專利名稱：多功能函數(shù)波形發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子儀器中的波形發(fā)生器?，F(xiàn)有的函數(shù)波形發(fā)生器，在我國一般只能產(chǎn)生出幾種特定的波形信號，并且這幾種波形信號一經(jīng)選定就不能再改變。日本生產(chǎn)的較先進的GFG－8016D多功能函數(shù)發(fā)生器也只能產(chǎn)生出方波、正弦波、三角波三種固定的波形，且輸出信號只能是周期性的，該函數(shù)發(fā)生器另有一外調(diào)制輸入端，外部輸入信號可以對這三種固定波形進行調(diào)制。這些函數(shù)波形發(fā)生器有一個明顯的不足之處是產(chǎn)生的波形不能是任意的，而只是有限的幾種，并且給出的波形只能是周期性的，這難以滿足實際工作的需要。
本實用新型就是針對以上不足而研制的。
多功能函數(shù)波形發(fā)生器是通過模擬和數(shù)字混合電路來產(chǎn)生各種函數(shù)波形的，首先得到函數(shù)波形的數(shù)字量化的信號，然后，將該數(shù)字量化的信號經(jīng)多功能函數(shù)波形發(fā)生器的D／A變換電路和輸出變換電路轉(zhuǎn)變成模擬量輸出，能產(chǎn)生出任意函數(shù)波形，輸出的函數(shù)波形可以是周期性的，也可以是單次的，信號的輸出頻率或持續(xù)時間可由時鐘改變。儀器還可用于波形存貯或數(shù)據(jù)采集。
波形發(fā)生器如附圖所示由采樣保持器(1)，A／D轉(zhuǎn)換器(2)，讀寫存貯器(3)，總線收發(fā)器(4)，D／A轉(zhuǎn)換器(5)，參考電壓源(6)，輸出變換電路(7)電可擦除可編程只讀存貯器(8)，計數(shù)器(9)，譯碼器(10)，單穩(wěn)態(tài)電路(11)，時鐘產(chǎn)生器(12)，D觸發(fā)器(13)以及由門電路和開關組成的控制電路組成。產(chǎn)生的波形信號是先由計算機得到數(shù)字量，輸入到存貯器(3)中，經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器(5)變換成模擬量輸出，在波形存貯或數(shù)據(jù)采集時，經(jīng)采樣保持器(1)和A／D轉(zhuǎn)換器(2)將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存于存貯器(3)中，該數(shù)字量可以被復現(xiàn)為模擬信號或送到計算機中進行波形分析。
本實用新型、下面將結合(附圖)實施例作進一步詳述控制電路中不同開關的組合，使多功能函數(shù)波形發(fā)生器中的不同組成部分工作，使儀器具有存貯與重放；微機數(shù)據(jù)傳送；記憶錄；記憶放四種工作狀態(tài)，還有外停止，外測試兩個輔助控制功能。


圖1中K1為讀寫開關，當存貯器中的數(shù)據(jù)要讀出時，K1置于“讀”位，數(shù)據(jù)采集或計算機中的數(shù)據(jù)要傳入存貯器中時，K1置于“寫”位。K2用來控制數(shù)據(jù)傳送的方向，通常情況下，K2接高電平，只有當微機中的數(shù)據(jù)傳入存貯器(3)時，K2才接到地。K4為啟動開關，也是微動開關，它能將計數(shù)器(9)清零并同時將D觸發(fā)器乃置“1”，允許計數(shù)器計數(shù)。在記憶錄時，K4用來使存貯器(3)中的數(shù)開始轉(zhuǎn)寫到電可擦除可編程只讀存貯器(8)中。K5、K6是存貯器選擇開關。K7是停止方式選擇開關。K8為時鐘選擇開關。當K7改變接觸點時，儀器將一直工作，直到外停止輸入端輸入一個TTL電平的上升沿為止。當K8改變接觸點時，儀器由外時鐘輸入端輸入的一個TTL電平的方波，作為時鐘信號。當不采用外停止方式時，存貯器中的數(shù)據(jù)寫滿或全部讀出后，儀器將停止工作，此時若為存貯讀，則輸出的為一單次信號。若采用外停止方式，但外停止輸入端不輸入停止信號，則可以輸出周期性的信號。外測試是指的時鐘信號由外時鐘輸入端輸入，這時，能方便地改變信號的輸出速度，同時，這種方式特別適合于長時間緩變信號數(shù)據(jù)的采集。波形發(fā)生器的時序配合由時鐘同步，存貯器的地址由計數(shù)器提供，時鐘脈沖同時作為計數(shù)器的計數(shù)脈沖。(一)存貯與重放工作狀態(tài)當開關控制A／D轉(zhuǎn)換器(2)存貯器(3)的片選有效時，存貯器(3)的WE接到時鐘端時，儀器能將輸入端的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量存于存貯器(3)中，存貯器(3)的WE接高電平，A／D轉(zhuǎn)換器(2)片選無效時，存貯器(3)中的數(shù)字量經(jīng)D／A(5)變換和輸出變換電路(7)轉(zhuǎn)變成模擬量輸出。
(二)微機數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)時鐘轉(zhuǎn)接到微機的CB2輸出端，存貯器(3)片選有效，A／D轉(zhuǎn)換器(2)和存貯器(8)的片選無效，總線收發(fā)器(4)的傳輸方向，控制接低電平時，微機中的數(shù)據(jù)輸出到存貯器(3)中，傳輸方向控制接高電平時，存貯器(3)中的數(shù)據(jù)由計算機讀出。
