專利名稱：一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法，具體涉及一種如何利用處理器控制模擬開關通斷和切換連續模擬信號產生幅度可變、頻率可變、寬度可變和極性可變的脈沖信號的方法。
背景技術：
模擬開關是近些年廣泛應用的器件，它具有導通電阻低、開關速度快、體積小、功耗低、高可靠性、系統成本低、靈活性好便于連接等特點，因而在現代電子技術中得到廣泛應用。在嵌入式系統中，其經常用于信號切換。特別是近年來隨著其導通電阻越來越低，從原來的上百歐姆到幾十歐姆，再到現在的幾個歐姆甚至不足一歐，在開關上信號的衰減變得很小，而通過電流的能力卻從原來的幾十毫安增加到幾百毫安。另外，開關速度越來越快，從原來的成百個納秒減小到幾十個甚至是幾個納秒，這些都給模擬開關帶來了更廣泛的應用。現在常用的脈沖信號設計方法有兩種。一種是傳統的振蕩電路方法，即利用單穩態觸發器產生，由于產生的信號毛刺較多需要進行整形。這種方法盡管電路簡單，但是精度和穩定性差，受環境影響較大，信號幅度難以調節，且無法和處理器相連，不適用于現代嵌入式系統控制。另一種方法是采用數字頻率合成器DDS，這是繼直接頻率合成和間接頻率合成之后，隨著數字集成電路 和微電子技術的發展而迅速發展起來的第三代頻率合成技術。它以數字信號處理理論為基礎，從信號的幅度相位關系出發進行頻率合成，其特點是具有極高的頻率分辨率、極短的頻率轉換時間、很寬的相對帶寬、任意波形的輸出能力及數字調制功能，非常適合用于快速跳頻通信領域，但是這種方法的成本較高，編程較麻煩，不適合對成本敏感的場合，不能滿足用戶多樣化需求。
發明內容
本發明的目的在于提供了一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其通過處理器CPU控制數模轉換器DAC輸出幅度變化的模擬信號，然后CPU控制模擬開關通斷以切換該模擬信號，把連續變化的模擬信號變成周期性的脈沖信號輸出。本發明的技術解決方案是:
一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特殊之處在于，該方法具體是:
I以CPU為控制核心，完成對DAC和模擬開關的控制；
根據輸出脈沖信號的幅度、頻率和極性要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關；CPU滿足中低速脈沖輸出要求；如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關都可滿足要求；如果要輸出雙極性脈沖，那么應選擇可以通過負電壓的開關；
2通過CPU控制DAC輸出的模擬信號，用以預置輸出脈沖信號的幅度范圍；
若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數據總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上；DAC的位數決定了輸出脈沖幅度的精度，位數越高則精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求。3通過CPU的IO管腳控制模擬開關的動作，用以改變輸出脈沖信號的 幅度、寬度和頻率；
把CPU的某個IO管腳接到模擬開關控制端上，命名為為C0NTRL_EN ；
4把要用到的DAC輸出信號管腳直接接到模擬開關的輸入管腳上。脈沖信號從該模擬開關的輸出管腳上輸出。5編寫代碼，在運行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不 斷地輸出高低電平配合，即可獲得需要的脈沖幅度、寬度和頻率。上述利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特征在于:如果要提高輸出脈沖信號的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號后端加上用運算放大器，調整放大倍數到需要值即可。上述|旲擬開關是指各種頻率的模擬開關。上述CPU為ATMEL公司的AT89C51 ;所述模擬開關為Intersil公司的ISL54062。本發明的優點在于:1.成本低，電路設計和調試更簡單更容易。2.高靈活性。特別是可以隨時改變脈沖信號波形，可以輸出雙極性脈沖。3.輸出脈沖信號邊沿陡峭，響應速度快。上升沿和下降沿時間極短，無需整形。4.編程簡單。無需事先把要輸出的波形數據放置在專門的存儲器中，只需不斷改變DAC輸出值即可輸出需要的波形。
圖1為輸出脈沖信號的系統結構框 圖2為輸出任意序列的脈沖信號波形 圖3為增加輸出幅度調節后的系統結構框圖。
具體實施例方式本發明是:在CPU上連接一數模轉換器DAC，CPU根據預先設計好的程序控制DAC輸出給定的模擬量。然后，CPU通過自身的某個IO管腳控制模擬開關進行切換模擬量信號的動作。CPU通過不斷地控制開關動作，最終產生一系列有序脈沖信號。本發明的具體過程是:
