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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(shù)器，與讀寫控制器相連接，用于根據(jù)脈沖信號進(jìn)行計數(shù)；波形數(shù)據(jù)存儲器，與讀寫控制器相連接，用于存儲預(yù)設(shè)定的波形的幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)字信息；所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于在所述波形計數(shù)器的作用下從所述的波形數(shù)據(jù)存儲器中依次提取所述的幅度數(shù)據(jù)，并將提取的幅度數(shù)據(jù)依次發(fā)送至所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述的濾波放大器相連接，用于將所述的幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到電流信號；電流電壓變換器，與所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號。實現(xiàn)了高準(zhǔn)確度模擬，具有精密、低噪聲、頻率穩(wěn)定、高速輸出的有益效果。
【專利說明】一種波形合成裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型關(guān)于信號生成【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于電壓電流信號的合成技術(shù)，具體的講是一種波形合成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]波形發(fā)生器廣泛應(yīng)用于電子測量、通信、雷達(dá)、科學(xué)實驗等領(lǐng)域，是主要的信號源。從某種程度上來說，高質(zhì)量的信號源是實現(xiàn)高性能指標(biāo)的關(guān)鍵。在很多現(xiàn)代電子系統(tǒng)、通信設(shè)備或測量系統(tǒng)中，都應(yīng)用了高性能的信號發(fā)生源來提供高質(zhì)量的信號。因此，在現(xiàn)代社會中高品質(zhì)的信號發(fā)生器已經(jīng)成為必不可少的電子系統(tǒng)。
[0003]傳統(tǒng)的波形發(fā)生器，輸出頻率頻段范圍窄、輸出的波形單一，輸出頻率不穩(wěn)定。在實際應(yīng)用中，有時需要波形發(fā)生器的輸出頻率捷變，頻段范圍盡量寬，并要能夠?qū)崿F(xiàn)多通道輸出，這對多通道系統(tǒng)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(guān)系。
[0004]傳統(tǒng)的波形發(fā)生器對由模擬處理而產(chǎn)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(zhuǎn)子繞組匝間短路的診斷方法，它模擬產(chǎn)生一個電流激勵源，從而測量轉(zhuǎn)子繞組的阻抗值，以測量改值與上一次測量值與原始值進(jìn)行比較，得出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗是否存在穩(wěn)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(zhǔn)確度不高，所以其阻抗示值也存在較大誤差，無法達(dá)到準(zhǔn)確計量轉(zhuǎn)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(fā)生器，它能夠同時模擬多路正弦信號，并且為了頻率穩(wěn)定性采用了 DDS技術(shù)。但是這種信號發(fā)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(xiàn)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(fā)生器的輸出電壓和輸出電流的能力上的缺陷制約了其應(yīng)用，無法覆蓋行業(yè)內(nèi)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(gòu)建一種波形合成裝置，其能夠應(yīng)用于測量系統(tǒng)進(jìn)而檢測各種測量儀器尤其是交流阻抗測量儀成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提出了一種波形合成裝置，通過將預(yù)設(shè)的波形進(jìn)行分解和量化，然后按順序?qū)⒉ㄐ蔚姆葦?shù)據(jù)以數(shù)字信息進(jìn)行存儲，再根據(jù)初始相位的需要，從初始相位點(diǎn)以相同的順序取出完整的存儲的波形數(shù)據(jù)，并經(jīng)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(tǒng)、通信設(shè)備或測量系統(tǒng)的信號發(fā)生源來提供高質(zhì)量的信號，為系統(tǒng)的高準(zhǔn)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(shù)器，與讀寫控制器相連接，用于根據(jù)脈沖信號進(jìn)行計數(shù)；波形數(shù)據(jù)存儲器，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預(yù)設(shè)定的波形的幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)字信息；所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于在所述波形計數(shù)器的作用下從所述的波形數(shù)據(jù)存儲器中依次提取所述的幅度數(shù)據(jù)，并將提取的幅度數(shù)據(jù)依次發(fā)送至所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述的幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到電流信號；電流電壓變換器，與所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于將所述的電流信號變換為電壓信號。
[0010]優(yōu)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(shù)模轉(zhuǎn)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(jìn)行濾波放大，并將濾波放大后的電流信號發(fā)送至所述的電流電壓變換器。
[0011]優(yōu)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(shù)據(jù)存儲器相連接，用于將預(yù)設(shè)定的波形進(jìn)行分解與量化，得到幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)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(yù)設(shè)的波形進(jìn)行分解和量化，然后按順序?qū)⒉ㄐ蔚姆葦?shù)據(jù)以數(shù)字信息進(jìn)行存儲，再以相同的順序取出并經(jīng)D/A電路變換成模擬量，即可輸出欲得到的波形。通過數(shù)字式波形合成技術(shù)，實現(xiàn)波形合成裝置的高準(zhǔn)確度模擬，具有精密、低噪聲、頻率穩(wěn)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(tǒng)、通信設(shè)備或測量系統(tǒng)的信號發(fā)生源來提供高質(zhì)量的信號，為系統(tǒng)的高準(zhǔn)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(yōu)點(diǎn)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(xì)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(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型實施例的波形合成裝置中數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路原理圖；
