一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，包括單片機、模擬電子開關和MAX038芯片；所述MAX038芯片具有第一波形選擇端、第二波形選擇端、占空比調整端和信號輸出端；模擬電子開關的第一輸入輸出口I01與電節點A相連接；模擬電子開關的第二輸入輸出口I02與電節點B相連接；模擬電子開關的第三輸入輸出口I03與電節點C相連接；模擬電子開關的第四輸入輸出口I04與電節點D相連接；模擬電子開關的公共端COM與MAX038芯片的占空比調整端相連接；模擬電子開關的數控選通端與單片機的輸出口相連接。本實用新型具有信號占空比選擇靈活，能產生具有各種占空比的信號的優點。
【專利說明】
一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種函數信號發生器，具體是一種基于模擬電子開關實現輸出信號占空比調節的函數信號發生器，屬于信號發生與控制技術領域。
【背景技術】
[0002]函數信號發生器系統能產生某些特定的周期性時間函數波形(常見的有正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等)信號，頻率范圍可從微赫級到上百兆赫，在電子測量領域有著廣泛的應用。
[0003]函數信號發生器芯片是常見的實現函數信號發生器的核心部件，如L8038，BA205等器件應用都非常廣泛，但是它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有3000KHz，無法產生更高頻率的信號，套接方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調節，二者相互影響。
[0004]美國Maxim公司生產的MAX038芯片逐漸得到更多的應用，采用該芯片設計函數信號發生器不但設計簡單，可以生成同一頻率信號的各種波形信號，而且能以最少的外部元件構成多波形信號發生器，但是現有技術中采用AX038芯片實現的函數信號發生器通常占空比固定為50%，或者需要通過多個擋位開關實現手動調節:MAX038芯片7號引腳為占空比調整端，調整該端口電壓，即可實現輸出波形占空比15%?85%調整，現有技術中通常是通過多個撥碼開關實現MAX038芯片7號引腳電壓的選擇(通過一個撥碼開關控制某具有特定電壓的電節點與MAX038芯片7號引腳的通斷)，一個撥碼開關對應一個具有特定電壓的電節點，顯然這會導致電路復雜，并且由于不能設置太多的擋位開關，因此信號占空比選擇有限，不能產生具有各種占空比的信號。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是怎樣提供一種信號占空比選擇靈活，能產生具有各種占空比信號的函數信號發生器。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用了以下的技術方案。
[0007]—種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，其特征在于:包括單片機、模擬電子開關和MAX038芯片；
[0008]所述MAX038芯片具有第一波形選擇端、第二波形選擇端、占空比調整端和信號輸出立而;
[0009 ] 第一電阻RI的一端與電源VCC相連接，第一電阻RI的另一端與第二電阻R2的一端相連接，連接電節點記為電節點A，第二電阻R2的另一端接地；
[0010] 第三電阻R3的一端與電源VCC相連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端相連接，連接電節點記為電節點B，第四電阻R4的另一端接地；
[0011 ] 第五電阻R5的一端與電源VCC相連接，第五電阻R5的另一端與第六電阻R6的一端相連接，連接電節點記為電節點C，第六電阻R6的另一端接地；
[0012]第七電阻R7的一端與電源VCC相連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端相連接，連接電節點記為電節點D，第八電阻R8的另一端接地；
[0013]模擬電子開關的第一輸入輸出口1l與電節點A相連接;模擬電子開關的第二輸入輸出口 1 2與電節點B相連接;模擬電子開關的第三輸入輸出口 1 3與電節點C相連接;模擬電子開關的第四輸入輸出口 104與電節點D相連接；
[0014]模擬電子開關的公共端COM與MAX038芯片的占空比調整端相連接;模擬電子開關的數控選通端與單片機的輸出口相連接。
