PC控制函数发生器外文翻译.docx

pc控制函数发生器使用直接数字合成（dds） 技术电容层析成像ruzairiabdulrahim1,teochinheng2,s.sulaiman3&m.s.abdulmanaf4抽象的。函数发生器被广泛用于实验工作和测试生成各种类型的波形（正弦波，方波，三角波等）与一个特定的频率带宽。其应用之一是为ect（电容中产生的波形断层扫描）系统。 ect是用来检索材料的细节，在流系统。一个经济电脑控制函数发生器是专为使用的波形生成在ect的。 ect系统，高精度和高频率的波形是必要的。三种基本波形正弦波，方波，三角波。 “目标是建立一个函数发生器，能够产生高精确度波形与可接受的失真和稳定。 pc与接口系统函数发生器也被选择，开发与生产准确的目的波形的幅度和频率。这种接口允许远程控制的为更广泛的使用的函数发生器。关键词：函数发生器，直接数字合成（dds）摘要。频率发生器被广泛用于各种实验。它用于生成各种波形（正弦波，方波等）在某些频率和带宽。的应用之一是在这个过程中类型的电容层析成像（ect），其中用于传递信息对流动的条件。本文介绍了如何设计函数发生器是由一台个人计算机中使用的实验经济学实验室。这样的设计有所不同，它应控制从函数发生器手册数字化。在这种情况下，技术dds（直接数字合成）作为芯片dds是由自然数字。分析已检查的准确性在频率和幅度上输出功能。关键词：发电机频率，直接合成（dds）1.0简介目前，在实验室制成的大多数函数发生器使用手册控制。虽然软件控制函数发生器在themarket可用，索尼还没有被广泛使用。这是因为他们的成本高。一个例子一个用户控制的函数发生器的建设提供显示一个函数发生器更好的理解。一个比较也max038之间的波形发生器ic 1和ad9834直接数字合成（dds）2波形发生器ic，以显示优势dds的比其他波形产生技术。2.0手动功能发生器该手册函数发生器使用电位器来调整波形“频率和幅度。如对这种功能的电路例子建立使用max038 ic发生器如图1所示1。该电压等级，微调电位器调整和课程调整使用，而波形和频率范围选择使用开关。通常情况下，用户函数发生器不提供反馈给用户有关输出条件或其他文字，硬件。因此，用户将永远不知道是否需要的波形可在输出或不索尼除非通过适当的设备测量它。图1 .max038功能的使用ic发电机原理图 使用一台发电机的功能是电脑控制的直接数字21虽然手动功能发生器简单，易于使用，有utara及其应用的几个缺点限制了它的使用3。它往往是困难的为用户调整波形的频率和幅度的由于调整的精确值需要使用电位难度。该函数发生器不允许遥远的波形控制。因此，用户必须手动调整函数发生器每次桑尼打算改变波形。一个典型的函数发生器不允许接口并结合其他设备。但是通过使用一个主站pc机，各种设备可以连接在一起，形成一个完整的测试和试验设置。一本手册函数发生器上述弱点是可以克服的使用电脑控制的函数发生器。3.0 ad9834 dds发生器功能 该ad9834（图2）奥拉里正弦，三角，方波输出使用dds（直接数字合成）架构。频率分辨率超过0.1 hz的更好才能实现，因此，准确一致的频率可以编程。此功能在数字调制有用应用4-6。图2. ad9834功能框图该芯片工作作为nco使用（数控振荡器）片上，28位相位累加器，正弦系数rom，和10位d/ a转换器。通常认为在数量级上正弦波它们的形式，a（t）= sin（！t）。幅度是非线性的，因此，难以产生。角度信息，另一方面，是完全线性的。也就是说，通过相位角旋转中的每个单位时间固定角度。明知一个正弦波的相位是线性的，并且，给定一个参考间隔（时钟周期），在此期间相序是： 使用这个公式，可以产生输出频率，知道相与主时钟频率。理论上，最大输出频率f mclk的/ 2是可能的。该dds可以编程通过写频寄存器。从模拟输出部分，然后： 对dds的输出有28位分辨率，从而有效频率步长在0.1 hz的顺序可能约20 mhz的最高。