[0019]圖5為本實用新型實施例中預(yù)設(shè)定的正弦波的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)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(shù)方案進(jìn)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?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)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(hù)的范圍。
[0021]本實用新型的數(shù)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(yù)設(shè)定的波形)進(jìn)行分解和量化，然后按順序?qū)⒉ㄐ蔚姆葦?shù)據(jù)以數(shù)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(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shù)器100，與讀寫控制器200相連接，用于根據(jù)脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，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(chǎn)生初始脈沖信號，再經(jīng)過鎖相環(huán)分頻，產(chǎn)生所需頻率的信號。
[0024]波形數(shù)據(jù)存儲器200，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預(yù)設(shè)定的波形的幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)字信息。此處的預(yù)設(shè)定的波形即為要得到的正弦信號波形，幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)字信息可預(yù)先對預(yù)設(shè)定的波形進(jìn)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(shù)據(jù)存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于在所述波形計數(shù)器的作用下從所述的波形數(shù)據(jù)存儲器中依次提取所述的幅度數(shù)據(jù)，并將提取的幅度數(shù)據(jù)依次發(fā)送至所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0026]所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器400，用于將所述的幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到電流信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路原理圖如圖5所示，由圖5可知，NI是精密基準(zhǔn)電壓源，N2是精密低噪聲運(yùn)算放大器，N3是電流輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，N4是精密低噪聲運(yùn)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(bǔ)償電容。
[0027]在具體的實施方式中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器可選用的是美國模擬半導(dǎo)體ANALOG公司生產(chǎn)的AD5547芯片。電路采用電流輸出DAC AD5547、精密基準(zhǔn)電壓源ADROl和運(yùn)算放大器AD8512實現(xiàn)精密、雙極性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shè)備和數(shù)字校準(zhǔn)等應(yīng)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(shù)模轉(zhuǎn)換器，采用2.7V至5.5V單電源供電，四象限輸出的乘法基準(zhǔn)電壓為±15V。內(nèi)置的四象限電阻有利于電阻匹配和溫度跟蹤，使多象限應(yīng)用所需的元件數(shù)量降至最少。
[0029]電流電壓變換器500，與所述的數(shù)模轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，在圖4中為N4，型號采用AD8512，是將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成滿足一定關(guān)系的電壓信號，轉(zhuǎn)換后的電壓相當(dāng)于一個輸出可調(diào)的恒壓源，其輸出電壓應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會隨負(fù)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(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器的偏置電流和失調(diào)電壓均為選擇精密電流輸出DAC的重要標(biāo)準(zhǔn)，因此該電路采用具有超低失調(diào)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(yùn)算放大器。C9為補(bǔ)償電容。本應(yīng)用的C9電容值為2.2pF，經(jīng)過優(yōu)化可以補(bǔ)償DAC的外部輸出電容。因此該電路采用具有超低失調(diào)電壓和偏置電流的AD8512運(yùn)算放大器。
[0031]運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓要乘以電路的可變噪聲增益(由于存在DAC的代碼相關(guān)輸出阻抗)。由于放大器的輸入電壓失調(diào)，兩個相鄰數(shù)字碼之間的噪聲增益變化會使輸出電壓產(chǎn)生步進(jìn)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(dǎo)致DAC非單調(diào)。一般而言，為了確保沿各代碼步進(jìn)時保持單調(diào)性，輸入失調(diào)電壓必須只相當(dāng)于為LSB的小部分。對于ADROl和AD5547，LSB大小為:
【權(quán)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(shù)器，與讀寫控制器相連接，用于根據(jù)脈沖信號進(jìn)行計數(shù)； 波形數(shù)據(jù)存儲器，與所述的讀寫控制器相連接，用于存儲預(yù)設(shè)定的波形的幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)字信息； 所述的讀寫控制器，分別與所述的波形數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于在所述波形計數(shù)器的作用下從所述的波形數(shù)據(jù)存儲器中依次提取所述的幅度數(shù)據(jù)，并將提取的幅度數(shù)據(jù)依次發(fā)送至所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述的幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到電流信號； 電流電壓變換器，與所述的數(shù)模轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)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(shù)模轉(zhuǎn)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(jìn)行濾波放大，并將濾波放大后的電流信號發(fā)送至所述的電流電壓變換器。
3.根據(jù)權(quán)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(shù)據(jù)存儲器相連接，用于將預(yù)設(shè)定的波形進(jìn)行分解與量化，得到幅度數(shù)據(jù)以及數(shù)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】段曉明, 宋雨虹, 張軍, 周瑋, 龍飛, 付濟(jì)良 申請人:國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司