[0015]進一步的，所述MAX038芯片的信號輸出端與放大濾波電路的輸入端相連接。
[0016]更進一步的，所述MAX038芯片的第一波形選擇端和第二波形選擇端均與單片機的輸出纟而相連接。
[0017]相比現有技術，本實用新型具有如下優點:
[0018]本實用新型中第一電阻Rl的一端與電源VCC相連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端相連接，連接電節點記為電節點A，第二電阻R2的另一端接地，因此電節點A電位由第一電阻Rl和第二電阻R2之間的電阻值之比決定，類似的電節點B至電節點D的電位值也能得到確定，而模擬電子開關則可以在單片機輸出的選通信號的控制下將電節點Α、電節點B、電節點C和電節點D的任一電節點與模擬電子開關的公共端連通，從而ΜΑΧ038芯片的占空比調整端的電壓可以得到調節，ΜΑΧ038芯片的占空比調整端的電壓大小直接決定了本實用新型輸出信號的占空比，綜上所述，本實用新型通過單片機發送選通信號給模擬電子開關的數控選通端即可實現對函數信號發生器輸出信號占空比的控制，與現有技術中通過擋位開關選擇不同的ΜΑΧ038芯片占空比調整端電壓的現狀相比，本實用新型具有信號占空比選擇靈活，能產生具有各種占空比信號的優點。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的電路結構圖；
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，包括單片機、模擬電子開關和ΜΑΧ038芯片；
[0022]ΜΑΧ038芯片能精密地產生三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波信號。其主要特點在于:頻率范圍從0.1Hz?20MHz，最高可達40MHz，各種波形的輸出幅度均為2V (峰峰值)；占空比調節范圍寬，占空比和頻率均可單獨調節，二者互不影響，占空比最大調節范圍是15%?85%;波形失真小，正弦波失真度小于0.75%，占空比調節時非線性度低于2%;采用±5V雙電源供電，允許有5%變化范圍，電源電流為80mA，典型功耗400mW，工作溫度范圍為O?70°C。
[0023]MAX038芯片具有第一波形選擇端、第二波形選擇端、占空比調整端和信號輸出端；其中，MAX038芯片7號引腳為占空比調整端，調整該端口電壓，即可實現輸出波形占空比15%?85%調整，當該端口電壓為O時，輸出波形占空比為50%。
[0024]模擬電子開關采用⑶4051芯片。CD4051是單8通道數字控制模擬電子開關，有A、B和C三個二進制數控選通端，CD4051具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5?20V的數字信號可控制峰峰值至20V的模擬信號三位二進制信號可以選通8通道中的一個通道，連接該輸入端至公共端。
[0025]單片機采用普通單片機即可。
[0026]具體電路連接關系是:
[0027]第一電阻Rl的一端與電源VCC相連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端相連接，連接電節點記為電節點A，第二電阻R2的另一端接地；
[0028]第三電阻R3的一端與電源VCC相連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端相連接，連接電節點記為電節點B，第四電阻R4的另一端接地；
[0029]第五電阻R5的一端與電源VCC相連接，第五電阻R5的另一端與第六電阻R6的一端相連接，連接電節點記為電節點C，第六電阻R6的另一端接地；
[0030]第七電阻R7的一端與電源VCC相連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端相連接，連接電節點記為電節點D，第八電阻R8的另一端接地；
[0031 ]模擬電子開關的第一輸入輸出口 1l與電節點A相連接;模擬電子開關的第二輸入輸出口 1 2與電節點B相連接;模擬電子開關的第三輸入輸出口 1 3與電節點C相連接;模擬電子開關的第四輸入輸出口 104與電節點D相連接；
[0032]模擬電子開關的公共端COM與MAX038芯片的占空比調整端相連接;模擬電子開關的數控選通端與單片機的輸出口相連接。
[0033]由于MAX038的各種輸出波形的峰峰幅值均為2V，為了適合不同應用場合，為其添加一級放大濾波電路，MAX038芯片的信號輸出端與放大濾波電路的輸入端相連接。
