1系統設計

本系統采用TI公司生產的TMS320VC54X系列DSP作為核心控制器件，并采用Cypress工司生產的CY7C1021V（64K×16位RAM）來擴充DSP的外部數據存儲空間。在DSP與ADC及RAM之間的數據接口加入74LVC16245（16位總線變換器）以增加DSP的驅動能力，并用來隔斷器件間的干擾。DSP與DAC之間的邏輯控制采用CPLD實現，這樣可以方便系統的設計與調試，本文中采用的CPLD為Altera公司的EPM7064SLC84-10。

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AD7846，它是美國AD（AnalogDevice）公司基于LC2MOS工藝生產的16位數模轉換器。它有VREF+和VREF-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～+5V，0～+10V）或雙極性輸出（±5V，±10V）。當然，改變VREF+VREF-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AD434提供參考電平，使D/A的動態范圍設置為±4.096V。

AD7846采用分段式結構。DAC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。這種結構可以確保16位單調性，兩個緩沖運放間輸入失調電壓的高度匹配還確保了優良的積分非線性。

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AD7846，使用TMS320VC54X系列DSP作為核心控制器，設計出幅度可精確至1mV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DSP匯編源程序。

關鍵詞：波形發生器高精度AD7846DSP

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ADC參考電平的限制，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ADR434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125μV，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TI公司生產的TMS320VC54X系列DSP作為核心控制器件，并采用Cypress工司生產的CY7C1021V（64K×16位RAM）來擴充DSP的外部數據存儲空間。在DSP與ADC及RAM之間的數據接口加入74LVC16245（16位總線變換器）以增加DSP的驅動能力，并用來隔斷器件間的干擾。DSP與DAC之間的邏輯控制采用CPLD實現，這樣可以方便系統的設計與調試，本文中采用的CPLD為Altera公司的EPM7064SLC84-10。

摘要：介紹了一種利用vc++實現基于聲卡的雙通道數據采集系統，實現了波形發生器與頻率測量等基本功能，為低成本下構建數據采集系統與波形發生器提供了一種思路。

關鍵詞：聲卡數據采集頻率測量

一、概述

數據采集是信號分析與處理的一個重要環節,在許多工業控制與生產狀態監控中,都需要對各種物理量進行數據采集與分析。但是，專用數據采集卡的價格一般比較昂貴，而我們PC機的聲卡就是一個很好的雙通道數據采集卡。實際測量中，在滿足測量要求的前提下，可以充分利用計算機自身資源，完成數據采集任務，從而節省成本。

本文利用vc編程實現了聲卡的雙通道數據采集，并且對信號進行頻譜分析同時實時測量出信號的頻率。還利用聲卡的DA通道，實現了正弦波、方波、三角波輸出的信號發生器。波形發生器產生的信號同時還可以作為內部測試用信號，檢驗數據采集的準確性。

二、聲卡數據采集系統硬件組成

摘要:把數控電位器用于磁共振成像系統中梯度預加重電路，使電路中增益和時間常數的調整從人工方式改變為計算機數字控制方式，可以大大提高調整的效率并能實現自動調整。

關鍵詞:數控電位器;磁共振成像;渦流;梯度預加重

問題的提出

在磁共振成像(MRI)系統中，梯度磁場被用來編碼空間位置。它是由梯度波形發生器根據成像序列要求輸出梯度波形，激勵梯度放大器輸出梯度電流，驅動梯度線圈形成的。理想的梯度波形發生器輸出、梯度放大器輸出和梯度磁場波形見圖1(a)(b)(c)。但在實際系統中由于鐵磁性物質的存在，梯度電流跳變形成的梯度磁場的變化會在其中產生感應電流，即渦流。渦流衍生出的磁場方向總是與梯度磁場建立的方向相反，因此會延緩梯度磁場的建立，見圖1(d)。這種延緩會對MRI系統成像的性能產生較大的影響。

克服渦流的影響、改善梯度磁場的建立波形有許多種方法。其中之一是梯度預加重(pre-emphasis)。梯度預加重是在梯度波形發生器的輸出波形上(圖1(e))或梯度放大器的輸出電流上(圖1(f))預先加上一個過沖，該過沖抵消渦流場的影響，加速了梯度磁場的建立，見圖1(g)。為了適應不同渦流場的情況，該過沖的幅度和時間常數都是可調的。

