[實用新型]一種函數信號發生功能模塊組合實驗儀

有效

• 申請號: 201220592499.6
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN202887564U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 劉付永紅;黃彬;湯達浚;葉曉靖;譚炎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及物理電學實驗儀器技術領域，特別涉及一種函數信號發生功能模塊組合實驗儀。

背景技術

當前的物理電學實驗當中，無論是在中學還是大學?，學生在做函數信號發生的實驗時，均以觀察函數信號波形和測量函數信號的頻率及其電學參數為主。這樣，學生只能了解函數信號的產生后的電學特性，而對于如何產生函數信號的物理電學過程無法從實驗中實踐和感受。如此，導致學生“知其然，而不知其所以然”，無法真正掌握函數信號的物理電學過程和特性，無法踐行物理學“探索事物本質”的治學態度。

為解決這一問題，就需要有能夠實現從函數信號的產生過程到函數信號波型觀察及參數測量這樣完整過程的實驗儀器。

然而，當前的函數信號發生器裝置，無論是模擬函數信號發生器還是數字函數信號發生器，均為直接輸出函數信號的設計，無法滿足這樣的需求。

發明內容

本發明的發明目的是針對現有函數信號發生器裝置的技術不足，提供一種函數信號發生功能模塊組合實驗儀。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種函數信號發生功能模塊組合實驗儀，包括函數信號發生模塊和/或乘法器模塊及基準信號源模塊；函數信號發生模塊單獨或同乘法器模塊及基準信號源模塊組合而構成；函數信號發生模塊用于獨立完成生成方波、三角波或正弦波的輸出。

優選地，函數信號發生模塊包括浮置電流源模塊、電流阱電流源模塊、上限電壓比較器模塊、下限電壓比較器模塊、充放電電容模塊、電子開關及控制模塊、緩沖器模塊與非線性轉換電路模塊；浮置電流源模塊與電流阱電流源模塊均為壓控電流源，用于將輸出電流在電阻上產生的壓降作為負反饋信號；浮置電流源模塊與電流阱電流源模塊通過旋鈕調節由內部電壓控制或者由外部電壓控制；上限電壓比較器模塊為+1V的上限電壓比較器；下限電壓比較器模塊為-1V的下限電壓比較器；充放電電容模塊由一個標準電容和一個可調電容構成；電子開關及控制模塊由一個單片機模擬的RS觸發器和一個多路復用器做成的電子開關構成；緩沖器模塊用于隔離波形發生電路和負載,使波形信號輸出端的輸出電阻足夠低,以增強帶負載能力；非線性轉換電路模塊用于將三角波轉換為正弦波。

優選地，浮置電流源模塊的輸入端與正電源接通，浮置電流源模塊的輸出端與充放電電容模塊的正極連接，充放電電容模塊的負極與電流阱電流源模塊的負極及負電源連接，電流阱電流源模塊的正極與充放電電容模塊的正極之間跨接有開關K；緩沖器模塊包括第一緩沖電路，充放電電容模塊的正極還與第一緩沖電路的輸入端連接,?第一緩沖電路的輸出端輸出三角波。

優選地，浮置電流源模塊的輸入端與正電源接通，浮置電流源模塊的輸出端與充放電電容模塊的正極連接；充放電電容模塊的負極與電流阱電流源模塊的負極及負電源連接，電流阱電流源模塊的正極與充放電電容模塊的正極之間跨接有開關K；充放電電容模塊的正極還與上限電壓比較器模塊及下限電壓比較器模塊的輸入端連接，上限電壓比較器模塊的輸出端與電子開關及控制模塊的R＇輸入端連接，下限電壓比較器模塊的輸出端與電子開關及控制模塊的S輸入端連接，電子開關及控制模塊的Q輸出端控制開關K；緩沖器模塊包括第二緩沖電路，電子開關及控制模塊的?Q＇端與第二緩沖電路的輸入端連接,?第二緩沖電路的輸出端輸出方波。

優選地，浮置電流源模塊的輸入端與正電源接通，浮置電流源模塊的輸出端與充放電電容模塊的正極連接，充放電電容模塊的負極與電流阱電流源模塊的負極及負電源連接，電流阱電流源模塊的正極與充放電電容模塊的正極之間跨接有開關K；緩沖器模塊包括第一緩沖電路，充放電電容模塊的正極還與第一緩沖電路的輸入端連接,?第一緩沖電路的輸出端與非線性轉換電路模塊的輸入端連接,?非線性轉換電路模塊的輸出端輸出正弦波。

優選地，乘法器模塊采用乘法器專用芯片實現。

優選地，基準信號源模塊采用數字合成技術。

優選地，基準信號源模塊是基于單片機的數字波形發生器，利用AVR單片機模擬DDS專用芯片，從而在滿足需求的情況下降低成本；基準信號源模塊的輸入是波形選擇旋鈕開關和頻率選擇旋鈕開關，輸出數字信號經過一個R-2R電阻網絡作為模-數轉換，經過放大濾波電路到達輸出端；基準信號源模塊通過波形選擇旋鈕選擇方波、三角波或正弦波；基準信號源模塊通過頻率選擇旋鈕選擇頻率100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz或5000Hz。