[0034]為了實現各種輸出波形選擇，MAX038芯片的第一波形選擇端和第二波形選擇端均與單片機的輸出端相連接。
[0035]本實用新型工作原理如下:
[0036]單片機通過其輸出口向模擬電子開關的數控選通端(A、B和C三個二進制數控選通端)發送選通信號可以分別選中第一輸入輸出口 1l、第二輸入輸出口 102和第三輸入輸出口 103，被選中的輸入輸出口被連接到公共端C0M，例如當A、B和C信號為000時，第一輸入輸出口 1l被選中，連接到公共端C0M，當A、B和C信號為001時，第二輸入輸出口 102被選中，連接到公共端COM。
[0037]第一電阻Rl的一端與電源VCC相連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端相連接，連接電節點記為電節點A，第二電阻R2的另一端接地，因此電節點A電位由第一電阻Rl和第二電阻R2之間的電阻值之比決定(串聯電阻分壓)，類似的電節點B至電節點D的電位值也能得到確定，而模擬電子開關則可以在單片機輸出的選通信號的控制下將電節點A、電節點B、電節點C和電節點D的任一電節點與模擬電子開關的公共端連通(原理如前所述)，從而MAX038芯片的占空比調整端的電壓可以得到調節，MAX038芯片的占空比調整端的電壓大小直接決定了本實用新型輸出信號的占空比，綜上，只要恰當設置各電阻之間的比值即可實現各種占空比擋位選擇。
[0038]當然，如圖1所示，也可以設置更多路數的串聯電阻(例如8路)使得可選擇擋位更多，如果8路擋位仍然不滿足需求，則可設置另一片或者多片模擬電子開關，所有模擬電子開關在電路中的連接方式均相同。
[0039]單片機還可以通過與之連接的上位機來發送控制參數實現模擬電子開關的控制，或者如圖1所示通過兩個與單片機輸入口相連接的按鍵來實調壓電路輸出電壓調整(單片機接收到按鍵產生的電平后通過向模擬電子開關的數控選通端發送控制信號，當然按鍵按下的次數與模擬電子開關的數控選通端數據大小之間存在一個對應關系，比如按一次數據的值增大I或者減小I)。總之輸出信號的占空比可以實現數字化調整，而不是只能依靠手動控制的撥碼開關。
[0040]此外本實用新型的波形選擇可以通過MAX038芯片具有第一波形選擇端和第二波形選擇端的電位來實現。第一波形選擇端和第二波形選擇端均與單片機的輸出端相連接以實現獲取電平值，當然也可以通過撥碼開關控制實現。
[0041]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，其特征在于:包括單片機、模擬電子開關和MAX038芯片； 所述MAX038芯片具有第一波形選擇端、第二波形選擇端、占空比調整端和信號輸出端；第一電阻Rl的一端與電源VCC相連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端相連接，連接電節點記為電節點A，第二電阻R2的另一端接地； 第三電阻R3的一端與電源VCC相連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端相連接，連接電節點記為電節點B，第四電阻R4的另一端接地； 第五電阻R5的一端與電源VCC相連接，第五電阻R5的另一端與第六電阻R6的一端相連接，連接電節點記為電節點C，第六電阻R6的另一端接地； 第七電阻R7的一端與電源VCC相連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端相連接，連接電節點記為電節點D，第八電阻R8的另一端接地； 模擬電子開關的第一輸入輸出口 1l與電節點A相連接;模擬電子開關的第二輸入輸出口 1 2與電節點B相連接;模擬電子開關的第三輸入輸出口 1 3與電節點C相連接;模擬電子開關的第四輸入輸出口 104與電節點D相連接； 模擬電子開關的公共端COM與MAX038芯片的占空比調整端相連接;模擬電子開關的數控選通端與單片機的輸出口相連接。2.根據權利要求1所述的一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，其特征在于，所述MAX038芯片的信號輸出端與放大濾波電路的輸入端相連接。3.根據權利要求1或者2所述的一種基于模擬開關調節信號占空比的函數信號發生器，其特征在于，所述MAX038芯片的第一波形選擇端和第二波形選擇端均與單片機的輸出端相連接。
【文檔編號】G01R1/28GK205426979SQ201620208316
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月9日
【發明人】霍福翠
【申請人】重慶電子工程職業學院