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簡介
低頻信號發(fā)生器采用單片機(jī)波形合成器產(chǎn)生高精度、低失真的正弦波電壓，可用于校驗(yàn)頻率繼電器、同步繼電器等。也可用作低頻變頻電源。
設(shè)計(jì)前提和要點(diǎn)：
1.基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種低頻函數(shù)信號發(fā)生器。
2.該信號發(fā)生器采用數(shù)字波形合成技術(shù)，通過硬件電路和軟件程序的結(jié)合，可以輸出自定義波形，如正弦波、方波、三角波等任意波形。
3.波形的頻率和幅度可以在一定范圍內(nèi)任意改變。
4.單片機(jī)控制D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號的硬件電路和軟件編程，DAC0832D/A轉(zhuǎn)換器、AT89C52以及與設(shè)計(jì)電路相關(guān)的各種芯片的原理和用法，產(chǎn)生不同低頻信號的信號源的設(shè)計(jì)方案。
二、設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)：讀數(shù)直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確，性能穩(wěn)定，操作方便。
1.低頻信號產(chǎn)生采用單片機(jī)波形合成器產(chǎn)生高精度、低失真的正弦波電壓，可用于校驗(yàn)頻率繼電器、同步繼電器等。也可用作低頻變頻電源。
2.頻率輸出范圍為0Hz100hz正弦波
3.波形失真度為0.5%
4.電壓輸出范圍為0 ~ 50 V。
5.額定輸出功率為50VA
6.電壓測量精度為0.5%滿量程。
7.頻率測量的精度為0.05%
8.電源為220伏10%
9.工作環(huán)境溫度：0 ~ 40
10.相對濕度：80%
簡述低頻信號發(fā)生器的用法。
(1)儀器使用前，檢查電源電壓是否正常，電源線和電源插頭是否完好，上電前將輸出微調(diào)電位器調(diào)到最小，然后接通電源，打開XD1低頻信號發(fā)生器開關(guān)。
(2)頻率調(diào)整包括頻段選擇和頻率微調(diào)。
頻段的選擇。根據(jù)所需的頻帶(即頻率范圍)，通過按下面板上的按鍵開關(guān)可以選擇所需的頻率。比如輸出信號的頻率需要是6200Hz，在1 ~ 10kHz的頻段，那么按10kHz的鍵(從左到右第五個鍵)。
頻率微調(diào)。頻段按鈕上方有三個微調(diào)旋鈕。旋鈕1 ~ 10為整數(shù)，旋鈕0.1 ~ 0.9為第一位小數(shù)，旋鈕0.01 ~ 0.10為第二位小數(shù)。選擇頻率時，信號頻率的前三個有效數(shù)字由這三個旋鈕決定。例如，如果所需信號的頻率為3550Hz，按下10kHz按鈕進(jìn)行頻段選擇后，應(yīng)將三個微調(diào)旋鈕分別旋轉(zhuǎn)到3、0.5和0.05的位置。
(3)輸出電壓的調(diào)整。XD1低頻信號發(fā)生器配有兩組電壓輸出和功率輸出端子按鈕。這兩組輸出共用一個輸出衰減旋鈕，可以衰減10dB/步。但是需要注意的是，在同一個衰減位置，電壓和功率的衰減分貝是不同的，在面板上已經(jīng)用不同的顏色表示出來了。輸出的微調(diào)由同一個電位器連續(xù)調(diào)節(jié)，通過這兩個旋鈕的適當(dāng)匹配，可以在輸出端獲得所需的信號輸出幅度。調(diào)節(jié)時，先將負(fù)載接到電壓輸出端子按鈕上，然后調(diào)節(jié)輸出衰減旋鈕和輸出微調(diào)旋鈕，得到所需的電壓幅值信號。輸出電壓的大小可以從電壓表中讀出，然后除以衰減倍數(shù)，得到實(shí)際的輸出電壓值。
