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基于MSP430的函数信号发生器设计方案 - 信号处理电子

来源:唯样商城 作者:华仔 浏览:384

标签:

摘要: 简介: 信号产生部分采用信号发生芯片MAX038,以MSP430单片机为微控制器,进行各种功能操作,完成输出信号的波形、频率、幅度的调节。MAX038输出的频率经过一级跟随器送给OPA300和74HC00构成的波形整形电路对波形进行转换和整形变换成方波信号,再将次信号进行分频,分频后的信号送入msp430进行测量。用LCD显示器,实时显示输出信号参数。控制部分及信号测量部分由msp430单片机实现。

  

  
        描述:

        尽管近30 年来以大规模集成工艺为依托的各种数字电路的问世,逐渐代替了各种传统的模拟电 路的应用领域,但是物理世界毕竟还是模拟的,与物理世界各种现象的接口,仍然需要靠模拟电路 来承担。即便在某一功能块中,模拟电路所占份量可能很少,但是这一部分或许是整个系统就设计 和实现来说最具挑战性的部分,而且往往在系统性能上起着关键作用。尤其是当速度和功率成为至 关重要的因素时,模拟电路就更显突出。

  运算放大器和各种模拟集成电路是应用最为广泛的一类模拟器件。随着及程度的提高、性能的 改善,愈来愈受到人们的青睐;在工业控制、遥控遥测、仪表仪器等领域成为不可或缺的器件。传 统上隶属于模拟电子学领域的很多功能,今天都用数字形式给予实现了。然而,物理世界本来就是 模拟的,这表明,总是需要模拟电路去适应这些物理信号,像与传感器相连的电路,以及把模拟信 息转换为数字信息,供进一步处理,和从数字信息转换回模拟信息供物理世界再利用等这样一些电 路,都还需要用到模拟电路。因此,当今的许多应用,最好是由混合模式的集成电路(混合模式IC) 和系统来提出。它依赖模拟电路与物理世界接口,而数字电路则用作处理和控制。即便这个模拟电 路或许进展这个芯片面积的一小部分,但它往往却是设计中极具挑战性的部分,并且在整个系统的 性能上起着关键作用。

  随着电子技术和计算机技术的飞速发展,电子电路及其应用系统设计手段也越来也越先进。传 统的电子电路与系统设计方法,周期长、耗材多、效率低,难以满足电子技术飞速发展的要求。“电 子工作台”,即EWB(Electronic Workbench),是将先进的计算机技术应用电子设计与仿真过程的 新技术,它已被广泛的应用于电子电路分析、设计、仿真、印制电路板的设计等各项工作之中。EWB 为使用者提供了一个集成一体化的设计与试验环境,创建电路、试验分析和结果输出在一个集成菜 单系统中可以全部完成,使电子电路及系统的设计产生了划时代的变化,极大地提高了设计质量与 效率。EWB 与电路分析软件“PSpice”完全兼容,而且具有界面形象逼真、操作方便,采用图形方 式创建电路等优点。EWB 有庞大的原器件库和比较齐全的仪器仪表库。


        原理:

        信号产生部分采用信号发生芯片MAX038,以MSP430单片机为微控制器,进行各种功能操作,完成输出信号的波形、频率、幅度的调节。MAX038输出的频率经过一级跟随器送给OPA300和74HC00构成的波形整形电路对波形进行转换和整形变换成方波信号,再将次信号进行分频,分频后的信号送入msp430进行测量。用LCD显示器,实时显示输出信号参数。控制部分及信号测量部分由msp430单片机实现。

  信号产生 :

信号产生部分采用信号发生芯片MAX038,以MSP430单片机为微控制器,进行各种功能操作,完成输出信号的波形、频率、幅度的调节。MAX038输出的频率经过一级跟随器送给OPA300和74HC00构成的波形整形电路对波形进行转换和整形变换成方波信号,再将次信号进行分频,分频后的信号送入msp430进行测量。用LCD显示器,实时显示输出信号参数。控制部分及信号测量部分由msp430单片机实现。

  信号转换整形电路:

信号产生部分采用信号发生芯片MAX038,以MSP430单片机为微控制器,进行各种功能操作,完成输出信号的波形、频率、幅度的调节。MAX038输出的频率经过一级跟随器送给OPA300和74HC00构成的波形整形电路对波形进行转换和整形变换成方波信号,再将次信号进行分频,分频后的信号送入msp430进行测量。用LCD显示器,实时显示输出信号参数。控制部分及信号测量部分由msp430单片机实现。

  我们所设定的低电压准位未必就能使三极管开关截止,尤其当输入准位接近0.6伏特的时候更是如此。想要克服这种临界状况,就必须采取修正步骤,以保证三极管必能截止。图6就是针对这种状况所设计的两种常见之改良电路。

  三极管开关电路改进接法

  图6 确保三极管开关动作,正确的两种改良电路

  图6(a) 的电路,在基射极间串接上一只二极管,因此使得可令基极电流导通的输入电压值提升了0.6伏特,如此即使Vin值由于信号源的误动作而接近0.6伏特时,亦不致使三极管导通,因此开关仍可处于截止状态。

  图6(b)的电路加上了一只辅助-截止(hold-off)电阻R2,适当的R1,R2及Vin值设计,可于临界输入电压时确保开关截止。由图6(b)可知在基射极接面未导通前(IB0),R1和R2形成一个串联分压电路,因此R1必跨过固定(随Vin而变) 的分电压,所以基极电压必低于Vin值,因此即使Vin接近于临界值(Vin=0.6伏特) ,基极电压仍将受连接于负电源的辅助-截止电阻所拉下,使低于0.6伏特。由于R1,R2及VBB值的刻意设计,只要Vin在高值的范围内,基极仍将有足够的电压值可使三极管导通,不致受到辅助-截止电阻的影响。

  》》》加速电容器

  三极管开关电路改进接法

  图7 加了加速电容器的电路

  有时候三极管开关的负载并非直接加在集电极与电源之间,而是接成图8的方式,这种接法和小信号交流放大器的电路非常接近,只是少了一只输出耦合电容器而已。这种接法和正常接法的动作恰好相反,当三极管截止时,负载获能,而当三极管导通时,负载反被切断,这两种电路的形式都是常见的,因此必须具有清晰的分辨能力。

  三极管开关电路改进接法

  图8 将负载接于三极管开关电路的改进接法

  》》》图腾式开关

  三极管开关电路改进接法

  图腾式开关

  三极管开关应用之一》》》 驱动指示灯

  图10(a)即是利用晶体管开关来指示一只数字正反器(flip-flop)的输出状态。假使正反器的输出为高准位(一般为5伏特) ,晶体管开关便被导通,而令指示灯发亮,因此操作员只要一看指示灯,便可以知道正反器目前的工作状况,而不须要利用电表去检测。

  有时信号源(如正反器)输出电路之电流容量太小,不足以驱动晶体管开关,此时为避免信号源不胜负荷而产生误动作,便须采用图10(b) 所示的改良电路,当输出为高准位时,先驱动射极随耦晶体管Q1做电流放大后,再使Q2导通而驱动指示灯,由于射极随耦级的输入阻抗相当高,因此正反器之须要提供少量的输入电流,便可以得到满意的工作。

  数字显示器图10(a)之电路经常被使用于数字显示器上。

  三极管开关电路改进接法

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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