没有函数信号发生器,做了个简单的delta-sigma正弦波发生器

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1952|29
 楼主 | 2019-12-31 12:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 叶春勇 于 2019-12-31 13:07 编辑

在网上搜索了函数信号发生器的制作方法:
1、max038
2、r2r dac加单片机
3、pwm 调制
4、sigma-delta dac。
经比较sigma-delta 产生低频交流比较有潜力。
于是用attiny13a搞了个。电路原理图如下:
236765e0ad5210f378.png
用废板改了个
88325e0ad79163fd7.png

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叶春勇 2020-1-1 13:13 回复TA
@xch :这个算法比较好,不需要pwm。用普通IO口和定时器就能搞。还有个sigma delta adc 不过需要比较器 
xch 2020-1-1 12:09 回复TA
标题吓人: delta-sigma 内容正确: sigma-delta 
 楼主 | 2019-12-31 12:58 | 显示全部楼层
sck的波形:
349735e0ad55bf2e1a.png


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 楼主 | 2019-12-31 12:58 | 显示全部楼层
Vout波形:
430185e0ad5819e56b.png

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 楼主 | 2019-12-31 13:02 | 显示全部楼层
sigma-delta dac 工作原理:
116055e0ad666609b0.png

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xch 2020-1-1 12:11 回复TA
这张图怎么看怎么错 

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 楼主 | 2019-12-31 13:09 | 显示全部楼层
源代码:
  1. #define F_CPU 9600000UL // 9.6 MHz
  2. #include <util/delay.h>
  3. #include <avr/io.h>
  4. #include <avr/interrupt.h>
  5. #include <avr/pgmspace.h>
  6. #define PWM_PRESCALE 110
  7. #define SAMPLE_RATE ((9600000/PWM_PRESCALE))
  8. #define DDS_ACCU_MAX 0x10000

  9. unsigned char DDS_value;
  10. unsigned int dds_diff;
  11. unsigned int cycle_counter;
  12. unsigned char phase;
  13. unsigned int dds_accu;
  14. unsigned char dds_count;
  15. unsigned char PORT_buf;

  16. const unsigned char sin_tbl [] PROGMEM = {
  17. 0x7f, 0x82, 0x85, 0x88, 0x8b, 0x8f, 0x92, 0x95,
  18. 0x98, 0x9b, 0x9e, 0xa1, 0xa4, 0xa7, 0xaa, 0xad,
  19. 0xb0, 0xb2, 0xb5, 0xb8, 0xbb, 0xbe, 0xc0, 0xc3,
  20. 0xc6, 0xc8, 0xcb, 0xcd, 0xd0, 0xd2, 0xd4, 0xd7,
  21. 0xd9, 0xdb, 0xdd, 0xdf, 0xe1, 0xe3, 0xe5, 0xe7,
  22. 0xe9, 0xea, 0xec, 0xee, 0xef, 0xf0, 0xf2, 0xf3,
  23. 0xf4, 0xf5, 0xf7, 0xf8, 0xf9, 0xf9, 0xfa, 0xfb,
  24. 0xfc, 0xfc, 0xfd, 0xfd, 0xfd, 0xfe, 0xfe, 0xfe,
  25. 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfd, 0xfd, 0xfd, 0xfc,
  26. 0xfc, 0xfb, 0xfa, 0xf9, 0xf9, 0xf8, 0xf7, 0xf5,
  27. 0xf4, 0xf3, 0xf2, 0xf0, 0xef, 0xee, 0xec, 0xea,
  28. 0xe9, 0xe7, 0xe5, 0xe3, 0xe1, 0xdf, 0xdd, 0xdb,
  29. 0xd9, 0xd7, 0xd4, 0xd2, 0xd0, 0xcd, 0xcb, 0xc8,
  30. 0xc6, 0xc3, 0xc0, 0xbe, 0xbb, 0xb8, 0xb5, 0xb2,
  31. 0xb0, 0xad, 0xaa, 0xa7, 0xa4, 0xa1, 0x9e, 0x9b,
  32. 0x98, 0x95, 0x92, 0x8f, 0x8b, 0x88, 0x85, 0x82,
  33. 0x7f, 0x7c, 0x79, 0x76, 0x73, 0x6f, 0x6c, 0x69,
  34. 0x66, 0x63, 0x60, 0x5d, 0x5a, 0x57, 0x54, 0x51,
  35. 0x4e, 0x4c, 0x49, 0x46, 0x43, 0x40, 0x3e, 0x3b,
  36. 0x38, 0x36, 0x33, 0x31, 0x2e, 0x2c, 0x2a, 0x27,
  37. 0x25, 0x23, 0x21, 0x1f, 0x1d, 0x1b, 0x19, 0x17,
  38. 0x15, 0x14, 0x12, 0x10, 0x0f, 0x0e, 0x0c, 0x0b,
  39. 0x0a, 0x09, 0x07, 0x06, 0x05, 0x05, 0x04, 0x03,
  40. 0x02, 0x02, 0x01, 0x01, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00,
  41. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x01, 0x02,
  42. 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x05, 0x06, 0x07, 0x09,
  43. 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0e, 0x0f, 0x10, 0x12, 0x14,
  44. 0x15, 0x17, 0x19, 0x1b, 0x1d, 0x1f, 0x21, 0x23,
  45. 0x25, 0x27, 0x2a, 0x2c, 0x2e, 0x31, 0x33, 0x36,
  46. 0x38, 0x3b, 0x3e, 0x40, 0x43, 0x46, 0x49, 0x4c,
  47. 0x4e, 0x51, 0x54, 0x57, 0x5a, 0x5d, 0x60, 0x63,
  48. 0x66, 0x69, 0x6c, 0x6f, 0x73, 0x76, 0x79, 0x7c
  49. };
  50. unsigned char digital_signal_input=192;
  51. int accumulator,accumulator1,accumulator2;
  52. unsigned char ddc;
  53. unsigned char portb_buff;

