CN112532210A - 一种可调节脉冲信号发生器 - Google Patents

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CN112532210A CN202011416675.6A CN202011416675A CN112532210A CN 112532210 A CN112532210 A CN 112532210A CN 202011416675 A CN202011416675 A CN 202011416675A CN 112532210 A CN112532210 A CN 112532210A
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delay
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吴兰艳
董宁
曹桂平
唐世悦
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    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
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    • H03K3/017—Adjustment of width or dutycycle of pulses

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Abstract

本发明提出一种可调节脉冲信号发生器，主要由晶振、FPGA、供电模块和调节控制器构成，所述FPGA接入有脉冲信号开关，接出有脉冲信号输出接口；所述供电模块为所述晶振和所述FPGA提供工作电压，所述调节控制器通过所述FPGA对脉冲信号输出进行调节；调节的实现方式为：通过所述FPGA实现一个N比特的累加计数器，该累加计数器从0开始以K为步进值进行累加，累加到最大值2N‑1后溢出，进入下一个累加周期；当计数值大于等于D时，脉冲信号输出高电平，否则输出低电平；参数K、参数D由所述调节控制器输入所述FPGA。本发明可以方便快捷地实现脉冲信号频率和占空比的调节。

Description

一种可调节脉冲信号发生器
技术领域
本发明涉及脉冲信号发生器技术领域，尤其是一种可调节脉冲信号发生器。
背景技术
脉冲信号是一种具有周期性的离散信号，可以表示信息，可以作为载波，还可以为数字电路或芯片提供时钟信号，有着广泛的应用。脉冲信号发生器主要分为通用型和专用型两类，通用型脉冲信号发生器主要用于实验室的一般性科学实验，专用型脉冲信号发生器主要应用于特定设备的研发、生产、测试、维修等。
现有脉冲信号发生器通常由计数器对晶振产生的时钟信号进行分频计数，当计数器计数达到设定值时，逻辑控制器输出对应频率和占空比的脉冲信号，具有频率和占空比固定，无法输出确定个数的脉冲，无法输出具有一定延时的脉冲信号等技术缺陷。
发明内容
针对现有脉冲信号发生器存在的技术缺陷，本发明提供了一种可同时输出多路脉冲信号且脉冲信号的频率、占空比、输出个数以及相对延时均可调的脉冲信号发生器。
一种可调节脉冲信号发生器，主要由晶振、FPGA、供电模块和调节控制器构成，所述FPGA接入有脉冲信号开关，接出有脉冲信号输出接口；
所述供电模块为所述晶振和所述FPGA提供工作电压，所述调节控制器通过所述FPGA对脉冲信号输出进行调节；
调节的实现方式为：通过所述FPGA实现一个N比特的累加计数器，该累加计数器从0开始以K为步进值进行累加，累加到最大值2N-1后溢出，进入下一个累加周期；当计数值大于等于D时，脉冲信号输出高电平，否则输出低电平；参数K、参数D由所述调节控制器输入所述FPGA。
优选的，所述调节控制器输入所述FPGA的控制参数还包括S个延时参数，所述FPGA实现一个延时计数器，当延时计数器的计数值达到对应的延时参数时，输出一路脉冲信号；所述延时参数为相对于输出的第一路脉冲信号的延时时间。
优选的，每一路脉冲信号对应不同数值的参数K和参数D。
优选的，所述调节控制器为计算机，根据需求通过计算机键入控制参数。
优选的，所述计算机依次通过USB接口和接口转换器连接所述FPGA。
本发明的有益效果：1、方便快捷地实现脉冲信号频率和占空比的调节；2、可同时输出多路不同频率和占空比的脉冲信号；3、可输出具有不同相对延时的脉冲信号。
附图说明
图1为可调节脉冲信号发生器结构框图；
