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...