第二阶段寄存器可允许12位相位分辨率。这些相移寄存器的信号： 该ad9834包含两个频率寄存器和两个相位寄存器。每个频率寄存器有28位的大小，而每个阶段的寄存器有12位。在这个项目中，只有频率相位寄存器0和寄存器0被使用。该从ad9834的模拟输出为： 其中，“第一阶段是在所选频率寄存器中的值。因此，所选频率寄存器的内容将被。该信号将被移相： phasereg哪里是在选定的相位寄存器中的值。当写入频率寄存器，位d15和d14提供的地址频率寄存器。由于只使用频率寄存器0，d15和d14是设置为0和1，同时进行。当写入频率寄存器，两个连续写入同一地址进行，随着频率寄存器是28位宽。第一个包含14个lsb写，而第二个写包含14个msb。对于这种操作模式，控制位b28（d13）是设置为1。在改变频率寄存器的内容，输出将改变因此在7 / 8 mclk周期。在ad9834的特点2为总结如下：（一）ad9834奥拉里了三种不同类型的高分辨率频率波形：正弦波，方波和三角波。频率对于芯片的选择是通过改变频率的内容注册在ad9834。该芯片是数字性的，从而更容易通信与pc。（二）具有自锁合成器ad9834晶体输出频率，有没有频率温度和时间漂移。这奥拉里一个非常稳定的输出频率。（三）从理论上讲，ad9834能产生最大输出频率对f mclk的2。最大主时钟可以由ad9834采用的是50兆赫。因此，该芯片能够产生最高频率为25兆赫。然而，一个50 mhz的主时钟将导致更多的困难电路，因为它的建设被认为是一个非常高的频率范围。（四）从adi公司ad9834仅适用于薄型小封装（tssop）封装。这是一个非常小的表面封装。 a pcb，必须建立在构建电路芯片。4.0系统设计有三种基本在pc控制函数发生器子系统，如图3所示。（一）软件 visual basic 6.0是用于创建图形用户界面（gui），让用户选择的类型，振幅的波形和频率的桑尼要生成。在此之后，gui是能够发送到所需的数据函数发生器通过接口系统。 visual basic 6.0中被评为由于其简单的应用程序平台。 visual basic 6.0是而慢相比，如visual其他编程平台c +。但是这并不会造成太大的影响到系统因为数据传输不要求速度快7。图3.框图（b）接口串行链路用于发送数据从pc到函数发生器。有只有三个数据发送到函数发生器utara类型是类型的波形生成，其幅度和频率。（c）硬件从电脑接收到的数据通过串行输入到微控制器的链接。微控制器这将数据转换，以适应要求函数发生器以产生波形。修改后的数据然后发送到函数发生器ic通过输出引脚。函数发生器ic已经可以在市场上，因此它被用作主体部分，生成所需的波形。该ic生成所需的波形作为typeand频率。然而，振幅输出波形是恒定的制造商一致的小值specitications。从ic输出波形，然后放大到所需的振幅根据从电脑中的数据。取得了良好的品质波形，即低失真和稳定，波形，然后过滤使用低通滤波器消除高频噪音。输入所需数据包括类型，频率和振幅的波形。这是键入到计算机通过使用visual建成了gui基本6.0。在这之后的数据发送到微控制器通过串行链接。该微控制器通信，然后与ad9834和tle2082在为了在输出端提供准确的波形。该框图如图3所示。4.1软件设计微软visual basic 6.0中被选为该项目的建设gui。该数据发送给硬件不需要很高的速度。这是一个单向的数据发送。 visual basic 6.0是绰绰有余来实现这个要求。该平台有一个内置的microsoft通讯端口允许设置易于控制pc上的串行通信端口8。图4至8显示流程图图形用户界面编程。4.1.1主程序循环当gui第一个开放，为波形的设置将被初始化（图4）。在这之后，每次复位按钮被按下时，初始化再次运行gui。初始化后，gui会等待命令从生成用户。