專利名稱：一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，具體涉及一種如何利用處理器控制模擬開關(guān)通斷和切換連續(xù)模擬信號(hào)產(chǎn)生幅度可變、頻率可變、寬度可變和極性可變的脈沖信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
模擬開關(guān)是近些年廣泛應(yīng)用的器件，它具有導(dǎo)通電阻低、開關(guān)速度快、體積小、功耗低、高可靠性、系統(tǒng)成本低、靈活性好便于連接等特點(diǎn)，因而在現(xiàn)代電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。在嵌入式系統(tǒng)中，其經(jīng)常用于信號(hào)切換。特別是近年來(lái)隨著其導(dǎo)通電阻越來(lái)越低，從原來(lái)的上百歐姆到幾十歐姆，再到現(xiàn)在的幾個(gè)歐姆甚至不足一歐，在開關(guān)上信號(hào)的衰減變得很小，而通過(guò)電流的能力卻從原來(lái)的幾十毫安增加到幾百毫安。另外，開關(guān)速度越來(lái)越快，從原來(lái)的成百個(gè)納秒減小到幾十個(gè)甚至是幾個(gè)納秒，這些都給模擬開關(guān)帶來(lái)了更廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在常用的脈沖信號(hào)設(shè)計(jì)方法有兩種。一種是傳統(tǒng)的振蕩電路方法，即利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生，由于產(chǎn)生的信號(hào)毛刺較多需要進(jìn)行整形。這種方法盡管電路簡(jiǎn)單，但是精度和穩(wěn)定性差，受環(huán)境影響較大，信號(hào)幅度難以調(diào)節(jié)，且無(wú)法和處理器相連，不適用于現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)控制。另一種方法是采用數(shù)字頻率合成器DDS，這是繼直接頻率合成和間接頻率合成之后，隨著數(shù)字集成電路 和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的第三代頻率合成技術(shù)。它以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，從信號(hào)的幅度相位關(guān)系出發(fā)進(jìn)行頻率合成，其特點(diǎn)是具有極高的頻率分辨率、極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、很寬的相對(duì)帶寬、任意波形的輸出能力及數(shù)字調(diào)制功能，非常適合用于快速跳頻通信領(lǐng)域，但是這種方法的成本較高，編程較麻煩，不適合對(duì)成本敏感的場(chǎng)合，不能滿足用戶多樣化需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其通過(guò)處理器CPU控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出幅度變化的模擬信號(hào)，然后CPU控制模擬開關(guān)通斷以切換該模擬信號(hào)，把連續(xù)變化的模擬信號(hào)變成周期性的脈沖信號(hào)輸出。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特殊之處在于，該方法具體是:
I以CPU為控制核心，完成對(duì)DAC和模擬開關(guān)的控制；
根據(jù)輸出脈沖信號(hào)的幅度、頻率和極性要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關(guān)；CPU滿足中低速脈沖輸出要求；如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關(guān)都可滿足要求；如果要輸出雙極性脈沖，那么應(yīng)選擇可以通過(guò)負(fù)電壓的開關(guān)；
2通過(guò)CPU控制DAC輸出的模擬信號(hào)，用以預(yù)置輸出脈沖信號(hào)的幅度范圍；
若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數(shù)據(jù)總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上；DAC的位數(shù)決定了輸出脈沖幅度的精度，位數(shù)越高則精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求。3通過(guò)CPU的IO管腳控制模擬開關(guān)的動(dòng)作，用以改變輸出脈沖信號(hào)的 幅度、寬度和頻率；
把CPU的某個(gè)IO管腳接到模擬開關(guān)控制端上，命名為為C0NTRL_EN ；
4把要用到的DAC輸出信號(hào)管腳直接接到模擬開關(guān)的輸入管腳上。脈沖信號(hào)從該模擬開關(guān)的輸出管腳上輸出。5編寫代碼，在運(yùn)行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不 斷地輸出高低電平配合，即可獲得需要的脈沖幅度、寬度和頻率。上述利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特征在于:如果要提高輸出脈沖信號(hào)的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號(hào)后端加上用運(yùn)算放大器，調(diào)整放大倍數(shù)到需要值即可。上述|旲擬開關(guān)是指各種頻率的模擬開關(guān)。上述CPU為ATMEL公司的AT89C51 ;所述模擬開關(guān)為Intersil公司的ISL54062。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1.成本低，電路設(shè)計(jì)和調(diào)試更簡(jiǎn)單更容易。2.高靈活性。特別是可以隨時(shí)改變脈沖信號(hào)波形，可以輸出雙極性脈沖。3.輸出脈沖信號(hào)邊沿陡峭，響應(yīng)速度快。上升沿和下降沿時(shí)間極短，無(wú)需整形。4.編程簡(jiǎn)單。無(wú)需事先把要輸出的波形數(shù)據(jù)放置在專門的存儲(chǔ)器中，只需不斷改變DAC輸出值即可輸出需要的波形。


