[發明專利]一種頻域輔助教學儀電路

有效

• 申請號: 201510366565.6
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104952339B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 龍鄒;韋祖旺
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 劉曉剛

技術領域

本發明屬于電子線路和電子儀器技術領域，具體涉及一種頻域輔助教學儀電路。

背景技術

頻域(頻率域)的自變量是頻率，即橫軸是頻率，縱軸是該頻率信號的幅度，也就是通常說的頻譜圖，頻譜圖描述了信號的頻率結構及頻率與該頻率信號幅度的關系；對信號進行時域分析時，有時一些信號的時域參數相同，但并不能說明信號就完全相同，因為信號不僅隨時間變化，還與頻率、相位等信息有關，這就需要進一步分析信號的頻率結構，并在頻率域中對信號進行描述，動態信號從時間域變換到頻率域主要通過傅立葉級數和傅立葉變換實現，周期信號靠傅立葉級數，非周期信號靠傅立葉變換；理論上來說，時域和頻域的分析都含有同等信息量，但頻域分析可是某些關心的量更直觀，一般的工程信號都是有多種頻率信號疊加而成的復雜信號，而可能我們關心的只是其中某個頻率段的信號成分，因而可以從頻域分析來截取或濾除某些頻率成分的信號而保留感興趣的成分，稱為為濾波；另一方面，根據信號頻域特征以及頻域內的一些數學計算(微分、積分、卷積、乘積、縮放等等)可以提取很多信號里面隱含但不直觀的信息；在教學實驗中，頻域教學輔助儀器的功能單一、操作簡單，學生實驗過程中，只能通過頻域教學輔助儀器的操作對頻域有一個簡單地認識，不能真正地理解信號的頻域。

發明內容

本發明的目的為解決現有技術的上述問題，提供了一種當水面波動的時候，浮動碼頭也能保存水平，不會隨著水面的波動而波動的浮動碼頭的自動穩定控制系統，為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種頻域輔助教學儀電路，其特征在于：包括信號產生模塊、頻域模擬信號處理模塊和頻域數字信號處理模塊，所述信號產生模塊通過頻域模擬信號處理模塊與頻域數字信號處理模塊進行連接；所述信號產生模塊包括滑動電位器、數字頻率合成器、低頻耦合電路、運算放大器，所述滑動電位器依次通過數字頻率合成器、低頻耦合電路和運算放大器連接，所述頻域模擬信號處理模塊包括單開多控開關、低通濾波器、帶通濾波器和高通濾波器，所述頻域數字信號處理模塊包括自動增益調節器、A/D模數轉換器、微控制器、數字信號處理器和LCE顯示器，所述單開多控開關通過低通濾波器與自動增益調節器連接，所述單開多控開關還通過帶通濾波器與自動增益調節器連接，所述單開多控開關還通過高通濾波器與自動增益調節器連接，所述自動增益調節器依次通過A/D模數轉換器、微控制器、數字信號處理器與LCD顯示器連接。

優選第，所述數字頻率合成器包括第一數字頻率合成器、第二數字頻率合成器和第三數字頻率合成器，所述低頻耦合電路包括第一低頻耦合電路、第二低頻耦合電路和第三低頻耦合電路，所述滑動電位器通過第一數字頻率合成器、第一低頻耦合電路與運算放大器連接，所述滑動電位器還通過第二數字頻率合成器、第二低頻耦合電路與運算放大器連接，所述滑動電位器還通過第三數字頻率合成器、第三低頻耦合電路與運算放大器連接。

優選地，所述第一數字頻率合成器、第二數字頻率合成器和第三數字頻率合成器還與電壓調節器進行連接，所述電壓調節器采用LM1117低壓差電壓調節器輸出3.3V電壓。

優選地，所述第一數字頻率合成器、第二數字頻率合成器和第三數字頻率合成器采用DDS9854數字頻率合成器產生可調頻率的正弦波，所述第一低頻耦合電路、第二低頻耦合電路和第三低頻耦合電路采用10uF進行低頻耦合輸出低頻信號。

優選地，所述自動增益調節器采用AD8337自動增益放大/衰減器，所述A/D模數轉換器采用16位高速AD770506模數轉換器。

優選地，所述微控制器采用ARM Cortex-M內核的STM32系列單片機，所述數字信號處理器采用DSP-TMS320系列數字信號處理器。

優選地，所述LCD顯示器采用2.4寸，12864OLCD顯示器。

優選地，所述單開多控開關采用N51026B控制開關，所述低通濾波器MAX262器件，所述帶通濾波器采用UAF42器件，所述高通濾波器采用OPA690器件。

優選地，所述運算放大器采用LM324運算放大器。

綜上所述，本發明由于采用了以上技術方案，本發明具有如下技術優勢：本發明的頻域輔助教學儀，功能強大、容易操作、成本低廉、結構簡單，可進行以手動調節產生不同頻率的信號，工作性能穩定，能有效消除不同頻率的干擾信，靈敏度、分辨率也比較高，且噪音低，動態范圍大，測量速度快，且可以通過液晶屏直觀的看到和感受的最后出來的信號成分，能適應教學中格式各樣的頻域特征實驗。

附圖說明