简易低频信号源设计毕业论文 - 图文

简易低频信号源设计 14

主要有三种不同的设计方案可以制作低频信号发生器分别是单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。

单缓冲方式适用于1路模拟信号的输出或者多路模拟信号且不是同步输出的电路，并且电路线路的连接相对来说较少。而双缓冲方式则是适用于同时输出多路模拟信号的电路，一片DAC0832芯片对应一路模拟量输出，这样可以组成多个DAC0832同步输出电路，简单化程序，但是电路线路连接比较复杂。根据上述分析，我的课题最终选择使用单缓冲方式，这样方便，程序也简单，容易操作。

DAC0832主要有四部分，分别是8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路。主机的数字量是存放在8 位输入寄存器，使输入数字量能够得到缓冲和锁存，并加以控制；待转换的数字量存放在8位DAC寄存器，并加以控制；通过8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；2个寄存器的选通或锁存状态都是由与门、非与门组成的输入控制电路来控制。

DAC0832与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为Vout1=-Vref×（数字码/256）

若D/A转换器输出为双极性，如图3-5所示。

+12R810kU6BU6A51R125k1LM324RFBR910k10kR1076LM324OUTJ712Iout23Iout12114-12VCC 图3-5 D/A转换器双极性输出电路

图3-5中，运算放大器A1的单向输出电压通过运算放大器A2转换成双向输出电压。 DAC0832的作用是将数字信号转换成模拟信号，是本设计电路中的主要芯片。

3.3按键和液晶显示

LCD1602显示器具有字母、数字符号、中文字型及图形显示及绘图与文字画面混合显示功能。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。内置字符发生存储器（CGROM)，可大量节省单片机设计的ROM空间以显示更多的字符，使得软件编程比较简单。

简易低频信号源设计 15

图3-6 LCD1602实物图

工作原理：LCD1602 有11 个控制指令。其中，DDRAM ：显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码；CGROM ：字符发生存储器；CGRAM ：用户自定义的字符图形RAM。1602 液晶的控制管脚都接到了单片机管脚上，在功能设置指令中可以将液晶设为8 位数据接口和4 位数据接口，下图采用的是8位的数据接口，当然也可以当四位数据接口来用。液晶电源正端接5V，负端接地，背光正端接5V，负端接地。此外，液晶的偏压管脚（VO）接到一个电位器的中间抽头，电位器的两端分别接5V 和地，这样就可通过调节电位器来实现对1602 液晶对比度的调节。经实验测试，笔者手里的1602 液晶的偏压管脚的电压调节到0.3~0.4V 时对比度效果最好，也可以将该管脚通过一个1k 的电阻下拉到地。

图3-7 LCD1602引脚图

利用单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，反复扫描键盘来响应键盘的输入请求。通过KEY1来选择波形，KEY2来选择频率大小。

图3-8 按键原理图

简易低频信号源设计 16

3.4放大电路

LM324是四运放集成电路，它的外包封装是14脚双列直插塑料。它的内部构架是由四组形式完全相同的运算放大器组成，四组运放放大器电路之间是相互独立的，但是电源是相同的。

图3-9 LM324原理图

特定的符号可以用来表示每一组运算放大器，每一个运算放大器都有5个引脚， “+”、“-”表示了运算放大器的两个信号输入端，“V+”、“V-”表示正、负电源端， “Vo” 是输出端。在两个信号输入端中， Vi-（-）是反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）是同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-10

图3-10 LM324引脚图

因为LM324芯片的优点是电源电压的取值范围大，静态功率消耗小，可以通过单电源来使用，价格便宜等，所以在各种电路中都被广泛的应用。下面介绍其应用实例。

反相交流放大器：

电路见附图。晶体管的交流放大可以被这种放大器代替，也可以被用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器是用单电源来进行供电，其中R1、R2组成1/2V+偏置，C1为消振电容。

简易低频信号源设计 17

图3-11 LM324内部电路图

外接电阻Ri、Rf来决定放大器电压放大倍数Av：Av=-Rf/Ri。输出信号与输入信号相位相反用负号来表示。按图中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为Ri。Ri与信号源内阻在一般情况下相等，Rf则根据要求的放大倍数来选定。Co和Ci都是耦合电容。

同相交流放大器：

见附图，同相交流放大器的特点是输入阻抗高其中的R1R2组成1/2V+分压电路通过R3对运放进行偏置。外接电阻决定电路的电压放大倍数Av：Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。

图3-11 同相交流放大器

交流信号三分配放大器：

此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放Ai输入电阻高，运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放大状态时Rf=0的情况，故各放大器电压放大倍数均为1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。