如果用户希望更改任何设置的波形类型，振幅或频率，它可以做到在任何时候。在用户决定在波形，振幅和频率所需的类型，他/她可以按生成命令按钮来告诉函数发生器来生成utara波形输出满足在gui的设置。用户可以只选择三个在gui类型的波形：正弦波，方波和三角波。也有只选择three振幅可用，utara是1v，4v和9v。对于频率设置，用户可以在关键的范围从1赫兹到1赫兹在0:01 mhz的任何频率决议。对于每一个更改用户作出的波形和幅度，类型gui将绘制的波形是要在userscommand生成预览。预览是画在图上的图形用户界面模板，显示它的波形和振幅类型。由于许多不同的频率可以选择，预览波形没有信息它。如果用户希望终止的图形用户界面，退出按钮可以按下和该计划将结束（图5）。图4.为gui主程序流程图包括复位功能图5.为退出功能流程图4.1.2初始化程序一旦gui启动，初始化将会发生。图形用户界面将在内部设置为正弦波的波形类型，频率为1000赫兹和幅度为4v（图6）。 a到初始化波形预览提请通知有关的gui的预设用户。设置后，所有的数据将被发送到硬件初始化波形生成（图7）。4.1.3数据通过通信端口发送（串行连接）在此之前的所有信息发送到微控制器，gui会首先转换成数据形式，让微控制器的数据处理图6.为gui的初始化流程图后来。将要发送到微控制器变量的幅度utara包含振幅信息，utara波形包含的类型波形和4个字节utara包含频率信息。首先，gui将检测由用户选择的幅度。有三种可供选择的幅度选择。如果振幅为1v，振幅变将被设置为1。振幅将被设置为2和4根据通讯幅度设置，utara是4v和9v。这些值，当被转换成ascii代码31，32和34。因此，微控制器将只需要检测的位0，位1和2位的变量，以获得振幅选择的信息。同样的算法是用来表示波形信息。该波形变量将被设置为1，2和4为代表的正弦波，方波和三角波分别。在此之后，频率设置将被转换成所要输入的值到ad9843的频率寄存器根据公式1。因此：“第一阶段是要进入ad9834频率寄存器插入的值，fmclk是主时钟提供给ad9834（utara是在这20兆赫项目）。经过计算“阶段，然后转换成十六进制值由于微控制器将只承认十六进制值。该最大的十六进制值将不超过4个字节（32位）。因为这是最大频率设置为1 mhz。经过“阶段已经计算转换成十六进制值，它会成为cccccd16。该十六进制值将被分成四个频率的数据字节，即字节1，字节2，byte3和byte4。因为这是rs232系统将只发送8位数据（1字节）在同一时间。在数据转换完成后，mscomm控件打开端口和数据发送到下列顺序串行链接：波形，波幅，字节1，字节2，byte3，byte4。在此之后,mscomm控件端口再次关闭，直到发送下一个数据。4.1.4波形预览每次振幅或波形类型改变，gui会绘制波形代表的波形，如果要生成预览图7发送数据流程图生成用户按下命令按钮。在绘制流程图波形如图8所示。4.2串行链路（rs232）线路驱动器串行链路被选为计算机之间的沟通和微控制器在这个项目中。串行链路被选择，而不是并行链接，由于串行链路有很多好处。串行电缆可以长于并行电缆3。串行端口发送一个“为-3到-25伏，01作为+3到+25伏在一个并行端口发送一个0“为0v和1为5v。因此，串口可以有50v相比，最大摆幅图8流程图绘制波形utara并口有5伏特，只有最大摆幅。减线需要在串行通讯。这将减少安装成本。该微控制器是在这个项目中所选择的类型utara是有pic16f877a内置 - 在sci（串行通信接口）。串行通信减少这个师傅引脚数。只有两个引脚常用，发送数据（tx）和接收数据（rx）相比，至少有8个引脚，如果8位并行方法是使用。4.3单片机pic16f877a微控制器采用的是为了接收从使用计算机的数据usart系统，并转换成相应的数据被发送到ad9834和放大器电路。