专利摘要

专利摘要

一种300MHz正弦波信号发生电路，涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种频率、幅值可变的高速正弦波信号发生电路。本实用新型是为了解决RC、LC或石英晶体正弦波发生器等传统的正弦波信号发生电路产生的正弦波频率稳定性差、精度低、实时性差、驱动负载能力弱等问题。本实用新型所述的一种300MHz正弦波信号发生电路，信号处理电路用于接收和处理上位机设置的正弦波的频率和幅值信号，信号处理电路的正弦波频率和幅值信号输出端连接正弦波信号发生电路的正弦波信号参数输入端，正弦波信号发生电路的模拟的正弦波信号输出端连接信号调理电路的模拟信号输入端，信号调理电路的波形输出端连接滤波电路的信号输入端，滤波器电路的信号输出端作为本实用新型的信号最终输出端。

权利要求

1.一种300MHz正弦波信号发生电路，其特征在于，包括：信号处理电路（1）、正弦波信号发生电路（2）、信号调理电路（3）和滤波电路（4）；信号处理电路（1）用于接收和处理上位机设置的正弦波信号的频率和幅值信号，信号处理电路（1）的正弦波频率和幅值信号输出端连接正弦波信号发生电路（2）的正弦波信号参数输入端，正弦波信号发生电路（2）的模拟的正弦波信号输出端连接信号调理电路（3）的模拟信号输入端，信号调理电路（3）的波形输出端连接滤波电路（4）的信号输入端，滤波电路（4）的信号输出端作为信号最终输出端；

正弦波信号发生电路（2）包括：AD9910芯片、O5032有源晶振、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、电阻R22和电阻R23，O5032有源晶振的VCC引脚与3.3V电源相连，O5032有源晶振的GND引脚连接电源地，O5032有源晶振的OUT引脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C24的一端，电容C24的另一端连接AD9910芯片的REF_CLK引脚，AD9910芯片的PLL_LOOP_FILTER引脚连接电阻R21的一端和电容C22的一端，电阻R21的另一端连接电容C21的一端，电容C21的另一端与电容C22另一端的连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的DAC_RSET引脚连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电源地，AD9910芯片的AVDD（1.8V）引脚连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的DVDD（1.8V）引脚连接数字1.8V电源，AD9910芯片的AVDD（3.3V）引脚连接模拟3.3V电源，AD9910芯片的DVDD_I/O（3.3V）引脚连接数字3.3V电源，AD9910芯片的AGND引脚和DVDD引脚连接电源地。

2.根据权利要求1所述一种300MHz正弦波信号发生电路，其特征在于，滤波电路包括：电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、电容C46和电容C47、电感L41、电感L42、电感L43、电感L44、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44，滤波电路的信号输入端连接电阻R41的一端、电容C41的一端、电感L41的一端和电容C44的一端，电阻R41的另一端接电源地，电容C41的另一端连接电感L41的另一端同时连接与电容C42的一端、电感L42的一端和电容C45的一端，电容C42的另一端连接电感L42的另一端同时连接电容C43的一端、电感L43的一端和电容C46的一端，电容C43的另一端连接电感L43的另一端同时连接电容C47的一端和电阻R44的一端，电容C44的另一端、电容C45的另一端、电容C46的另一端和电容C47的另一端与电源地连接，电阻R44的另一端经过电感L44连接电源地，电容C43的另一端、电容C47的一端、电感L43的另一端和电阻R44的一端连接电阻R42的一端、电阻R43的一端，电阻R42的另一端连接电阻R43的另一端，并作为滤波电路的信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种300MHz正弦波信号发生电路，其特征在于，信号调理电路包括： AD8009芯片、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36，信号调理电路的正模拟信号输入端连接电阻R31的一端、电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接电源地，电阻R32的另一端连接电阻R33的一端和AD8009芯片的正相输入端，信号调理电路的负模拟信号输入端连接电阻R34的一端、电阻R35的一端，电阻R34的另一端连接电源地，电阻R35的另一端连接电阻R36的一端和AD8009芯片的反相输入端，电阻R36的另一端连接AD8009 芯片的输出端、AD8009芯片的正极供电端子连接电源正极，AD8009芯片的负极供电端子连接电源负极，AD8009芯片的输出端作为信号调理电路的信号输出端。

