Автор: С. Кулешов
Опубликовано: Журнал "Радио", 4/2000

Превратить хранящийся в памяти компьютера цифровой образ сигнала в напряжение можно с помощью стандартных средств - звуковой карты ("саундбластера") или платы аналогового вывода. Если их нет в вашем компьютере, то решить такую задачу можно, подключив ЦАП прямо к разъему принтерного порта компьютера.

Нередко при настройке и проверке электронных устройств требуются сигналы необычной формы, например, имитирующие ход каких-либо реальных процессов. Для генерирования таких сигналов делают специальные имитаторы иногда просто записывают реальный сигнал на магнитофон и многократно его воспроизводят. С появлением доступных микросхем ПЗУ были разработаны генераторы сигналов сложной формы на их основе [1]. Но все подобные устройства, будучи однажды запрограммированными, формируют только один сигнал или их ограниченный набор. Этот недостаток легко устранить, заменив ПЗУ компьютером и воспользовавшись его почти неограниченной памятью и сервисными возможностями для подготовки и хранения необходимые сигналов в цифровом виде.

Способ получения аналогового сигнала произвольной формы с помощью устройства, схема которого приведена на рисунке, аналогичен описанному в [2]. Цифровой код очередного значения формируемого сигнала поступает с параллельного порта компьютера на разъем XP1, запоминается в регистре DD1 и с помощью ЦАП DD2 и операционного усилителя DA2 преобразуется в аналоговый сигнал. Цепь R3C4 подавляет высокочастотные переходные процессы и сглаживает "ступеньки" выходного напряжения. Образцовое напряжение поступает на вывод 15 микросхемы DD2 от простейшего стабилизатора, состоящего из стабилитрона VD1 и резисторов R1 и R2. Подстроечным резистором R1 значение образцового напряжений можно изменять от 0 до -9 В, чем регулируется амплитуда выходного сигнала, Микросхемы D01 и DD2 питают напряжением +5 В от интегрального стабилизатора DA1.

Приведенный фрагмент программы демонстрирует вывод одного отсчета сигнала. Его значение записывают в порт данные 378H. Затем читают порт управления 37АН, в полученном коде устанавливают D2=1 и выводят его в тот же порт.

Далее устанавливают D2=0 и еще раз повторяют вывод. В результате на выводе 16 разъема ХР1 и связанном с ним входе С регистра DD1 формируется короткий импульс, записывающий в регистр код, ранее выведенный в порт данных. Описанную процедуру повторяют с частотой квантования выходного сигнала, читая из памяти компьютера и выводя в порт очередные отсчеты.

Максимальная частота квантования сигнала ограничена в основном быстродействием ЦАП и параллельного порта компьютера. Примененный в устройстве ЦАП КР572ПА1А с временем установления выходного напряжения около 5 мкс позволяет довести ее до 200 кГц, Таким образом, верхняя граница частотного спектра формируемых сигналов может составлять 50—100 кГц, Нижняя - ничем не ограничена. Если требуется внешняя синхронизация процесса, соответствующий сигнал подают, например, на вывод 12 (цепь РЕ) разъема ХР1. Его логический уровень компьютер может определить, проанализировав разряд D5 кода, прочитанного из порта 379H. Так как анутри компьютера указанный вывод соединен через резистор с цепью +5 В, источник подаваемого на него сигнала должен быть с открытым коллектором.

Устройство собрано на плате из стеклотекстолита размерами около 50Х50 мм. Все соединения выполнены тонким монтажным проводом. Микросхему КР1533ИР22 можно заменить аналогичной из серии К555 или КР1533ИРЗЗ (с другим расположением выводов), а К544УД1А - К544УД2, Если особых требований к температурной стабильности формируемого сигнала не предъявляется, а качестве VD1 пригоден любой стабилитрон с напряжением стабилизации около 9 8.

XP1 - импортная вилка DB-25M. Ее соединяют кабелем длиной до 1 м с розеткой порта LPT1 компьютера. Если этот порт в компьютере занят, например, принтером, но имеется свободный LPT2, устройство можно подключить к нему. При этом адреса 378H, 379Н и 37АН следует заменить соответственно на 278Н, 279Н и 27АН.

Можно обойтись и без кабеля, сочленив разъемы непосредственно. Этим решается и проблема помех, наводимых на кабель, для защиты от которых служит регистр DD1. Теперь его можно исключить из схемы, соединив цепи DATA1-DATA6 прямо со входами DD2. Напряжение заданного уровня будет появляться на выходе сразу после записи кода в порт данных. Формирование импульса записи из программы следует исключить.

Литература

1. Межлумян Л. Цифровой генератор аналоговых сигналов. - Радио. 1994, № 10, с-34.

2. Псурцев В., Федоров М. Цифровой синтез аналогового сигнала. - Радио, 1994. № 2, с. 37.

	Скачать generat.zip
	Функциональный генератор для PC (описание и программа)