高精度信号源设计分析论文

高精度信号源设计分析论文 1.引言 在许多工程测量中，都需要某种固定频率的正弦信号作为激励源，如利用模拟传感器的输出情况对所研制的监测系统、检测单元进行功能的验证：或者进行采集量程的标定工作等。在这些情况下，直接采纳一个性能优越的信号发生器固然可以满足工作要求，但是这又带来了新的问题，一方面信号发生器是外配仪器，增加了系统的成本，另一方面也不便于自动化测量。利用 D/A 转换器加高阶滤波器的方式也可实现以上功能要求，但是在 windows 操作平台下，对软件技术提出了更高的要求。本文在科研项目的讨论工作中恰好遇到了这样一个问题，在信号的检测与标定工作中需要一个120Hz、峰值从 0.01V 到 10V 可调的、失真小于 1%的高精度正弦激励信号。本文采纳常规的电路实现了这个功能。 2.原理与实现过程简述 本科研项目是基于 PC-104 总线的某型飞机发动机参数的检测系统，该系统需要一个用于飞机振动校准的激励信号给定单元。经认真分析技术指标的要求，该单元需要一个幅值从 0.01 伏到 10伏可调，且给定幅值稳定、波形失真小、频率为 120Hz 的沟通信号源，幅值给定以 0.01 伏为一个间隔。假如我们利用砖码称重的原理，能很快地完成这一功能。显然，信号激励中只需要小数点后两位，即正弦信号峰值变化范围从 10mV 到 10V，它有一位整数位、两位小数位。假如我们集中实现一个 120Hz 的高精度正弦波振荡器，然后从中取 5 伏、4 伏、2 伏、和 l 伏的“砖码”信号，可以通过电子开关组合，再用加法器形成 l 伏到 10 伏之间的任意一个峰值，类似地用 0.5 伏、0.4 伏、0.2 伏和 0.1 伏的“砖码”信号可以形成 0.1 伏到 0.9 伏的正弦信号，用 0.05 伏、0.04 伏、0.02 伏和 0.01 伏的“砝码”信号可以形成 0.01 伏到 0.09 伏的正弦信号，这三组“砝码”信号组合在一起则可以给出峰值从 0.01 伏到 10 伏、幅值变化台阶为 0.01 伏的任一峰值的正弦激励信号，完全可以满足工程的需要。 根据上述分析，我们设计出如图 1 所示的硬件框图。在图 1中，正弦波信号源选用 MAX038 芯片，其输出正弦波频率可以在较宽的范围内调节，该芯片内部的结构设计可以保证向外提供失真度小于 1%的正弦信号；为了提高信号的比例精度，所有的分压电阻全部定制，阻值精度可达千分之一；运放选用低漂移运放 LM124；电子开关选用高性能的 MAX4536 的 4 路单刀单掷开关；另外，考虑到电子...