4.根据权利要求1所述的一种300MHz正弦波信号发生电路，其特征在于，信号处理电路（1）为STM32F103RGT6芯片。

说明书

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，尤其涉及一种频率、幅值可变的高速正弦波信号发生电路。

背景技术

正弦波信号是频率成分最为单一的一种信号，通常作为标准信号，用于电子参数测量和产品性能测试，因此对正弦波信号的频率、幅度、精度等有较高的要求。传统上正弦波信号是通过RC正弦波发生器、LC正弦波发生器或石英晶体振荡器等模拟的方式获得，在这些振荡器中，大量使用了电感、电容和电阻等较多的分立元件，能输出固定频率和幅值的正弦信号。

由于振荡器中运用了较多的分立元件，使电路较复杂，而分立元件的参数会随着时间、温度等的变化会产生温度漂移，造成正弦波信号的频率稳定性差、精度低；由于分立元件的参数固定，因此无法根据实际需求来实时改变输出的正弦波信号的频率和幅值；输出信号的电流值很小，驱动负载能力较弱等不足。

发明内容

本发明是为了解决RC正弦波发生器、LC正弦波发生器或石英晶体振荡器等传统的模拟的正弦波信号发生电路产生的正弦波的频率稳定性差、精度低、实时性差、驱动负载能力较弱等问题。

一种300MHz正弦波信号发生电路包括：信号处理电路、正弦波信号发生电路、信号调理电路和滤波电路；信号处理电路用于接收和处理上位机设置的正弦波的频率和幅值信号，信号处理电路的正弦波频率和幅值信号输出端连接正弦波信号发生电路的正弦波信号参数输入端，正弦波信号发生电路的模拟的正弦波信号输出端连接信号调理电路的模拟信号输入端，信号调理电路的波形输出端连接滤波电路的信号输入端。

正弦波信号发生电路包括：AD9910芯片、O5032有源晶振、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、电阻R22和电阻R23，O5032有源晶振的VCC引脚与3.3V电源相连，O5032有源晶振的GND引脚连接电源地，O5032有源晶振的OUT引脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C24的一端，电容C24的另一端连接AD9910芯片的REF_CLK引脚，AD9910芯片的PLL_LOOP_FILTER引脚连接电阻R21的一端和电容C22的一端，电阻R21的另一端连接电容C21的一端，电容C21的另一端与电容C22另一端的连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的AVDD（1.8V）引脚连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的DAC_RSET引脚连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电源地，AD9910芯片的DVDD（1.8V）引脚连接数字1.8V电源，AD9910芯片的AVDD（3.3V）引脚连接模拟3.3V电源，AD9910芯片的DVDD_I/O（3.3V）引脚连接数字3.3V电源，AD9910芯片的AGND引脚和DVDD引脚连接电源地。

本发明采用了集成内置14位分辨率DAC的直接数字频率合成器AD9910芯片，差分电流输出的高速DAC，它支持高达1GSPS内部时钟速度，调谐分辨率约为0.23Hz，DDS/DAC组合构成数字可编程的高频模拟输出频率合成器支持高达400MHz模拟输出频率捷变正弦波形。

附图说明

图1为一种300MHz正弦波信号发生电路的结构框图。

图2为正弦波信号发生电路图。

图3为信号调理电路图。

图4为滤波电路图。

图5为信号处理电路图。

图6为网络通信电路图。

具体实施方式

参照图1至图6具体说明本实施方式，本实施本方式所述的一种300MHz正弦波信号发生电路，包括：信号处理电路1、正弦波信号发生电路2、信号调理电路3和滤波电路4。信号处理电路1用于接收和处理上位机设置的正弦波的频率和幅值信号，信号处理电路1的正弦波频率和幅值信号输出端连接正弦波信号发生电路2的正弦波信号参数输入端，正弦波信号发生电路2的模拟的正弦波信号输出端连接信号调理电路3的模拟信号输入端，信号调理电路3的波形输出端连接滤波电路4的信号输入端。

信号处理电路1为STM32F103RGT6芯片，如图5所示；具有足够的I/O口且片载资源丰富，它可以在内部FLASH当中存储正弦信号的频率、幅值参数，上位机发出的指令通过微处理器实时设置AD9910输出正弦信号的频率和幅值等。