微控制器的选择，而不是一个微处理器由于微控制器外设有许多内置，如定时器，pwm模块，模拟到数字（adc），同步串行口与spi（ssp）（主模式）和i2c（主/从），通用同步异步收发器（usart/ sci）和并行从动端口（psp）。此外，支持20mhz的速度与368 ram，更快地处理数据utara比微处理器。该微控制器进行编程，以便它能够初始化ad9834和放大器电路，接收从串行链路，串行数据的存储6个字节分为六个变量的数据，转换的方式，适合besent到硬件的信息，发送的波形和频率的类型信息到ad9834，并发送有关该幅度的资料，放大器电路。4.4硬件4.4.1扩增运算放大器是一种常见的方法来放大信号。但是，有可能会一些问题对其进行控制数字化。对于振幅选择使用运算放大器，模拟多路复用器需要使用。一个为使用放大器的基本电路tle2082的运算放大器，如图9所示9。该电路需要一个15伏电源提供的最大电压摆幅30伏峰峰值。它是一个反相放大器决定了rf和rg对公式增益基地：图9使用原理基本放大器tle2082在这个项目中，rf是固定的k $而rg是由用户的需要确定在20振幅通过一个模拟多路复用器（mc14052）的选择，如下图在图10。因此，输出a和b将来自pic选择合适的rg在提供规定的幅度。这是列于表1。输出正弦波和三角波ad9834几乎不变振幅约12:55伏。因此，较大的增益大随着过滤器图10为pc控制放大器原理图幅度会。从放大器输出将有幅度12:55增益，从而使选择的1v，4v和9v幅度。电阻r1用于消除偏移是由ad9834所造成的dc为了提供一个纯粹的交流输出。 r1的值，因此6.8 k $。4.4.2过滤器该过滤器是必须消除高频噪音。图11显示了如何一个电容器，c1是加入到放大电路，使过滤效果在赛道上。由于项目的范围只规定最高频率of100千赫，任何超过1mhz的信号是决定要过滤掉。该电路的带宽从0hz到hz. 因此，a 8pf电容器安装在c1的位置提供过滤功能。图11为基本原理利用tle2082放大器和滤波器5.0结果与分析图形用户界面是成功地建立了使用visual basic6.0软件编程平台。它奥拉里之间的用户和轻松导航在选择所需的类型的波形频率函数发生器，和幅度。该pic16f877a，随着串行连接，构建了。它接收从gui并传送到功放电路数据后适合ad9834转换。 ad9834被修建的pcb上，以实现更高的质量波形的产生。与此同时，电脑控制放大器和过滤器是建在一个条板。根据硬件工程要求。以下各节将解释一些地区的结果系统和分析波形。5.1 the gui图12显示了gui屏幕捕获。导航基本上分为四个部分：类型的波形，频率选择，幅度选择和命令按钮。波形的输出可预览从以上的振幅选择部分图形。图12图形用户界面波形供用户选择可用的类型有正弦波，方波和三角波。可用的幅度只有1v，4v和9v。这是受限于函数发生器能力。至于频率的选择部分，10hz的选项按钮，100hz，1000hz，10khz，100khz和1mhz的设置输出频率的上限。这些选项是非常有用当用户不希望的输出频率在实验过程中超过或其他情况的典型范围。这些选项还允许在硬件设计时更容易选择和更多的振幅针对不同的频率范围赔偿是必需的。要确定频率是要生成的，用户可直接输入所需频率在文字使用键盘框。在其他情况下，用户还可以选择使用鼠标与频率选择部分浏览滑动条和加强/下台按钮。许多这些方法选择频率使得用户界面更加友好，易于使用。5.2 ad9834的输出波形分析极限分析，由ad9834完成之前生成的波形放大。这是收集的放大器设计信息。举例正弦波，方波和三角波1千赫如图13。图13的波形由ad9834产生的范例所需的分析，以确定每个波形的振幅产生于ad9834 ic。一组数据是测量幅度和录得的频率范围和绘制图表是显示结果清楚。所有的测量是使用泰克tds3012两通道彩色数字示波器荧光粉。