(4)使用電壓電平可以獲得更好的非線性失真系數(shù)(0.1%)、更小的輸出電壓(200V)和更好的信噪比。電壓級可以輸出最大5V的電壓，其輸出阻抗隨著輸出衰減的分貝數(shù)而變化。為了保持衰減的準(zhǔn)確性和輸出波形不失真(主要在0dB)，電壓輸出端按鈕上的負(fù)載應(yīng)大于5 k。
(5)功率級的使用使用功率級時，應(yīng)先按下電源開關(guān)，以便接通功率級輸入端的信號。
阻抗匹配。功率級有50、75、150、600、5k五個額定負(fù)載值。要想獲得最大的功率輸出，就要讓負(fù)載阻抗等于這五個值中的一個，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。如果不能完全相同，一般情況下，實(shí)際負(fù)載阻抗值應(yīng)大于所選功率級的額定阻抗值，以減少信號失真。當(dāng)負(fù)載為高阻抗，要求工作在頻率輸出頻段的兩端，即接近10Hz或幾百kHz時，為了輸出足夠的幅度，需要按下功放部分的load按鈕，打開內(nèi)部負(fù)載，否則在功放工作頻段的兩端輸出幅度都會下降。當(dāng)負(fù)載值與面板上負(fù)載匹配旋鈕的指示值不一致時，步進(jìn)衰減器的指示會產(chǎn)生誤差，特別是在0 ~ 10 dB范圍內(nèi)。當(dāng)電源輸出衰減為0dB時，信號發(fā)生器的內(nèi)阻小于負(fù)載值。但當(dāng)衰減放在10dB后的各檔時，內(nèi)阻與面板上負(fù)載匹配旋鈕指示的阻抗值一致，使負(fù)載與信號發(fā)生器的內(nèi)阻相匹配。
保護(hù)電路。機(jī)器啟動后，過載指示燈亮，5 ~ 6s后熄滅，表示功率水平處于工作狀態(tài)。當(dāng)輸出衰減旋鈕轉(zhuǎn)得過大或負(fù)載阻抗值過小時，過載指示燈亮，表示過載。此時應(yīng)減小輸出幅度，幾秒鐘后指示燈熄滅，自動恢復(fù)正常工作。如果減小后輸出幅度仍然過載，燈將閃爍。在高頻端，有時因?yàn)樾盘柗忍?，指示燈會一直亮著。此時應(yīng)減小信號幅度或減輕負(fù)載，使其恢復(fù)正常。當(dāng)保護(hù)指示異常時，必須停機(jī)維修，以免燒壞功率管。功率級不用時，電源開關(guān)的按鍵要復(fù)位，防止功率保護(hù)電路的動作影響電壓級的輸出。
對稱輸出。功率級的輸出可以不接地。需要這樣使用時，只需拆下電源輸出端和接地端之間的連接件即可。
動力輸出。輸出功率在10 Hz ~ 700 kHz范圍內(nèi)(5 k負(fù)載下10 ~ 200 Hz)滿足技術(shù)條件要求。在5 ~ 10 Hz范圍內(nèi)，700 kHz ~ 1 MHz(或5 k負(fù)載下200 kHz ~ 1 MHz)，輸出功率仍有所降低。當(dāng)功率級的輸出頻率低于5Hz時，沒有信號輸出。
電壓表的使用。當(dāng)用作外部測量儀器時，需要向外撥電壓測量開關(guān)。此時，根據(jù)被測電壓選擇電壓表的量程，測量信號從輸入電纜輸入。當(dāng)電壓測量開關(guān)向內(nèi)轉(zhuǎn)動時，電壓表接在電壓輸出級的微調(diào)電位器后面，量程為5V。當(dāng)功率輸出衰減旋鈕的檔位改變時，電壓表指示不變，但實(shí)際輸出電壓在變化。此時，實(shí)際輸出電壓值U=電壓表指示值U1/電壓衰減倍數(shù)。這個電壓表不接地，所以可以測量不接地的輸出電壓。
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