正弦波信号发生电路2包括：AD9910芯片、O5032有源晶振、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、电阻R22和电阻R23，如图2所示；O5032有源晶振的VCC引脚与3.3V电源相连，O5032有源晶振的GND引脚连接电源地，O5032有源晶振的OUT引脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C24的一端，电容C24的另一端连接AD9910芯片的REF_CLK引脚，AD9910芯片的PLL_LOOP_FILTER引脚连接电阻R21的一端和电容C22的一端，电阻R21的另一端连接电容C21的一端，电容C21的另一端与电容C22另一端的连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的AVDD（1.8V）引脚连接模拟1.8V电源，AD9910芯片的DAC_RSET引脚连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电源地，AD9910芯片的DVDD（1.8V）引脚连接数字1.8V电源，AD9910芯片的AVDD（3.3V）引脚连接模拟3.3V电源，AD9910芯片的DVDD_I/O（3.3V）引脚连接数字3.3V电源，AD9910芯片的AGND引脚和DVDD引脚连接电源地。

此单元中，核心AD9910芯片如图2所示，它是一个直接数字频率合成器。通过外部时钟源O5032和更改AD9910芯片内部的锁相环（PLL）倍频器的倍频倍数，可改变AD9910的工作频率，它支持高达1GSPS内部时钟速度，调谐分辨率约为0.23Hz。AD9910芯片内置14位分辨率、差分电流输出的高速DAC，支持高达400MHz模拟输出频率捷变正弦波形。通过改变上位机的正弦波信号的频率和幅值，使用串行I/O配置频率控制字和幅值控制字，达到实时改变输出正弦波信号的频率和幅值的目的。

信号调理电路3包括：AD8009芯片、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36，如图3所示；信号调理电路的正模拟信号输入端连接电阻R31的一端、电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接电源地，电阻R32的另一端连接电阻R33的一端和AD8009芯片的正相输入端，信号调理电路的负模拟信号输入端连接电阻R34的一端、电阻R35的一端，电阻R34的另一端连接电源地，电阻R35的另一端连接电阻R36的一端和AD8009芯片的反相输入端，电阻R36的另一端连接AD8009 芯片的输出端、AD8009芯片的正极供电端子连接电源正极，AD8009芯片的负极供电端子连接电源负极，AD8009芯片的输出端作为信号调理电路的信号输出端。

此单元中，核心AD8009芯片如图3所示；AD8009芯片是一款1GHz的电流反馈型放大器，具有低失真特性，在2倍放大增益的前提下，大信号有440MHz的带宽，小信号有700MHz的带宽。在信号调理电路3中，它有两个作用：一是将正弦波信号发生电路输出的两路差分电流信号转换为单端电压输出，二是将信号进行2倍放大，提高驱动负载能力。

滤波电路包括：电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、电容C46、电容C47、电感L41、电感L42、电感L43、电感L44、电阻R41、电阻R42、电阻R43和电阻R44，如图4所示；滤波电路的信号输入端连接电阻R41的一端、电容C41的一端、电感L41的一端和电容C44的一端，电阻R41的另一端接电源地，电容C41的另一端连接电感L41的另一端同时连接与电容C42的一端、电感L42的一端和电容C45的一端，电容C42的另一端连接电感L42的另一端同时连接电容C43的一端、电感L43的一端和电容C46的一端，电容C43的另一端连接电感L43的另一端同时连接电容C47的一端和电阻R44的一端，电容C44的另一端、电容C45的另一端、电容C46的另一端和电容C47的另一端与电源地连接，电阻R44的另一端经过电感L44连接电源地，电容C43的另一端、电容C47的一端、电感L43的另一端和电阻R44的一端连接电阻R42的一端、电阻R43的一端，电阻R42的另一端连接电阻R43的另一端，并作为滤波电路的信号输出端。

滤波电路是为了消除以AD8009为核心的信号调理电路输出波形的噪声，为此设计了七阶椭圆型低通滤波器，去除了信号中高次谐波的噪声，与信号调理电路进行阻抗匹配后，此电路的-3dB带宽高达320MHz，可以很好地满足最高输出300MHz正弦信号的要求，具有较好的滤波效果，能够提升输出的正弦信号的质量，在滤波电路输出端，设置阻抗匹配，避免对负载造成干扰，完成最高输出300MHz、频率和幅值可调的正弦信号的功能。

