[实用新型]一种任意波形发生器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及电子设备，特别是一种基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)和USB(Universal Serial BUS)技术的任意波形发生器。

【背景技术】

在腐蚀和电镀行业，常常需要使用任意波形的电流电压信号进行生产和测试。任意波形是指频率可变，幅值可变，相位可变的正弦波形和其他波形，如三角波形，锯齿波，特殊波形等。目前任意波形发生器大多采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer，DDS)技术，即将波形的数字量信号存储于存储器中，嵌入式主机以一定的速率依次将存储器单元中的波形数据逐个发送给数模转换器，合成为需要的波形。

随着微处理器日益广泛的应用和大规模集成电路技术的发展，出现了大量能够产生多种波形且性能稳定的任意波形发生器，但大多数方案都是基于串行或并行总线进行数据的传输，这种方案虽然成本较低，但系统的实时性较差，难以满足复杂波形的大数据量的传输要求。

【实用新型内容】

为了解决现有技术的技术问题，有必要提供一种实时性好、精度高的任意波形发生器。

本实用新型解决现有的技术问题所采用的技术方案为：一种任意波形发生器，其包括用于产生波形数据的上位机、和上位机连接并通过USB接口接收波形数据的USB控制器、和USB控制器连接的用于存储波形数据的数据存储器、和数据存储器连接的用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器和与所述USB控制器、数据存储器、数模转换器和模拟信号输出电路连接的用于控制波形数据接收、存储和数模转换和输出的可编程控制器。

本实用新型任意波形发生器中，所述USB控制器采用的接口芯片是USB2.0接口芯片CY7C68013AE。

本实用新型任意波形发生器中，所述可编程控制器连接电可擦可编程只读存储器和有源晶振。

本实用新型任意波形发生器中，所述可编程处理器包括USB控制单元、模数控制单元、输出控制单元、FPGA总体逻辑控制芯片、I2C控制器、内部时钟同步单元和内部时钟单元，所述USB控制单元连接所述USB控制器，所述模数控制单元同时连接所述数据存储器和数模转换器，所述输出控制单元连接所述模拟信号输出电路，所述I2C控制器连接外部EEPROM。所述内部时钟单元连接外部有源晶振。

本实用新型任意波形发生器中，所述数据存储器包括数据存储芯片SRAM，其采用ISSI公司的IS61LV25616-10T。

本实用新型任意波形发生器中，所述可编程控制器包括Cyclone II系列型号为EP2C20F484的FPGA控制芯片。

相较于现有技术，本实用新型一种任意波形发生器，充分利用了可编程控制器强大的逻辑功能，实现了利用单片FPGA芯片控制整个系统的方案，其采用USB控制器的USB接口进行波形数据传输，能较好的与FPGA芯片合作，完成系统预先设计的功能，使总体电路简单，成本低廉，产生的波形信号精度较高。数字波形数据从上位机通过USB总线直接存储在数据存储器中，通过可编程控制器的控制将波形数据读出，送入数模转换器进行数模转换和放大处理后得到所需的模拟信号波形。与传统的波形发生器在ROM或FLASH存储波形数据的方法相比，具有较大的灵活性。

【附图说明】

图1是本实用新型任意波形发生器一较佳实施方式的框架示意图。

图2是图1所示可编程控制器和USB控制器电路连接示意图。

图3是图1所示数模转换器和可编程控制器电路连接示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。

请同时参阅图1，是本实用新型任意波形发生器一较佳实施方式的框架示意图。任意波形发生器包括上位机、USB(通用串行总线)控制器、数据存储器、数模转换器(DAC转换器)、模拟信号输出电路和可编程控制器。

所述USB控制器包括USB2.0接口芯片。所述可编程控制器连接电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)和有源晶振。所述上位机通过USB总线连接所述USB控制器。所述USB控制器和所述可编程控制器的USB控制部分连接。所述USB控制器还连接所述数据存储器。所述数据存储器连接可编程控制器和所述数模转换器。所述数模转换器连接所述模拟信号输出电路。所述模拟信号输出电路可输出满足需要的任意波形。