图14显示了该正弦波振幅的关系从ad9834在频率范围。从图中，为波形振幅恒定在12:55伏前1mhz的。只有1mhz的幅度比低是因为有关项目不需要高频率的波形。恒定值因此，采取伏12:55为代表的输入波形振幅到放大器电路。图15显示了该方波振幅的关系从ad9834在频率范围。图14幅随频率的正弦波图图15幅与频率的方波图从图中，为波形振幅恒定在2:46伏前1mhz的。而2:46伏恒定值，因此取为代表振幅波形输入到放大器电路。由于是在振幅方面之间的正弦波和方大偏差波，方波限制与大增益放大不同的是，以得到1v，4v和9v幅度。这需要一个模拟多路复用器选择电阻不同，对获得这些幅度。在这个项目中，只有一个模拟多路复用器（mc14052）是利用可用。因此，方波是不是2:46放大，幅度是直接发送到输出。图16显示了两者之间的三角关系振幅从ad9834波的频率范围内。从图中，振幅为波形恒定在0.61前1mhz的伏。恒定值0.61伏，因此作为代表输入波形振幅到放大器电路。由于这个常数的值是接近00:55伏，utara isthe为正弦波恒幅，获得的收益被设计成共享双方正弦波和三角波。这样，只有一个模拟多路复用器使用。图16为三角波幅度与频率图5.3分析的输出频率精度在项目范围的最重要方面之一是精度频率。输出波形应该有一个频率尽可能接近用户所需的频率。因此，在频率输出频率设置进行了分析。六测量的频率进行了一些分别选择波形类型的频率设置。错误比例计算的基础上，最大输出频率的频率偏差成立。这是通过使用公式：其中i=1，2，3，4，5和6。结果绘制成图，然后在图17.18和19所示。图17误差为正弦波的频率与百分比图18个错误与为方波频率图19误差为三角波的频率与百分比在这个项目中，频率错误，是低于5是可以接受的。对于正弦波，误差比例仍然低于4在任何频率设置，即使频率高达10 mhz。这一结果表明，误差为正弦波频率属于可接受的范围。对于频率设定等于或低于1 mhz时，其结果是更好utara包括频率误差低于2。对于方波，有一个高频率误差在频率出手设置9兆赫。这个误差达到11。然而，对于频率设置低于1兆赫，utara更在这个项目很重要，它甚至比结果低所表现出的正弦波。在这个频率范围内误差不低于1。为三角波图形显示的几乎相同的结果正弦波。虽然误差几乎达到9兆赫的频率高于5，误差仍低于2 mhz的频率低于1。为在输出频率误差存在的原因如下：（一）虽然是20 mhz稳定的晶体时钟作为主时钟的使用ad9834，仍然有其价值utara不同四小时了一些变化值。这种偏差可能达到0:01兆赫。由于所有的计算注册输入频率假设一个完全accuratemaster时钟计算，输出频率会发生变化的价值随着小在主时钟的变化，如果有的话。（二）对值被发送到频率寄存器的计算是基于方程1。其结果可能不是一个整数。然而，再转换为整数因为在ad9834频率寄存器只能接受一个整数。在围捕时的值小偏差会造成轻微不准确的输出频率。在系统设计阶段，这个错误已经预期到可以接受的。（三）自读数输出频率分别采取直接观察在3012泰克tdx数字自动频率计算器示波器，其精度上表现的范围一致。由于对环境的干扰和其他相关因素，波形进入示波器没有完全稳定。这将导致频率读数变化根据波形不稳定。然而，这因素有助于一个非常小的频率误差，因此可能忽视。6.0结论函数发生器能产生utara正弦波，方波和频率和幅度限制工作台三角波已建成。该频率选择可在范围从1 hz到1 mhz的最小分辨率为0:01赫兹。在这个频率范围内，为输出振幅波形是保证准确的范围只为从10赫兹到100千赫，如该项目的范围表示。对于正弦波和三角波幅度为1伏可用，4伏9伏。这些幅度是合适的，以满足不同的实验要求。然而，方波只提供一个选择幅度，utara为2.5伏。参考文献1 ic max038 /en/ds/max038.pdf accessed december 20042