STM32F103RGT6芯片的PC3引脚连接AD9910芯片的MASTER_RESRT引脚，STM32F103RGT6芯片的PC2引脚连接AD9910芯片的EXT_PWR_DWN引脚，STM32F103RGT6芯片的PC1引脚连接AD9910芯片的PLL_LOCK引脚，STM32F103RGT6芯片的PC13引脚连接AD9910芯片的PROFILE2引脚，STM32F103RGT6芯片的PB9引脚连接AD9910芯片的PROFILE1引脚，STM32F103RGT6芯片的PB8引脚连接AD9910芯片的PROFILE0引脚，STM32F103RGT6芯片的PB6引脚连接AD9910芯片的I/O_UPDATE引脚，STM32F103RGT6芯片的PB5引脚连接AD9910芯片的OSK引脚，STM32F103RGT6芯片的PB4引脚连接AD9910芯片的DROVER引脚，STM32F103RGT6芯片的PB3引脚连接AD9910芯片的DRCTL引脚，STM32F103RGT6芯片的PD2引脚连接AD9910芯片的DRHOLD引脚，STM32F103RGT6芯片的PC12引脚连接AD9910芯片的SDIO引脚，STM32F103RGT6芯片的PC11引脚连接AD9910芯片的SDO引脚，STM32F103RGT6芯片的PC10引脚连接AD9910芯片的SCLK引脚，STM32F103RGT6芯片的PA15引脚连接AD9910芯片的 引脚。

本实施方式采用了内置14位分辨率DAC的直接数字频率合成器AD9910芯片，差分电流输出的高速DAC，它支持高达1GSPS内部时钟速度，调谐分辨率约为0.23Hz，DDS/DAC组合构成数字可编程的高频模拟输出频率合成器支持高达400MHz模拟输出频率捷变正弦波形，以AD9910为核心的正弦信号发生电路，输出的正弦信号分辨力高、频率高、不失真。运用AD8009超高速电流反馈型放大器设计的信号调理电路，可以将差分信号输入转成单端信号输出，并能提供175mA以上的负载电流并保持低差分增益，保证系统有较高的驱动能力和稳定性。七阶椭圆无源低通滤波器，有300MHz的截止带宽，可以很好地滤除噪声，使输出的正弦波信号可以更好的用于高精度场合。

实际应用时，利用上位机通过以太网通信，设置下位机输出正弦波信号频率、幅值的大小，使用和操作上更加便利简单。以DM9000C为核心的通信网络，遵循TCP/IP协议，可以很好地通过网口和上位机进行通信，并且可以通过网口实现仪器之间组网操作，可以拓展更多的设备同时输出各个频率和幅值的正弦波信号进行工作。

具体的，上位机通过LabVIEW软件设置正弦波信号的频率和幅值，频率和幅值数据由遵循TCP/IP协议的网口传输到信号处理电路1中，在信号处理电路1收到设置正弦波信号频率和幅值的命令时，把频率和幅值数据存储到FLASH中并将数据写入正弦波信号发生电路2中，芯片生成的数字的正弦波信号经过内置的14位分辨率的DAC转换器生成差分的模拟电流信号，并进入信号调理电路，完成差分输入转单端输出和功率放大，最后经阻抗匹配后完成信号输出。

下位机与上位机通信使用了网络通信，如图6所示。本实用新型使用网络接口芯片DM9000C，它是一款完全集成的和符合成本效益的单芯片快速以太网MAC控制器，在系统上电时，处理器通过总线配置DM9000C内的网络控制寄存器、中断寄存器等，以完成DM9000C的初始化，DM9000C进入数据收发等待状态。我们使用了运行效率高的UIP协议，遵循TCP/IP网络协议，完成与上位机通信。DM9000C的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、16脚、17脚、18脚、22脚、23脚、24脚、25脚、26脚、27脚、28脚、29脚、31脚、32脚、34脚、35脚、36脚、37脚与微处理器连接。

一种300MHz正弦波信号发生电路专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。