CN110161933A - 一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，包括：单片机、数字模拟转换器、压控振荡器及频率计。本发明通过单片机、数字模拟转换器、压控振荡器及频率计产生正弦波信号并形成闭环控制，依据压控振荡器输出的正弦波信号的频率值调整数字模拟转换器，既规避了直接数字合成所引入的数字噪声，又使得输出端可得到频率稳定的正弦波，不会随环境变化而产生漂移；输出的正弦波频谱单一；频率由数字模拟转换器控制，使其可以通过单片机实现人际界面，且正弦波频率值和电压值可以通过单片机进行设置以及连续调整。
Description
技术领域
本发明属于信号发生器技术领域，尤其涉及一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置。
背景技术
产生正弦波有两种形式：第一，利用直接数字式频率合成器数字合成产生；第二，模拟振荡。
第一种产生正弦波的方式存在的技术问题是，直接数字合成理论上是由很多个点合成正弦波，即正弦波上会被叠加高频数字噪声，且很难被完全过滤，导致输出信号频谱分量复杂，正弦波不纯。
第二种产生正弦波的方式存在的技术问题是，模拟振荡其输出的频率会受到供电电压和温漂等***因素影响而不稳定，且低频时容易停振。频率调节需通过电位器。无法实现与单片机接口。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，提供一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，包括：单片机、数字模拟转换器及压控振荡器；
所述单片机，与所述数字模拟转换器的控制输入端连接，控制所述数字模拟转换器产生直流电压；
所述数字模拟转换器，与所述压控振荡器的控制输入端连接，输出直流电压至所述压控振荡器；
所述压控振荡器，用于在所述数字模拟转换器输出的直流电压的控制下产生正弦波信号，产生的正弦波信号的频率与所述单片机输出的数字量相对应。
在一些可选的实施例中，所述的一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，还包括：频率计；所述频率计与所述压控振荡器的信号出输出端连接且与所述单片机的数据输入端连接，所述频率计测量所述压控振荡器输出的正弦波信号的频率并上传至所述单片机。
在一些可选的实施例中，所述单片机包括：差值计算模块及修正模块；
所述差值计算模块，用于计算所述频率计上传的频率与预设的期望频率值之间是否有偏差；
所述修正模块，用于当所述差值计算模块的计算结果为有偏差时，改变输出至所述数字模拟转换器的数字量信号，使所述频率计上传的频率进一步接近预设的期望频率值。
本发明所带来的有益效果：本发明通过单片机、数字模拟转换器、压控振荡器及频率计产生正弦波信号并形成闭环控制，依据压控振荡器输出的正弦波信号的频率值调整数字模拟转换器，既规避了直接数字合成所引入的数字噪声，又使得输出端可得到频率稳定的正弦波，不会随环境变化而产生漂移；输出的正弦波频谱单一，产生的正弦波信号更纯净、稳定，适用于声学、物理学等专业领域；频率由数字模拟转换器控制，使其可以通过单片机实现人际界面，且正弦波频率值和电压值可以通过单片机进行设置以及连续调整。
附图说明
图1是本发明一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置的示意图；
图2是本发明单片机调整数字模拟转换器输出的直流电压，使频率被稳定在10kHz时正弦波的波形图；
图3是本发明单片机调整数字模拟转换器输出的直流电压，使频率被稳定在15kHz时正弦波的波形图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
如图1至3所示，在一些说明性的实施例中，提供一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，广泛用于扬声器生产线测试，包含纯音检听以及极性判断。
本发明的正弦波发生装置包括：单片机、数字模拟转换器、压控振荡器及频率计。
单片机、数字模拟转换器与压控振荡器构成正弦波产生部分，用于产生正弦波，正弦波产生部分首先通过数字模拟转换器得到直流电压，并由直流电压控制压控振荡器产生对应频率的正弦波信号。
单片机及频率计构成频率自稳定部分，频率自稳定部分实现测量正弦波信号的频率，并通过数字模拟转换器修正直流电压值，以稳定输出正弦波的频率。
单片机，与数字模拟转换器的控制输入端连接，控制数字模拟转换器产生直流电压，产生的直流电压用于控制压控振荡器。
数字模拟转换器，与压控振荡器的控制输入端连接，输出直流电压至压控振荡器。
压控振荡器，与数字模拟转换器的控制输出端连接，用于在数字模拟转换器输出的直流电压的控制下产生正弦波信号，产生的正弦波信号的频率与单片机输出的数字量相对应。压控振荡器的输出频率，与数字模拟转换器输出的直流电压相对应，数字模拟转换器输出的直流电压又与单片机输出的数字量相对应，即单片机的数字量控制着压控振荡器的输出频率。
频率计，与压控振荡器的信号出输出端连接且与单片机的数据输入端连接，频率计测量压控振荡器输出的正弦波信号的频率并上传至单片机。
单片机包括：差值计算模块及修正模块。
差值计算模块，用于计算频率计上传的频率与预设的期望频率值之间是否有偏差；
修正模块，用于当差值计算模块的计算结果为有偏差时，改变输出至数字模拟转换器的数字量信号，以修正DAC值，使频率计上传的频率进一步接近预设的期望频率值。频率计测量到的压控振荡器输出频率偏低时，向上调整DAC值，直至频率达到预期值；使压控振荡器频率随之上升；频率偏高时，则相反。频率偏高时DAC的值减1，频率偏低时，DAC的值加1。
其中，单片机、数字模拟转换器、压控振荡器及频率计具体的工作流程如下：
S1:由单片机控制数字模拟转换器产生直流电压；
S2:由该直流电压再控制压控振荡器产生对应频率的正弦波信号；
S3:频率计测量正弦波信号的频率，并计算测量的频率与预设的频率期望值是否有偏差；
S4:若测量的频率与预设的频率期望值有所偏差，修正DAC值，使频率接近预设的频率期望值；
S5:循环执行步骤S3和S4，使压控振荡器输出的正弦波的频率无限接近预设的频率期望值。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
Claims (3)
1.一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，其特征在于，包括：单片机、数字模拟转换器及压控振荡器；
所述单片机，与所述数字模拟转换器的控制输入端连接，控制所述数字模拟转换器产生直流电压；
所述数字模拟转换器，与所述压控振荡器的控制输入端连接，输出直流电压至所述压控振荡器；
所述压控振荡器，用于在所述数字模拟转换器输出的直流电压的控制下产生正弦波信号，产生的正弦波信号的频率与所述单片机输出的数字量相对应。
2.根据权利要求1所述的一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，其特征在于，还包括：频率计；所述频率计与所述压控振荡器的信号出输出端连接且与所述单片机的数据输入端连接，所述频率计测量所述压控振荡器输出的正弦波信号的频率并上传至所述单片机。
3.根据权利要求2所述的一种频率可调的自动稳定正弦波发生装置，其特征在于，所述单片机包括：差值计算模块及修正模块；
所述差值计算模块，用于计算所述频率计上传的频率与预设的期望频率值之间是否有偏差；
所述修正模块，用于当所述差值计算模块的计算结果为有偏差时，改变输出至所述数字模拟转换器的数字量信号，使所述频率计上传的频率进一步接近预设的期望频率值。
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