一种多功能便携式信号发生器制造技术

本发明专利技术提供一种多功能便携式信号发生器，包括操作面板、电源模块、信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块；所述的电源模块分别为信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块供电；所述的信号产生模块为基于FPGA的模块，所述FPGA的模块采用ALTERA的EP4CE6E144芯片，设计了一款专用集成电路，该集成电路将DDS、PLL、DA接口逻辑模块、键盘接口逻辑模块、信号产生模块、数据处理模块、波形选择模块集成在一起，形成按键接口模块、整数倍频模块、显示选择模块、数据处理模块、频率显示处理模块、幅值显示处理模块、多种信号产生模块、DA输出模块和液晶驱动模块。本发明专利技术中，由于采用基于FPGA的信号发生器，使产品体积小适合学生在家做实验使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能便携式信号发生器


[0001]本专利技术涉及信号发生器领域，特别是一种基于FPGA的多功能便携式信号发生器。

技术介绍

[0002]信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
[0003]信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
[0004]目前，信号发生器是是学生及工程技术人员调试电子电路不可缺少的设备，在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。通常情况下可产生多种波形，如正弦波、三角波、方波等，其频率和和幅值大小均可设置。在疫情施虐的当下，学生很多时候在家或寝室上网课，不能够上实验室做实验，急需一些体积小、重量轻、耗电小功能全的电子设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种多功能便携式信号发生器以满足学生在家做实验的需求，同时也可以满足电子爱好者学习或外出携带的需要。
[0006]本专利技术实现其技术目的技术方案是：一种多功能便携式信号发生器，包括操作面板、电源模块、信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块；所述的电源模块分别为信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块供电；所述的信号产生模块为基于FPGA的模块，所述FPGA的模块采用ALTERA的EP4CE6E144芯片，设计了一款专用集成电路，该集成电路将DDS、PLL、DA接口逻辑模块、键盘接口逻辑模块、信号产生逻辑模块、数据处理逻辑模块、波形选择逻辑模块集成在一起，形成按键接口模块、整数倍频模块、显示选择模块、数据处理模块、频率显示处理模块、幅值显示处理模块、多种信号产生模块、DA输出模块和液晶驱动模块。
[0007]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：FPGA的模块的系统时钟由外部提供，外部时钟信号送到FPGA内部的整数倍频模块，在整数倍频模块中的PLL单元中，产生DDS，DA接口单元，显示单元所需要的时钟。
[0008]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：所述的整数倍频模块中，DDS输出频率的精度设置为,f
clk
为固定频率，N为整数，DDS输出频率为,f
o
为输出频率，K为频率控制字，是整数。
[0009]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：所述操作面板为外部输入设备，采
用了4*4薄膜按键；所述操作面板的信号送到按键接口模块和波形选择模块中，经过按键接口模块处理后输出的键值的类型为数值类型，经波形选择模块处理后输出的键值类型为功能类型。
[0010]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：键值的类型为数值类型的送到数据处理模块，经处理后分别送到多种信号产生模块、频率显示处理模块、幅值显示处理模块；键值的类型为功能类型的送到多种信号产生模块和液晶驱动模块。
[0011]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：所述的频率显示处理模块送出的频率值送到液晶驱动模块进行频率大小显示；所述液晶驱动模块接收频率值和幅值的大小，并且输出到显示屏。
[0012]进一步的，上述的多功能便携式信号发生器中：所述多种信号产生模块产生的信号包括正弦波、三角波和方波；输出的波形经过幅值显示处理模块后送到DA输出模块；所述DA输出模块负责接收波形数据，并驱动外部DA芯片。