(三)記憶錄狀態(tài)存貯器(3)，存貯器(8)片選均有效，存貯器(3)WE接高電平，存貯器(8)的WE以及時鐘均接到單穩(wěn)態(tài)電路(11)的輸出端，存貯器(3)中的數(shù)據(jù)送到存貯器(8)進行斷電保護。數(shù)據(jù)送到存貯器(8)的過程是在存貯器(8)的RD／BUSY信號經(jīng)與非門和單穩(wěn)態(tài)電路(11)后控制完成的，在寫入新數(shù)據(jù)的同時，舊的數(shù)據(jù)被抹除。開始寫入時，由K4使讀寫存貯器(3)中的第一個數(shù)寫入到電可擦除可編程只讀存貯器(8)中，寫入完成后，由存貯器(8)的RD／BUSY經(jīng)與非門和單穩(wěn)態(tài)電路(11)輸出一個脈沖信號作時鐘，控制其它數(shù)據(jù)的寫入。
(四)記憶放狀態(tài)存貯器(3)片選無效，存貯器(8)WE接高電平，OE接低電平，存貯器(8)中被斷電保護的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成模擬量輸出。外停止D觸發(fā)器(13)的時鐘接到外停止輸入端，從該輸入端輸入的信號使多功能函數(shù)波形發(fā)生器停止工作。外測試時鐘接到外時鐘輸入端，儀器的工作由外時鐘同步。
參考電壓(6)的輸出電壓可調(diào)節(jié)電位器而連續(xù)改變，由此可以改變輸出信號的幅度。輸出變換電路(7)是為將D／A轉(zhuǎn)換器(5)輸出的電流量轉(zhuǎn)換成電壓量而設計的。
時鐘發(fā)生器(12)由振蕩器和分頻器以及多路開關組成，為了提高振蕩的頻率穩(wěn)定度，采用了4.0MHz晶體，分頻器由二片74LS393組成，多路開關用MC14512，這樣時鐘頻率可選擇接到MC14512的八個輸入腳中的一個，計數(shù)器(9)是為存貯器提供地址的，這里選用具有清零和禁止計數(shù)功能的二進制計數(shù)器即可，數(shù)據(jù)為12位的，存貯器容量為4K，地址為12位。
波形發(fā)生器的電源有＋5V，＋15V，－15V三組，＋15V和－15V為采樣保持器(1)以及A／D變換器(2)，D／A變換器(5)和輸出變換電路的兩個集成運算放大器提供工作電壓。＋5V為其它的集成電路提供工作電壓。
附圖1中的(1)到(13)所使用的元器件分別采用(1)LF398，(2)AD574，(3)AKM6264LP－15，(4)74LS245，(5)AD7541，(6)LM337，(8)DQ2817A，(9)74LS161和74LS393，(10)74LS139，(11)74LS123，(13)74LS74。
在結構設計中，儀器的存放與重放狀態(tài)，微機數(shù)據(jù)傳送，記憶錄、記憶放四種工作狀態(tài)是互鎖開關實現(xiàn)的，外停止，外測試，讀寫開關是由自鎖開關實現(xiàn)的，這樣儀器的操作很簡單。
本實用新型具有以下優(yōu)點及多種功能可以產(chǎn)生任意的函數(shù)波形；可以是單次的，也可以是周期的；可以存貯波形，采集數(shù)據(jù)；可以斷電電保存數(shù)據(jù)；如與示波器聯(lián)用可用于觀測非周期瞬時信號；能用于記錄長時間緩變信號，可由計算機控制用于自動測試系統(tǒng)。使用該波形發(fā)生器能大大提高工作效率，廣泛應用于教學、科研單位、醫(yī)療、氣象等方面的測試，具有高的性能價格比。
權利要求1.多功能函數(shù)波形發(fā)生器由A/D轉(zhuǎn)換器(2)，D/A轉(zhuǎn)換器(5)，存貯器(3)和(8)，計數(shù)器(9)以及控制電路等組成，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器與存貯器相連，存貯器通過總線收發(fā)器(4)與D/A轉(zhuǎn)換器和計算機相連，計數(shù)器與存貯器地址線相連，具有與存貯器(3)并行連接的存貯器(8)，控制電路具有開關K1、K1-2、K2、K2-1、K2-2、K2-3、K3-1、K3-2、K3-3、K3-4、K4、K5、K6、K7、K8，K7有一個觸點接到外停止輸入端，K8有一個觸點接到外時鐘輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能函數(shù)波形發(fā)生器其特征在于存貯器(8)的RD/BUSY經(jīng)與非門與單穩(wěn)態(tài)電路(11)相連，單穩(wěn)態(tài)電路的輸出接到K3－1的一個觸點。
專利摘要多功能函數(shù)波形發(fā)生器屬于電子儀器中的波形發(fā)生器。它由A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、存貯器以及控制電路等組成。是由所要產(chǎn)生波形的數(shù)字量經(jīng)D/A變換而實現(xiàn)該信號的，與計算機相配合，能產(chǎn)生出任意函數(shù)波形。儀器還可用于波形存貯或數(shù)據(jù)采集，與示波器配合，能完成記憶示波器的功能。儀器具有外時鐘輸入端，使它特別適用于記錄長時間緩變信號以及進行時間壓縮和展寬。儀器可由計算機控制，用于自動測試系統(tǒng)中，作為波形發(fā)生器或信號采集裝置。
文檔編號G06F1/02GK2064518SQ90200009
公開日1990年10月24日 申請日期1990年1月3日 優(yōu)先權日1990年1月3日
發(fā)明者何遵文, 施聚生, 李在庭 申請人:北京理工大學