梯度放大器中X、Y、Z三路梯度一般都加有模擬式梯度預加重(有時稱為渦流補償)電路。這種電路由一個可調增益的運算放大器+可調RC時間常數電路構成，見圖2(三路相同，僅畫出X路)。為了組合出任意的過沖波形，通常有多級這樣的電路并聯，每級具有不同的時間常數(圖2電路具有4級)。增益和時間常數的調整采用手調多圈電位器。這種電路結構簡單、無須做任何計算、成本較低。但它也有固有的缺點。由于全部采用模擬器件，不適合用任何數字器件來控制，多級增益和時間常數需人工用改錐作多維調整，工作量極大而一致性、可重復性很差，也不能由計算機閉環控制實現自動調整。

摘要：介紹了一種基于VXI總線的四通道智能化任意波發生器及波形調制模塊。本模塊采用DSP+FPGA實現智能控制，應用先進的DDS（直接數字頻率合成器）技術產生任意波，輸出波形可加載波進行調制；本模塊具有四個獨立的通道，相互之間進行電氣隔離，可輸出幅度連續可調的電壓和電流信號。

關鍵詞：VXIDDS任意波發生器調制

VXI總線是VMEbusextensionsforInstrumentation的縮寫。VXI主機箱有13個插槽，其中，零槽控制器為系統的管理者。VXI模塊根據其本身的性質、特點和所支持的通信規程可以分為寄存器基、消息基、存儲器和擴展模塊四種類型。每個模塊的地址空間有A16、A16/A24和A16/A32三種類型。

本文介紹利用DDS（直接數字頻率合成器）技術實現具有任意波發生以及調幅功能的模塊。與傳統的頻率合成技術相比，DDS技術具有很多優點：頻率切換時間短、工作頻率范圍寬、頻率分辨率高、相位變化連續和容易對輸出信號實現調制等。一些公司先后推出了各種各樣的DDS專用芯片，這些DDS專用芯片為電路設計提供了很大方便，但是并不能滿足所有要求。例如，在實現調頻及調幅等復雜功能時，利用現有的DDS專用芯片就會很不方便。利用可編程邏輯器件（CPLD）或現場可編程門陣列（FPGA）實現DDS具有很大的靈活性，能夠很好地滿足電路設計要求。

1DDS基本原理

DDS在基本原理框圖如圖1所示。它主要由標準參考頻率源、相位累加器、波形存儲器、數/模轉換器、低通平滑濾波器等構成。其中，參考頻率源一般是一個高穩定度的晶體振蕩器，其輸出信號用于DDS中各部件同步工作。DDS的實質是對相位進行可控等間隔的采樣。

摘要：SA8282是英國MITEL公司推出的三相PWM發生器集成芯片。該芯片采用全數字化操作，工作方式靈活、頻率范圍寬、精度很高并可與微處理器接口以實現智能化控制。文中介紹了該芯片的內部結構、引腳功能、主要特點和工作原理，給出了典型的應用電路。

關鍵詞：PWM發生器；SA8282；微處理器

1SA8282的功能特點

PWM控制技術是通過控制電路按一定規律來控制開關管的通斷,以得到一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形并使其逼近正弦電壓波形。其方法有模擬方法和數字方法兩種，其中模擬方法的電路比較復雜,且有溫漂現象，會影響精度,降低系統的性能。數字方法則是按照不同的數字模型用計算機算出各切換點并將其存入內存,然后通過查表及必要的計算生成PWM波，因此數字方法受內存影響較大,且與系統精度之間存在著矛盾。SA8282是英國MITEL公司生產的全數字化三相PWM發生器，它頻率范圍寬、精度高，并可與微處理器進行接口,同時能夠完成外圍控制功能,因而可實現智能化。

SA8282采用28腳DIP封裝。圖1是其引腳排列圖，其各引腳的功能說明如下：

AD0～AD7：八位地址與數據復用總線，用于從微處理器接受地址與數據信息。

1組成和主要功能

1.1電路的組成該多路數字信號發生器主要由四個部分組成：（1）電源電路。（2）輸入選擇電路。（3）輸出驅動電路。（4）主機電路。

1.2電源電路其中電源電路主要是給整機電路提供穩定的電壓和電流的，能夠讓電路工作在抗干擾能力強的電源電路環境下；該工作電路的電壓通常給單片機能夠提供正常工作的+5V電壓（TTL電路電平），并且能夠提供18V（CMOS電路電平）電壓，考慮到整機的用電電壓、電流以及單片機的抗干擾要求，采用一般的三端穩壓器組成電源電路，再外加濾波措施，這種電路更能保證電路穩定、長時間工作。