[0013]本专利技术中，由于采用基于FPGA的信号发生器，便携式信号发生器IP核，将将DDS，PLL，DA接口逻辑，键盘接口逻辑，信号产生模块，波形选择模块等，都集成在一起，使产品体积小适合学生在家做实验使用。
[0014]以下将结合实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。
附图说明
[0015]附图1是本专利技术多功能便携式信号发生器原理框图；附图2是本专利技术多功能便携式信号发生器中FPGA内部电路框图；附图3是本专利技术多功能便携式信号发生器信号产生模块实际电路图；附图4是本专利技术多功能便携式信号发生器信号产生模块原理框图。
具体实施方式
[0016]本实施例是一种基于FPGA的多功能便携式信号发生器，如图1、2、3、4所示，本实施例中，为减小体积，提高系统的集成度，本设计采用ALTERA的EP4CE6E144芯片，设计了一款专用集成电路，该集成电路将DDS，PLL，DA接口逻辑，键盘接口逻辑，信号产生逻辑模块，波形选择逻辑模块等，都集成在一起，为提高输出频率的准确性，本专利结合DDS与PLL的特点，提出一种“精度取整”方法，将DDS的频率控制字精度设计到0.10003。从而保证了输出精度为0.1Hz。
[0017]本实施例中，可使输出频率在100MHz的情况下保持0.1Hz的精度，可以产生正弦波，方波，三角波，输出频率0.1Hz
‑
10MHz。采用LCD显示输出频率和波形，直观准确，采用键盘输入频率和波形，简单快速。
[0018]本实施例中，多功能便携式信号发生器，包括操作面板、电源模块、信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块；电源模块分别为信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块供电；如图1所示。信号产生模块为基于FPGA的模块，信号产生模块分别与信号输出模块和信号显示模块相连，信号产生模块产生的信号经信号输出模块中的DA模块进行DA变换以后输出，并在信号显示模块的显示器上显示。基于FPGA的模块如图2所示，包括与操作面
板相连的输入接口、与外部时钟电路相连的整数倍频器、信号产生器、频率显示处理模块、幅值显示处理模块、数据处理模块；数据处理模块通过输入接口接受输入命令对频率显示处理模块和幅值显示处理模块进行控制，外部时钟通过整数倍频器产生时钟信号供各种信号产生器使用。
[0019]本实施例中，信号产生器如图3和图4所示，包括正弦波产生器、三角波产生器和方波产生器。产生的信号主要有正弦波、方波和三角波，这些信号可以满足学生实验所用。具体的，在FPGA中具有三个模块分别是正弦波U2、方波U3和三角波U4产生器，它们的时钟由外界提供，外界的时钟信号通过分频以后可以形成0.1Hz
‑
10MHz的信号，利用地址选择模块U1选择正弦波、方波和三角波这三个信号中的一个通过选择输出模块输出。
[0020]设计一便携式信号发生器IP核，将DDS，PLL，DA接口逻辑，键盘接口逻辑，信号产生模块，波形选择模块等，都集成在一起；DDS输出频率的精度为,f
clk
为固定频率，N为整数，DDS输出频率为,f
o
为输出频率，K为频率控制字，为整数，为了提高输出频率的精度，要求精度“Δ”为小整数，例如0.1，0.01等，本实施例提出利用ALTERA的PLL，将f
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能便携式信号发生器，包括操作面板、电源模块、信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块；所述的电源模块分别为信号产生模块、信号输出模块和信号显示模块供电；其特征在于：所述的信号产生模块为基于FPGA的模块，所述FPGA的模块采用ALTERA的EP4CE6E144芯片，设计了一款专用集成电路，该集成电路将DDS、PLL、DA接口逻辑模块、键盘接口逻辑模块、信号产生逻辑模块、数据处理逻辑模块、波形选择逻辑模块集成在一起，形成按键接口模块、整数倍频模块、显示选择模块、数据处理模块、频率显示处理模块、幅值显示处理模块、多种信号产生模块、DA输出模块和液晶驱动模块。2.根据权利要求1所述的多功能便携式信号发生器，其特征在于：FPGA的模块的系统时钟由外部提供，外部时钟信号送到FPGA内部的整数倍频模块，在整数倍频模块中的PLL单元中，产生DDS，DA接口单元，显示单元所需要的时钟。3.根据权利要求2所述的多功能便携式信号发生器，其特征在于：所述的整数倍频模块中，DDS输出频率的精度设置为,f
clk
为固定频率，N为整数，DDS输出频率为 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：常国祥，常清然，刘玉波，刘秀莲，王宝娇，
申请(专利权)人：湖州职业技术学院湖州广播电视大学湖州社区大学，
类型：发明
国别省市：