通信設備或測量系統的信號發生源來提供高質量的信號，為系統的高準確度檢測工作提供了條件和保障。
[0013]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型實施例提供的一種波形合成裝置的實施方式一的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例提供的一種波形合成裝置的實施方式二的結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例提供的一種波形合成裝置的實施方式三的結構示意圖；
[0018]圖4為本實用新型實施例的波形合成裝置中數模轉換器的電路原理圖；
[0019]圖5為本實用新型實施例中預設定的正弦波的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]本實用新型的數字波形合成裝置的基本思想是:先把要得到的正弦信號波形(gp預設定的波形)進行分解和量化，然后按順序將波形的幅度數據以數字信息存儲在存儲器里。工作時，再以相同的順序取出幅度信息，經數模轉換器變換成模擬量，輸出欲得到的波形。[0022]圖1為本實用新型實施例提供的一種波形合成裝置的實施方式一的結構示意圖，由圖1可知，在實施方式一中，波形合成裝置具體包括:
[0023]波形計數器100，與讀寫控制器200相連接，用于根據脈沖信號進行計數，脈沖信號諸如為f\。在具體的實施方式中，脈沖信號A是由晶體振蕩器產生初始脈沖信號，再經過鎖相環分頻，產生所需頻率的信號。
[0024]波形數據存儲器200，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預設定的波形的幅度數據以及數字信息。此處的預設定的波形即為要得到的正弦信號波形，幅度數據以及數字信息可預先對預設定的波形進行分解和量化后得到。
[0025]所述的讀寫控制器300，分別與所述的波形數據存儲器、數模轉換器相連接，用于在所述波形計數器的作用下從所述的波形數據存儲器中依次提取所述的幅度數據，并將提取的幅度數據依次發送至所述的數模轉換器。
[0026]所述的數模轉換器400，用于將所述的幅度數據進行數模轉換，得到電流信號。數模轉換器的電路原理圖如圖5所示，由圖5可知，NI是精密基準電壓源，N2是精密低噪聲運算放大器，N3是電流輸出型數模轉換器，N4是精密低噪聲運算放大器，C1、C5、C7是I μ F旁路電容，C2、C3、C6、C8是0.1 μ F旁路電容，C4是2.2pF補償電容。
[0027]在具體的實施方式中，數模轉換器可選用的是美國模擬半導體ANALOG公司生產的AD5547芯片。電路采用電流輸出DAC AD5547、精密基準電壓源ADROl和運算放大器AD8512實現精密、雙極性數據轉換。它具有精密、低噪聲、高速輸出電壓能力，非常適合過程控制、自動測試設備和數字校準等應用。
[0028]電流輸出型DAC是雙通道、精密、16位、乘法、低功耗、電流輸出、并行輸入數模轉換器，采用2.7V至5.5V單電源供電，四象限輸出的乘法基準電壓為±15V。內置的四象限電阻有利于電阻匹配和溫度跟蹤，使多象限應用所需的元件數量降至最少。
[0029]電流電壓變換器500，與所述的數模轉換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號f。。電流電壓變換器即Ι/ν轉換，在圖4中為N4，型號采用AD8512，是將輸入的電流信號轉換成滿足一定關系的電壓信號，轉換后的電壓相當于一個輸出可調的恒壓源，其輸出電壓應能夠保持穩定而不會隨負載的變化而變化。
[0030]本實用新型的具體實施例中，電流電壓變換器(1-V)級中使用了運算放大器。運算放大器的偏置電流和失調電壓均為選擇精密電流輸出DAC的重要標準，因此該電路采用具有超低失調電壓(B級器件典型值為80 μ V)和偏置電流(典型值為25ρΑ)的AD8512運算放大器。C9為補償電容。本應用的C9電容值為2.2pF，經過優化可以補償DAC的外部輸出電容。因此該電路采用具有超低失調電壓和偏置電流的AD8512運算放大器。
[0031]運算放大器的輸入失調電壓要乘以電路的可變噪聲增益(由于存在DAC的代碼相關輸出阻抗)。由于放大器的輸入電壓失調，兩個相鄰數字碼之間的噪聲增益變化會使輸出電壓產生步進變化。此輸出電壓變化與兩個代碼間所需的輸出變化相疊加，引起差分線性誤差；如果該誤差足夠大，可能會導致DAC非單調。一般而言，為了確保沿各代碼步進時保持單調性，輸入失調電壓必須只相當于為LSB的小部分。對于ADROl和AD5547，LSB大小為:
【權利要求】
1.一種波形合成裝置，其特征是，所述的波形合成裝置具體包括: 波形計數器，與讀寫控制器相連接，用于根據脈沖信號進行計數； 波形數據存儲器，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預設定的波形的幅度數據以及數字信息； 所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數據存儲器、數模轉換器相連接，用于在所述波形計數器的作用下從所述的波形數據存儲器中依次提取所述的幅度數據，并將提取的幅度數據依次發送至所述的數模轉換器； 所述的數模轉換器，用于將所述的幅度數據進行數模轉換，得到電流信號； 電流電壓變換器，與所述的數模轉換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號。
2.根據權利要求1所述的波形合成裝置，其特征是，所述的波形合成裝置還包括: 濾波放大器，分別與所述的數模轉換器、所述的電流電壓變換器相連接，用于將所述的電流信號進行濾波放大，并將濾波放大后的電流信號發送至所述的電流電壓變換器。
3.根據權利要求1所述的波形合成裝置，其特征是，所述的波形合成裝置還包括: 波形分解與量化單元，與所述的波形數據存儲器相連接，用于將預設定的波形進行分解與量化，得到幅度數據以及數字信息。
【文檔編號】G01R1/28GK203502449SQ201320664292
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】段曉明, 宋雨虹, 張軍, 周瑋, 龍飛, 付濟良 申請人:國家電網公司, 華北電力科學研究院有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
