[实用新型]便携式简谐振动合成演示信号发生仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号发生仪，尤其涉及一种便携式简谐振动合成演示信号发生仪。

背景技术

在各大院校的物理等相关教学和实验中，经常会演示两简谐振动在不同情况下的合成波形及运动情况。对其合成的深入理解，对学生来说，既有利于很好地理解各种信号的频谱分析及其重要的意义，也有利于对波动光学中椭圆偏振光和圆偏振光的形成等理解。因此在教学和实验中演示两简谐振动在不同情况下的合成波形及运动情况是非常重要的。

通常情况下，演示是利用信号发生仪产生两个位相和频率均可调的正弦信号，然后输入到示波器显示其合成波形，如拍频、李萨如图形等,但要求二者的频率或频率的比值和位相差的稳定性必须很好,否者无法演示稳定的图样。现有相关仪器演示或实验起来,由于两信号的频率的稳定性和二者之间位相差的稳定性不够高、操作复杂等，导致演示极不方便,甚至无法演示，尤其是学生实验时更加难于调试。现有相关仪器能输出正弦信号，其主要有两种方法：一种是采用模拟芯片或模拟振荡电路的方法获得，但其频率的稳定性受内部振荡电容的精度及随温度等变化、或频率调节电压的稳定性的影响，因此频率的稳定性不高，更谈不上两正弦信号的位相差的稳定性；第二种方法是采用DDS（Direct Digital Synthesis）数值直接合成技术，其输出频率和位相均是由输入的数字值控制，其频率精度主要受时钟频率的稳定性影响，而实际中常用具有高稳定的晶振来获取高精度的时钟，所以利于该方法可以获得比第一种方法高得多的频率、位相精度和稳定性；但目前利用该方法的信号发生器都为单道，需用两台信号发生器，因此位相差稳定性受到很大影响，并且体积大，不利于演示，使用成本也高。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的就在于提供一种便携式简谐振动合成演示信号发生仪，能有效解决现有仪器不便于操作，对频率和位相控制精度低，体积大，成本高的问题；从而使操作更加简单，使用更加方便。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种便携式简谐振动合成演示信号发生仪，其特征在于：包括微处理器控制单元、数控双道信号产生单元、信号幅度调节单元、功率放大单元、信号输出接口、信号处理单元、按键输入单元、LCD液晶显示单元以及供电单元；

所述数控双道信号产生单元、信号处理单元、按键输入单元以及LCD液晶显示单元均与微处理器控制单元相连；

数控双道信号产生单元经信号幅度调节单元和功率放大单元后同时与信号处理单元和信号输出接口相连；

所述供电单元通为其余各个单元供电。

进一步地，所述微处理器单元包括32位微处理器STM32F103RB和外围电路，所述微处理器STM32F103RB具有A/D转换模块，所述信号处理单元与微处理器STM32F103RB的A/D转换模块相连。

进一步地，所述数控双道信号产生单元包括两片数控DDS芯片AD9832和外围电路，所述外围电路具有12MHz有源晶振。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本信号发生仪采用高性价比的32位单片机控制，数控频率和位相的DDS芯片、LCD显示，因此具有显示直观、操作简便、稳定性好、可靠性高，以及成本低、体积小、便于携带及使用方便等优点；能够非常方便地演示两简谐振动在不同情况下的合成波形图，也能提供高频率精度和位相精度的信号源，可广泛用于大学物理、医学物理的实验和教学中，也可用于对频率和位相控制精度高的场合。

2、本信号发生仪采用两片数控DDS芯片AD9832，并共用同一12MHz时钟源，所以能同时输出两道数控高频率（分辨率为0.045Hz）和位相精度（分辨率约为0.0088°）的正弦信号，只需通过按键直接输入所需的两信号的频率和位相差，便可获得相应高频率和位相差精度的两信号，用于两简谐振动合成的演示中。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型中微处理器控制单元的电路原理图；

图3为本实用新型中数控双道信号产生单元电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。