[發明專利]一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路及方法

在審

• 申請號: 201811330887.5
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109542155A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 邵建波;劉洪慶;郭同華
• 申請（專利權）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號: G05F1/625
• 分類號: G05F1/625
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路及方法，電路包括數字調制器、濾波器和電壓跟隨器，所述數字調制器包括N位累加器，所述N位累加器的輸出連接過零比較器，所述過零比較器的輸出連接鎖存器，所述鎖存器的輸出一路連接濾波器和電壓跟隨器，另一路串連數模轉換器、垂直分辨率擴展映射器后反饋到所述N位累加器的輸入端；所述鎖存器還與時鐘信號發生器連接，所述N位累加器、過零比較器、鎖存器、數模轉換器及垂直分辨率擴展映射器都在FPGA中搭建，本發明公開的電路及方法能夠在很少硬件電路和處理器資源支持的情況下，靈活地產生所需的偏置電壓，減小電路體積。

技術領域

本發明涉及一種偏置電壓產生電路及方法，特別涉及一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路及方法。

背景技術

函數發生器目前已成為研發、制造和維修電子設備不可或缺的工具。隨著科技和市場需求的不斷發展，函數發生器的功能日益強大和豐富，而其體積正向手持式、小型化、集成化方向快速發展。

當前函數發生器的偏置范圍一般在±2.5V之間，往往由數模轉換芯片(DAC)產生正電壓，再由放大器擴展為正負電壓，其分辨率都是固定的，為了得到較高的分辨率，就需要更換更高性能和分辨率的DAC芯片，一方面增加成本，另一方面無法靈活改變偏置電壓的分辨率。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路及方法，以達到能夠在很少硬件電路和處理器資源支持的情況下，靈活地產生所需的偏置電壓，減小電路體積的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路，包括數字調制器、濾波器和電壓跟隨器，所述數字調制器包括N位累加器，所述N位累加器的輸出連接過零比較器，所述過零比較器的輸出連接鎖存器，所述鎖存器的輸出一路連接濾波器和電壓跟隨器，另一路串連數模轉換器、垂直分辨率擴展映射器后反饋到所述N位累加器的輸入端；所述鎖存器還與時鐘信號發生器連接，所述N位累加器、過零比較器、鎖存器、數模轉換器及垂直分辨率擴展映射器都在FPGA中搭建。

上述方案中，所述數模轉換器為1Bit數模轉換器。

上述方案中，所述濾波器為一階無源低通濾波器。

上述方案中，所述數字調制器為一階Delta-Sigma數字調制器。

一種分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生方法，采用上述的分辨率可調的函數發生器偏置電壓產生電路，包括如下過程：

(1)初始化N位累加器，分辨率將同時被設定為N位；

(2)設置輸出波形偏置電壓的期望值；

(3)N位累加器不斷地將偏置電壓的期望值和反饋通路的反饋值的差值進行累加，如果本次計算結果大于0，過零比較器輸出高電平，如果本次計算結果小于等于0，過零比較器輸出低電平；過零比較器的輸出結果通過鎖存器來定時同步輸出反應偏置電壓大小的數字調制信號；

反饋通路由數模轉換器以及垂直分辨率擴展映射器組成，數模轉換器的輸入為鎖存器輸出的數字調制信號，數模轉換器的輸出通過垂直分辨率擴展映射，將低電平映射為數字0，將高電平映射為模擬波形量化數據的最大幅值2^N-1，從而得到反饋值；反饋值被反饋到N位累加器的前端，與偏置電壓的期望值作差后，進入N位累加器進行累加，不斷重復該步驟；

(4)鎖存器輸出的數字調制信號送給低通濾波器，經過低通濾波后，由電壓跟隨器輸出對應的偏置電壓。