基于51單片機(jī)的超低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)
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對(duì)于方波和三角波的輸出頻率劃分為4檔輸出。為了使4個(gè)檔次的頻率分布均勻，電阻的選擇也很關(guān)鍵。通過(guò)計(jì)算，選擇2 MΩ，75 kΩ，4 kΩ，310Ω。由公式：
可以算出4個(gè)檔位滿足的頻率范圍：電容C=10μF，該設(shè)計(jì)中Uo最大取值為10 V，Ui的最大取值為10 V，使得電路工作的Ui的最小取值為0．1 V，根據(jù)公式：
得出頻率范圍為0．125 mHz～80 Hz。
為了確保超低頻信號(hào)波形穩(wěn)定，重復(fù)性好，在波形的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：
(1)模擬開關(guān)的使用。該系統(tǒng)最初使用模擬開關(guān)來(lái)控制4個(gè)頻率檔位，但是由于模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻和截止電阻，使模擬開關(guān)的閉合不是完全閉合，斷開也不是完全斷開，而且模擬開關(guān)的截止電阻不夠大，因此4個(gè)模擬開關(guān)并聯(lián)截止電阻就會(huì)更小，再與積分電阻并聯(lián)就嚴(yán)重地影響了積分周期，從而影響了超低頻信號(hào)的輸出。最終改用繼電器控制最低頻率段，利用模擬開關(guān)控制剩余的三個(gè)頻率段，這樣低頻信號(hào)輸出穩(wěn)定。
(2)輸入信號(hào)不能過(guò)小。如果輸入信號(hào)過(guò)小，使得信號(hào)與運(yùn)放的失調(diào)電流、失調(diào)電壓相當(dāng)，那么輸出信號(hào)的誤差很大。
(3)積分電容的選擇。超低頻對(duì)于電容也有特定的要求，為了使信號(hào)穩(wěn)定，該超低頻信號(hào)發(fā)生器電容為聚四氟乙烯電容器，容值為10μF。由于電路板上的絕緣電阻不夠大，積分電容不能直接焊在電路板，而是通過(guò)兩根導(dǎo)線與運(yùn)放相連。
(4)積分電阻的選擇。電阻值過(guò)大，對(duì)于運(yùn)放的要求太高，電阻值過(guò)小，無(wú)法產(chǎn)生超低頻波形，因此選擇了最大積分電阻為2 MΩ的金屬電阻。
(5)運(yùn)放的選擇。超低頻信號(hào)對(duì)運(yùn)算放大器的要求很高，該系統(tǒng)選擇OP37低失調(diào)電流、低失調(diào)電壓的運(yùn)算放大器。
6 結(jié)語(yǔ)
由單片機(jī)控制的超低頻信號(hào)發(fā)生器，與現(xiàn)有采用計(jì)數(shù)器、只讀存儲(chǔ)器、D／A轉(zhuǎn)換器和濾波器等組成的信號(hào)發(fā)生器相比，頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高。該信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的三種波形是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的波形，且最低頻率可達(dá)到0．125 mHz，這是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于低頻的要求，在醫(yī)學(xué)和電化學(xué)研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
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