  54. ISR(TIM0_COMPA_vect){
  55.         PORTB=portb_buff;

  56. // 1order
  57.         if (accumulator>=0x80){
  58.                 portb_buff|=(1<<PB2);
  59.                 ddc=0xff;
  60.         }else{
  61.                 portb_buff&=~(1<<PB2);
  62.                 ddc=0x00;
  63.         }
  64.         accumulator=digital_signal_input-ddc+accumulator;

  65.         phase = dds_accu>> 8; /* phase = DDS accumlator upper byte */
  66.         digital_signal_input = pgm_read_byte (& sin_tbl [phase]); /* output value get from sin table */
  67.         dds_accu += dds_diff;

  68. }

  69. int main(void){
  70.         DDRB|=(1<<PB2);
  71.        
  72.         TCCR0A=(0b10<<WGM00); //CTC mode
  73.         TCCR0B=(0b001<<CS00); //div by 1
  74.         OCR0A=(PWM_PRESCALE-1); //
  75.         TIMSK0=(1<<OCIE0A);
  76.         dds_diff = DDS_ACCU_MAX * 1000 / SAMPLE_RATE; // set phase step in each sample        
  77.         sei();
  78.         portb_buff=PORTB;

  79.         while(1){
  80.         };
  81. }
复制代码

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| 2020-1-1 14:16 | 显示全部楼层
现在带DAC的MCU那么多。。。

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| 2020-1-1 14:44 | 显示全部楼层

电工都太厉害了,研究这么多年电路,甚至走量了,结果连个信号发生器都没有。

国产品牌1千多元一个25M的,私人做的DDS信号两三百元一个。。。

难怪上次赞叹人家太神奇了,居然有示波器、信号发生器,说设备齐全。


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| 2020-1-1 16:07 | 显示全部楼层
做产品万用表示波器是基本需求,信号发生器可以没有。。。。

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| 2020-1-1 16:17 | 显示全部楼层
上次客戶找我们要做产品,评估后教他买一台一万8台币陆制的函数产生器,我用了几次装箱收起来。客戶来一看,说他的仪器比我们齐全还高级。问題是做不出来才会找我们。

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| 2020-1-1 17:34 | 显示全部楼层


电工面对的最基本的模拟电路,是放大器,连个信号发生器都没有,只用万用表和示波器怎么调/测放大器性能?

当然了,手头要是有几十万的音频分析仪就当我没说。

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 楼主 | 2020-1-1 18:41 | 显示全部楼层
戈卫东 发表于 2020-1-1 14:16
现在带DAC的MCU那么多。。。

我手头只有stm8af6223 attiny13  ht66f002 真要做ad9833应该首选。

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| 2020-1-5 08:44 | 显示全部楼层
您这个用软件DDS可能效果会更好

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 楼主 | 2020-1-5 10:05 | 显示全部楼层
seatrix 发表于 2020-1-5 08:44
您这个用软件DDS可能效果会更好


你的软件dds,是指r2r dac的那种吗

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| 2020-1-5 11:54 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2020-1-5 10:05
你的软件dds,是指r2r dac的那种吗

如果没有DA 就只能 SDM了

1阶SDM效果不是很好 实用的话最好到4或6阶

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 楼主 | 2020-1-5 13:07 | 显示全部楼层
当step等于256正弦波非常漂亮,但是频率只有400多,采样率256倍。sigma delta 就是fs要高,对滤波器要求低。二阶还在搞。准备换单片机,这个单片机只有1kflash,但是产生三相50hz没问题

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| 2020-1-5 14:51 | 显示全部楼层

我的第一个sin信号发生器,用的还正好就是attiny 13,不过用的是PWM,2级低通后,输出波形比你这个好看不少。幅度也很稳定。

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 楼主 | 2020-1-5 18:55 | 显示全部楼层
这个采样率可以调的,采用256倍采样波形,很好的。改dds_diff,明天贴个图。

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 楼主 | 2020-1-6 08:08 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2020-1-5 14:51
我的第一个sin信号发生器,用的还正好就是attiny 13,不过用的是PWM,2级低通后,输出波形比你这个好看不 ...

这个256倍采样率,至于幅度问题,可以用16bit或32bit的正弦查表,tiny13a是搞不了。
208275e127a8c42c98.png

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| 2020-1-6 10:54 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2020-1-6 08:08
这个256倍采样率,至于幅度问题,可以用16bit或32bit的正弦查表,tiny13a是搞不了。

用烂大街的STM8S003,够够的。我前段时间刚搞了个可调三相电发生器,帖子发在DIY板块。

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 楼主 | 2020-1-6 11:47 | 显示全部楼层
chongdongchen 发表于 2020-1-6 10:54
用烂大街的STM8S003,够够的。我前段时间刚搞了个可调三相电发生器,帖子发在DIY板块。 ...

我自己要搞晶体管放大试验。看到freescale的一个datasheet,上面介绍sigma-delta dac,看着代码能看懂,就折腾一下。
也算一个思路,给大家参考下。由于是纯软件实现,不需要pwm。但是缺点明显,全靠计算,速度很慢。
你的帖子,我看过了。是pwm调制的正弦波,两者工作思路略有不同。
程序用了pwm字眼,但是是用的定时器比较中断,调频率的。

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