1.3輸入選擇電路輸入電路選擇和控制信號來自于工作參數設置開關和工作狀態控制開關。輸入信號為直流電平，幅度為5V。根據所需的選擇控制方式和數量，擬采用獨立式非編碼的鍵盤電路實現輸入信號的選擇；具體選擇和控制開關設計如下：（1）工作狀態控制開關K0；（2）信號序列選擇開關K1、K2；其中K1—代表窮舉測試序列的選擇開關。其中K2—代表走步測試序列的選擇開關。（3）輸出頻率選擇開關KF（在主機電路中）分別為100KHZ、10KHZ、1KHZ三個檔位。（4）輸出信號幅度選擇開關Ku(在輸出驅動電路中)分別為5V、18V兩檔。

1.4輸出驅動電路輸出驅動電路首先要把單片機給出的兩個8位的信號組合成16位電路信號輸出，再根據輸出信號幅度選擇開關的設置輸出相應的信號電平。其中，根據輸出信號的電平變化和驅動能力要求，輸出的兩個8位信號通過鎖存器實現8到16的組合，用高壓輸出驅動器完成電平變化和驅動要求。

1.5主機部分主機電路根據信號序列和頻率變化的要求，擬采用單片機AT89C51實現所需的控制處理功能，通過軟件編程的方法實現電路所要達到的功能。

摘要：提出了一種軟件無線電通用信號發生器的設計方案，包括硬件構成和軟件算法的實現。該信號發生器為軟件無線電的研究與開發提供了便利條件。

關鍵詞：軟件無線電DSPDDS

軟件無線電是一種無線電通信新的體系結構。在1992年5月美國電信系統會議上，JeoMitola首次提出了軟件無線電概念，之后迅速引起了人們的關注，并開始對它進行廣泛而深入的研究。具體地說，軟件無線電是以可編程的DSP或CPU為中心，將模塊化、標準化的硬件單元以總線方式連接起來，構成通用的基本硬件平臺，并通過軟件加載來實現各種無線通信功能的開放式的體系結構。它使得通信系統擺脫了面向設計思想，被認為是無線通信從模擬到數字、從固定到移動之后的又一次突破。

在軟件無線電的研究過程中，調制解調技術是移動通信系統空中接口的重要組成部分。在不同的蜂窩半徑和應用環境下，移動通信的信道呈現不同的衰落特性，根據移動信道的衰落情況，自動地改變調制方式，從而提高傳輸效率并保證傳輸性能。那么，一個通用的信號源是必不可少的。

圖1多制式信號發生器硬件原理圖

作者設計了一個基于DSP+DDS結構的可編程調制器的硬件平臺，并在此硬件平臺上實現了各種模擬調制和數字調制的通用軟件算法。當改變調制制式時，無需再次下載程序，而且調制制式、比特速率、輸出中頻均可調。

所謂虛擬儀器是基于計算機的軟、硬件測試平臺。由計算機、應用軟件和儀器硬件組成，它可代替傳統的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業控制系統；還可以自由構建成專有儀器系統。在虛擬儀器系統中，軟件成為整個儀器系統的關鍵，使用者可以通過修改軟件的方法，方便地改變、增加儀器系統的參數和功能，所以有“軟件即儀器”之說[1]。結合虛擬儀器技術和網絡技術的虛擬實驗室研究，國際上始于20世紀80年代末，現己取得了許多有代表性的成果，應用于科學研究與實驗教學。如美國斯坦福大學的遠程光學實驗室，學生可以遠程登錄該光學實驗室做實驗。又如美國伊利諾伊((Illinois)大學的Nmrsope系統，通過Internet研究人員在任何地方都能使用伊利諾伊大學的儀器等等[2]。

目前國內大學通信專業的實驗教學中，如通信原理和數字信號處理的實驗課等，都以虛擬儀器作為示例，對信號進行分析。但往往由于信號生成、顯示和分析儀器的成本比較高，尤其是帶有頻譜分析和測量功能的儀器價格尤為昂貴，使得這部分的實驗無法普遍實施。PC機聲卡具有兩路AD和兩路DA，采樣率最高可達到44100Hz，采樣深度可達到16bit。由于其成本低廉且功能強大。由于PC機聲卡只適用于音頻領域，即輸入信號頻率必須處于20~20000Hz的音頻范圍內，這個系統在處理速度和帶寬方面也具有一定的局限性。如果利用PC機聲卡作為音頻數據采集處理設備，使用適當的虛擬儀器軟件編程技術就可以組成一個低成本高性能的信號采集與分析處理系統，方便學生理解理論內容，簡化了課程的實驗，甚至能夠讓有興趣的學生對現有虛擬儀器系統進行升級改造。這是我們研究該課題的意義之所在，希望通過我們的研究，能夠建立一個性價比較高的音頻信號分析系統，并將該結果應用于大學通信專業及相關專業的實驗教學中，從而讓學生理解信號分析的概況。

