1、一種高精度波形發生器的設計摘要隨著電子技術的發展，在諸如測量、控制等領域，經常要求信號的幅度保持在某個高精度的整數值上。但由于一般數據轉換器在最小量化電平上的限制，其輸出的信號電平 很難在整數值上得到較高的精度。針對該問題，介紹一種高性能的16位數據轉換器7846,使用32054系列作為核心控制器，設計出幅度可精確至1的波形發生器。文中給出具體的硬件實現框圖以及用來產生波形的匯編源程序。關鍵詞波形發生器高精度 7846引言隨著電子技術的發展，波形發生器已經廣泛的應用在通信、控制、測 量等各個領域。在很多地方，如測試測量領域，需要輸出的波形能夠精確地定位在某 一整數值上，但通常由于參考電平的限制

2、，使之很難達到所需的精度，給 系統的調試及軟件設計帶來諸多不便。本文采用了高精度的電壓參考芯片434為模數變換器提供參考電平，使波形發生器的最低可調電壓達到 125醫,為精確地輸出數據值電壓及其相 應波形提供了方便的硬件環境。本設計具有輸出精確，控制靈活方便等特點。1 系統設計本系統采用公司生產的 32054 系列作為核心控制器件， 并采用工司生產的7102164X 16位來擴充的外部數據存儲空間。在與及之間的數據接口加入 741624516 位總線變換器以增加的驅動能力，并用來隔斷器件間的干擾。與之間的邏輯控制采用實現，這樣可以方便系統的設計與調試，本文中采用的為公司的 706484-10

3、。整個系統的方框圖如圖 1 所示。2 器件簡介本系統所采用的數模轉換器為 7846 ， 它是美國公司基于 2 工藝生產的16 位數模轉換器。它有 +和-兩個參考電平輸入端以及一個片內放大器。標準情況下可以將其配置為單極性輸出0+5, 0+10或雙極性輸出5 ， 1。0當然，改變+-兩個參考電平輸入端的電平，也可以改變其輸出的動態范圍。如本文中的采用高精度電壓參考芯片 434 提供參考電平，使的動態范圍設置為 4096。7846 采用分段式結構。鎖存器的高 4 位選通 16 個電阻串中的一段，段的兩端接有運放作為緩沖，運放的輸出反饋至12 位的模數變換電路，并由該電路提供后 12 位分辨率。度匹

4、配還確保了優良的積分非線性。除了優良的精度指標外， 7846 與微處理器的連接也非常方便。它有 16 位數據以及4 根控制線，以及。與用來控制對鎖存器的讀寫，信號用于多系統中同步更新多片數據，用于將的輸出復位至0 。37846 參考電壓的設計為了使系統的輸出波形在幅度上能夠精確到1,本文采用434 為 7846提供參考電壓。434 為公司生產的低噪聲、高精度、低溫漂的電壓參考芯片。它采用了公司的溫漂曲率修正專利技術，可以使其電壓對溫度的非線性達到最小。二者的具體連接如圖 2 所示。圖 2 所示的連接方式使7846 工作在雙極性輸出狀態下。434 為提供 +4096 的參考電平， 根據此電平經過

5、雙極十六位線性分解，所得的最低可調電壓為4096215=125醫。具體的編碼表如表1 所列。表 17846 編碼表鎖存器中的二進制數模擬輸出1111111111111111+40963276732768=+40958751000000000001000+1096834096032768=00111111111111111-4096132768=-00001250000000000000000-40963276832768=-40964 邏輯控制及軟件實現本文使用作為控制映射在的口，地址為 40007。7846 一共有 4 根控制線，它們組成的控制邏輯如表2 所列。表 27846 控制邏輯真值表

6、功能1使的鎖存器呈高阻態00數據150裝入鎖存器01鎖存器中的數據輸出到數據線上01 鎖存器中的數據裝入鎖存器00 鎖存器裝入數據00000010 鎖存器裝入數據100000中燒入的邏輯圖如圖 3 所示。對于波形的產生，通常有兩種方法。一種方法為使用算法計算輸出波形某點的幅度編碼值如正弦波可通過泰勒級數展開得到，這種方法可直接精確地計算出每個角度的波形值，所占用的存儲空間小，但對于任意波形的輸出，所需的算法較為復雜，系統實時性也會受到影響。另一種方法為查表法，該方法可能需要占用較大的存儲空間，但軟件控制卻非常方便，實時性也更高。采用查表法的軟件控制可由如下代碼實現。#,2;將數據表頭地址送入2#13,；循環輸出 20 個樣點值#1;改變的值可以改變正弦波的頻率#1,; 正弦波幅度編碼表70780308090090780307880005872343187206430000064318723435872該段程序可使7846 輸出標準正弦波，幅度范圍為 4096，頻率可通過改變的值加以調節。若提供大量采樣點，可使其實時輸出高精度的任意波形。當然，利用強大的運算處理能力，也可用軟件計算出所需波形的各點采樣值，這樣可