[發明專利]一種多通道正弦信號發生器及多通道正弦信號發生方法

有效

• 申請號: 201310626708.3
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103607174A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 童子權;于曉洋;任麗軍;于海濤;汪俊杰;姜月明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H03B28/00
• 分類號: H03B28/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多通道正弦信號發生器，其特征在于它是由單片可編程邏輯器件和模擬信號處理單元組成，可編程邏輯器件內置了接口電路、時鐘發生電路和控制邏輯單元，接口電路分別連接微處理器和控制邏輯單元，時鐘發生電路分別連接外部晶振和控制邏輯單元，控制邏輯單元包括參數設置電路、數控振蕩器和數據比較器，接口電路連接參數設置電路，參數設置電路分別連接數控振蕩器和數據比較器，時鐘發生電路、接口電路分別連接數控振蕩器，數據比較器連接時鐘發生電路，數控振蕩器和數據比較器分別連接模擬信號處理單元。

2.根據權利要求1所述的一種多通道正弦信號發生器，其特征在于所述的接口電路包括微處理器接口單元和鎖存器，微處理器連接微處理器接口單元，微處理器接口單元連接鎖存器，鎖存器連接邏輯控制單元。

3.根據權利要求2所述的一種多通道正弦信號發生器，其特征在于所述的時鐘發生電路包括數字鎖相環倍頻單元、偶數分頻單元和計數器分頻單元，外部晶振連接數字鎖相環倍頻單元，數字鎖相環倍頻單元分別連接偶數分頻單元和計數器分頻單元，偶數分頻單元和計數器分頻單元分別連接邏輯控制單元。

4.根據權利要求3所述的一種多通道正弦信號發生器，其特征在于所述的模擬信號處理單元包括依次連接的第一級二選一模擬開關、有源低通濾波單元、第二級二選一模擬開關、第一級差動放大器、第一級無源低通濾波單元、第三級二選一模擬開關、第二級差動放大器和第二級無源低通濾波單元，邏輯控制單元連接第一級二選一模擬開關和第三級二選一模擬開關，時鐘發生單元連接第二級二選一模擬開關，第二級無源低通濾波單元輸出同相放大后即為所需最終輸出。

5.根據權利要求1所述的一種多通道正弦信號發生方法，其信號發生電路包括一個可編程邏輯器件與多路模擬信號變換單元組成，可編程邏輯器件內置了接口電路、時鐘發生電路及若干路控制邏輯單元，其特征在于它包括以下步驟：

（1）接口電路將微處理器的串行總線轉換成內部并行總線，以設置各通道正弦信號的幅度、頻率、初始相位；接口電路鎖存通道同步控制字SYN，全局同步SRST信號由微處理器控制；

（2）時鐘發生電路產生系統時鐘Fsys、由Fsys偶數分頻產生公用的基頻方波信號FBAS、由Fsys二進制計數器分頻產生的時鐘數組Fout；

（3）每個控制邏輯單元產生幅度控制信號PWM、相頻控制信號FSET；在每個控制邏輯單元中，數組Fout與幅度字比較，數據比較器的輸出（小于等于邏輯關系）即為幅度控制信號PWM；帶相位預置功能的數控振蕩器的輸入為頻率字和相位字，工作時鐘為Fsys，復位由全局同步信號SRST和通道同步信號SYN控制，數控振蕩器的最高位輸出即是相頻控制信號FSET；模擬變換單元產生的正弦信號頻率為相頻控制信號FSET與基頻方波信號FBAS頻率之差；

（4）每個模擬變換單元受其專屬的幅度控制信號PWM、相頻控制信號FSET和公用的基頻方波信號FBAS控制，產生正弦信號，可編程邏輯器件驅動N路模擬信號變換單元的最少控制線為2N+1條，可編程邏輯器件的型號和封裝可根據通道數及信號指標來確定；

（5）每路正弦波的幅度、頻率、初始相位可以獨立設置；可以實現所有通道或多個通道間正弦信號同步；當任意兩通道信號同頻后，同步控制后，兩信號的相位差與對應的初始相位字之差相同；

（6）模擬信號變換單元增加隔離DC-DC電源芯片及高速光耦/磁耦后，可實現模擬信號變換單元的電氣隔離，滿足電氣隔離的應用場合；將多通道隔離正弦信號串聯使用，能產生大范圍變化的波形信號，能產生多分量疊加的復雜波形信號，能產生諧波信號。