图2为频率和占空比调节原理示意图；
图3为多路脉冲信号输出示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种可调节脉冲信号发生器，如图1所示，主要由晶振、FPGA、供电模块和调节控制器构成，所述FPGA接入有脉冲信号开关，接出有脉冲信号输出接口；所述供电模块为所述晶振和所述FPGA提供工作电压，所述调节控制器通过所述FPGA对脉冲信号输出进行调节。
调节的实现方式为：通过所述FPGA实现一个N比特的累加计数器(可以表示2N个数)，该累加计数器从0开始以K为步进值进行累加，累加到最大值2N-1后溢出，进入下一个累加周期；当计数值大于等于D时，脉冲信号输出高电平，否则输出低电平，就产生了一定频率和占空比的脉冲信号，如图2所示。参数K、参数D由所述调节控制器输入所述FPGA，通过参数K、参数D的调节，实现脉冲信号频率和占空比的调节，调节依据为
Figure BDA0002820278830000021
D＝2N-2N×占空比×100。
为了便于控制参数的调节，在本实施例中，所述调节控制器为计算机，根据需求通过计算机键入控制参数。由于USB可以同时作为数据传输接口和供电端口且节省空间、寿命长、强度高，因此，本实施例选择通过USB接口连接所述FPGA，但需要在USB接口与FPGA之间设置接口转换器。
接口转换器可选CP2102，将USB数据转换为串行数据流，方便FPGA对数据进行解析；晶振可选TXO-5302，产生25MHz高精度脉冲信号；FPGA可选EP4CE15系列，速度快，逻辑资源多，片上存储空间大，满足脉冲信号发生器的要求。
供电模块可以直接引USB接口的5V电压，然后通过电压转换模块将5V电压转换为晶振和FPGA工作所需电压值。
实施例2
为了输出多路脉冲信号，在实施例1的基础上，所述调节控制器输入所述FPGA的控制参数还包括S个延时参数，所述FPGA实现一个延时计数器，当延时计数器的计数值达到对应的延时参数时，输出一路脉冲信号；此处，所述延时参数为相对于输出的第一路脉冲信号的延时时间。
以图3为例，脉冲信号发生器需要输出4路脉冲信号。当打开脉冲信号开关，立即输出第一路脉冲信号，可认为第一路脉冲信号延时参数为0，设定后面三路脉冲信号的延时参数分别为Y1、Y2、Y3(Y1＜Y2＜Y3)。当延时计数器的计数值达到S1时，输出第二路脉冲信号；当延时计数器的计数值达到S2时，输出第三路脉冲信号；当延时计数器的计数值达到S3时，输出第四路脉冲信号。
为了使得脉冲信号发生器可以输出多路不同频率和占空比的脉冲信号，每一路脉冲信号对应不同数值的参数K和参数D。例如，通过计算机键入4组脉冲控制参数(K0,D0,0)、(K1,D1,Y1)、(K2,D2,Y2)、(K3,D3,Y3)。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种可调节脉冲信号发生器，其特征在于，主要由晶振、FPGA、供电模块和调节控制器构成，所述FPGA接入有脉冲信号开关，接出有脉冲信号输出接口；
所述供电模块为所述晶振和所述FPGA提供工作电压，所述调节控制器通过所述FPGA对脉冲信号输出进行调节；
调节的实现方式为：通过所述FPGA实现一个N比特的累加计数器，该累加计数器从0开始以K为步进值进行累加，累加到最大值2N-1后溢出，进入下一个累加周期；当计数值大于等于D时，脉冲信号输出高电平，否则输出低电平；参数K、参数D由所述调节控制器输入所述FPGA。
2.根据权利要求1所述的可调节脉冲信号发生器，其特征在于，所述调节控制器输入所述FPGA的控制参数还包括S个延时参数，所述FPGA实现一个延时计数器，当延时计数器的计数值达到对应的延时参数时，输出一路脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的可调节脉冲信号发生器，其特征在于，所述延时参数为相对于输出的第一路脉冲信号的延时时间。
4.根据权利要求3所述的可调节脉冲信号发生器，其特征在于，每一路脉冲信号对应不同数值的参数K和参数D。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的可调节脉冲信号发生器，其特征在于，所述调节控制器为计算机，根据需求通过计算机键入控制参数。
6.根据权利要求5所述的可调节脉冲信号发生器，其特征在于，所述计算机依次通过USB接口和接口转换器连接所述FPGA。
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