I根據輸出脈沖信號的幅度、頻率和極性等要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關。一般的CPU，例如ATMEL公司的AT89C51即可滿足中低速脈沖輸出要求。如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關都可滿足要求。如果要輸出雙極性脈沖，那么應選擇可以通過負電壓的開關。例如可選Intersil公司的ISL54062,該開關可以通過低于電源電壓7V的信號。2若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數據總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上。DAC的位數決定了輸出脈沖幅度的精度，位數越高則精度越高。一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求。例如，8位ADC轉換器ADC0802。3把CPU的某個IO管腳接到模擬開關控制端(暫名為C0NTRL_EN)上。4把要用到的DAC輸出信號管腳直接接到模擬開關的輸入管腳上。脈沖信號從該模擬開關的輸出管腳上輸出。5
可用任意語言如匯編、C語言等編寫代碼，在運行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不斷地輸出高低電平配合，即可獲得需要的脈沖幅度、寬度和頻率。參見附圖1和2。6如果要提高輸出脈沖信號的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號后端加上用運算放大器，調整放大倍數到需要值即可。參見附圖3。
權利要求
1.一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特征在于，該方法具體是: I以CPU為控制核心，完成對DAC和模擬開關的控制； 根據輸出脈沖信號的幅度、頻率和極性要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關；CPU滿足中低速脈沖輸出要求；如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關都可滿足要求；如果要輸出雙極性脈沖，那么應選擇可以通過負電壓的開關； 2通過CPU控制DAC輸出的模擬信號，用以預置輸出脈沖信號的幅度范圍； 若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數據總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上；DAC的位數決定了輸出脈沖幅度的精度，位數越高則精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求； 3通過CPU的IO管腳控制模擬開關的動作，用以改變輸出脈沖信號的 寬度和頻率； 把CPU的某個IO管腳接到模擬開關控制端上，命名為為C0NTRL_EN ； 4把要用到的DAC輸出信號管腳直接接到模擬開關的輸入管腳上； 脈沖信號從該模擬開關的輸出管腳上輸出； 5編寫代碼，在運行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不斷地輸出高低電平配合，即可獲得需 要的脈沖幅度、寬度和頻率。
2.根據權利要求1所述利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特征在于:如果要提高輸出脈沖信號的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號后端加上用運算放大器，調整放大倍數到需要值即可。
3.根據權利要求1或2所述利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特征在于:所述模擬開關是指各種工作頻率的模擬開關。
4.根據權利要求3所述利用模擬開關產生脈沖信號的方法，其特征在于:所述CPU為ATMEL公司的AT89C51 ;所述模擬開關為Intersil公司的ISL54062。
全文摘要
一種利用模擬開關產生脈沖信號的方法，包括以CPU為控制核心，完成對DAC和模擬開關的控制；通過CPU控制DAC輸出的模擬信號，用以預置輸出脈沖信號的幅度范圍；通過CPU的IO管腳控制模擬開關的動作，用以改變輸出脈沖信號的寬度和頻率。本發明提供了一種利用模擬開關切換模擬信號產生幅度可變、頻率可變、寬度可變的脈沖信號的方法。其通過處理器CPU控制數模轉換器DAC輸出幅度變化的模擬信號，然后CPU控制模擬開關通斷以切換該模擬信號，把連續變化的模擬信號變成需要的脈沖信號輸出。
文檔編號H03K5/13GK103078612SQ20121058930
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者劉升, 何健 申請人:西安奇維科技股份有限公司