1基于聲卡的音頻虛擬儀器系統

之所以對音頻信號感興趣，是因為日常生活中存在著大量的音頻信號，比如：話音信號。另外，在通信專業的實驗教學中，以音頻信號作為示例，足以讓學生理解信號分析的概況。本文介紹一套基于Labwindows/CVI的音頻處理系統，LabWindows/CVI是NationalInstruments公司推出的一套面向測控領域的軟件開發平臺。它以ANSIC為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與數據采集、分析和表達的測控專業工具有機地結合起來。它的集成化開發平臺、交互式編程方法、豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發人員建立檢測系統、自動測量環境、數據采集系統和過程監控系統等提供了一個理想的軟件開發環境[3]。本系統實現了示波器、信號發生器、頻率計的功能，在音頻范圍內可完全替代成型的音頻信號分析儀器。這并不是仿真軟件，而是實用的工具，這些虛擬儀器可以很好的工作。使用起來也很方便，只需要一根音頻電纜，一頭接入聲卡LineIn口，一頭接入聲卡SpeakOut口。系統框圖如圖1所示。

1.1虛擬信號發生器虛擬音頻信號發生器利用PC機聲卡的耳機插孔發出信號，能夠產生兩路音頻信號。頻率范圍在20~9999Hz，電壓有效值為0~3V，信號類型有正弦波、方波、三角波、鋸齒波和用戶自定義5種波形。在“高級設置”中可對兩路信號的同步進行調整，也就是設置兩路信號的初始相位差，調整范圍為0~2π。系統面板圖如圖2所示。一旦系統運行，就有聲音信號生成并通過聲卡通道輸出，發生器1通過左聲道輸出，發生器2通過右聲道輸出，可以通過揚聲器收聽輸出的音頻信號的聲音，也可以通過虛擬示波器或真實示波器對信號進行顯示。

1.2虛擬示波器示波器通過聲卡LineIn口輸入音頻信號，實現了雙通道示波器的所有功能，包括時基調整、幅度調整、偏移調整、雙通道組合顯示等，普通實驗室中雙通道示波器具有的功能這個系統都能實現。最后這個系統還能對信號進行2048點的頻譜分析，相當于一臺簡易頻譜分析儀。通過對音頻信號采集、分析信號可以顯示其時域波形和頻譜圖。程序面板圖如圖3所示。信號分析部分充分利用模塊化軟件設計方法，開發了信號的波形、頻譜分析。在這個基礎上，通過程序的擴展，還可以開發諸如：FIR、IIR數字濾波器等其他的數字信號處理功能。總之，本虛擬信號采集與分析系統對信號采集與分析系統的各個環節進行了深入的探討，完成了信號分析和信號處理的基本功能。分析儀界面友好，使用方便。

摘要：負載串聯諧振和負載并聯諧振是常見的感應加熱方式，前者由于具有一系列良好的特性已經得到了越來越廣泛的應用。重點介紹了負載串聯諧振的逆變控制,并給出了相關的實驗結果。

關鍵詞：負載串聯諧振；頻率跟蹤；延時補償

1概述

逆變電路根據直流側儲能元件形式的不同，可劃分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路。電流型逆變器給并聯負載供電，故又稱并聯諧振逆變器。電壓型逆變器給串聯負載供電，故又稱串聯諧振逆變器。

串聯諧振逆變器在感應加熱領域應用非常廣泛，圖1是它的基本原理圖。它包括直流電壓源，開關S1～S4和RLC串聯諧振負載。

由于設計的是電壓型負載高頻逆變器，而達到高頻，則要減小開關損耗。減小開關損耗的方法之一就是采用零電流開關。對于串聯RLC電路，只有在LC串聯諧振時，使得流過電阻R的電流iR和加在RLC兩端的電壓URLC同步，才能達到零電流開關要求。為此在全橋電路控制方式中，我們選取雙極性控制方式。即開關管Sl和S3，S2和S4同時開通和關斷，其開通時間不超過半個開關周期，即它們的開通角小于180°。