圖1為輸出脈沖信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖2為輸出任意序列的脈沖信號(hào)波形 圖3為增加輸出幅度調(diào)節(jié)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是:在CPU上連接一數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，CPU根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序控制DAC輸出給定的模擬量。然后，CPU通過(guò)自身的某個(gè)IO管腳控制模擬開關(guān)進(jìn)行切換模擬量信號(hào)的動(dòng)作。CPU通過(guò)不斷地控制開關(guān)動(dòng)作，最終產(chǎn)生一系列有序脈沖信號(hào)。本發(fā)明的具體過(guò)程是:
I根據(jù)輸出脈沖信號(hào)的幅度、頻率和極性等要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關(guān)。一般的CPU，例如ATMEL公司的AT89C51即可滿足中低速脈沖輸出要求。如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關(guān)都可滿足要求。如果要輸出雙極性脈沖，那么應(yīng)選擇可以通過(guò)負(fù)電壓的開關(guān)。例如可選Intersil公司的ISL54062,該開關(guān)可以通過(guò)低于電源電壓7V的信號(hào)。2若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數(shù)據(jù)總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上。DAC的位數(shù)決定了輸出脈沖幅度的精度，位數(shù)越高則精度越高。一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求。例如，8位ADC轉(zhuǎn)換器ADC0802。3把CPU的某個(gè)IO管腳接到模擬開關(guān)控制端(暫名為C0NTRL_EN)上。4把要用到的DAC輸出信號(hào)管腳直接接到模擬開關(guān)的輸入管腳上。脈沖信號(hào)從該模擬開關(guān)的輸出管腳上輸出。5
可用任意語(yǔ)言如匯編、C語(yǔ)言等編寫代碼，在運(yùn)行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不斷地輸出高低電平配合，即可獲得需要的脈沖幅度、寬度和頻率。參見(jiàn)附圖1和2。6如果要提高輸出脈沖信號(hào)的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號(hào)后端加上用運(yùn)算放大器，調(diào)整放大倍數(shù)到需要值即可。參見(jiàn)附圖3。
權(quán)利要求
1.一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特征在于，該方法具體是: I以CPU為控制核心，完成對(duì)DAC和模擬開關(guān)的控制； 根據(jù)輸出脈沖信號(hào)的幅度、頻率和極性要求選用合適的CPU、DAC和模擬開關(guān)；CPU滿足中低速脈沖輸出要求；如果只輸出單極性脈沖，那么選用一般模擬開關(guān)都可滿足要求；如果要輸出雙極性脈沖，那么應(yīng)選擇可以通過(guò)負(fù)電壓的開關(guān)； 2通過(guò)CPU控制DAC輸出的模擬信號(hào)，用以預(yù)置輸出脈沖信號(hào)的幅度范圍； 若選擇的DAC是并行工作方式，則掛在CPU數(shù)據(jù)總線上；若是串行工作方式，則接在CPU的通用IO管腳上；DAC的位數(shù)決定了輸出脈沖幅度的精度，位數(shù)越高則精度越高；一般而言，8位到10位的DAC即可滿足要求； 3通過(guò)CPU的IO管腳控制模擬開關(guān)的動(dòng)作，用以改變輸出脈沖信號(hào)的 寬度和頻率； 把CPU的某個(gè)IO管腳接到模擬開關(guān)控制端上，命名為為C0NTRL_EN ； 4把要用到的DAC輸出信號(hào)管腳直接接到模擬開關(guān)的輸入管腳上； 脈沖信號(hào)從該模擬開關(guān)的輸出管腳上輸出； 5編寫代碼，在運(yùn)行期間使DAC不斷輸出變化的波形，并控制C0NTRL_EN不斷地輸出高低電平配合，即可獲得需 要的脈沖幅度、寬度和頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特征在于:如果要提高輸出脈沖信號(hào)的幅度，那么可以在輸出的脈沖信號(hào)后端加上用運(yùn)算放大器，調(diào)整放大倍數(shù)到需要值即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特征在于:所述模擬開關(guān)是指各種工作頻率的模擬開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，其特征在于:所述CPU為ATMEL公司的AT89C51 ;所述模擬開關(guān)為Intersil公司的ISL54062。
全文摘要
一種利用模擬開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法，包括以CPU為控制核心，完成對(duì)DAC和模擬開關(guān)的控制；通過(guò)CPU控制DAC輸出的模擬信號(hào)，用以預(yù)置輸出脈沖信號(hào)的幅度范圍；通過(guò)CPU的IO管腳控制模擬開關(guān)的動(dòng)作，用以改變輸出脈沖信號(hào)的寬度和頻率。本發(fā)明提供了一種利用模擬開關(guān)切換模擬信號(hào)產(chǎn)生幅度可變、頻率可變、寬度可變的脈沖信號(hào)的方法。其通過(guò)處理器CPU控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出幅度變化的模擬信號(hào)，然后CPU控制模擬開關(guān)通斷以切換該模擬信號(hào)，把連續(xù)變化的模擬信號(hào)變成需要的脈沖信號(hào)輸出。
文檔編號(hào)H03K5/13GK103078612SQ20121058930
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉升, 何健 申請(qǐng)人:西安奇維科技股份有限公司