中频调制低频信号发生器的研究

中频调制低频信号发生器的研究
摘要:中频调制低频信号是应用中频载波对低频信号进行调制,生成调幅波,在中医传统治疗疾病中发挥着积极的作用,本文通过对几种调幅波的产生进行研究,提出了结构简单、能够产生任意波形的中频调制低频信号发生器,在中医理疗领域有着积极的治疗和研究意义。

关键词:载波调幅波信号发生器
中频治疗仪是应用现代中频调制低频电子脉冲技术与传统中医学之精髓——人体穴位针灸与按摩的有机结合,通过设计运用几种治疗波形,产生敲击、滚动、按摩、针灸等效果,对人体病理细胞产生有机引导,使其回归固有频率,实现肌体康复。

1 调制波形对人体作用效果
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

中频载波频率范围2～5kHz,随着载波频率的增加,电流进入人体的深度就会加深,可能会对人体的组织有伤害,因此对于不同的穴位,载波的频率会有不同。

调制波形的不同,会对人体产生不同的效果,具体如表1所示。

2 波形发生电路的研究
常用的波形产生电路有LC震荡电路、RC震荡电路、由555芯
片构成的震荡电路以及文氏震荡电路等,但这些震荡电路由于核心芯片、选频及限幅元件特性的限制,在幅频精度方面或多或少的存在着不稳定或实现电路复杂等情况。

如果需要实现波形变换、幅频大小调整以及提高幅频的稳定度,设计的外围电路将会变得更为复杂。

函数信号发生器IC,如BA205、L8038、XR2207/2209等,它们的精度不高,功能较少,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。

DDS的基本原理是利用采样定理,通过查表法产生波形。

基本的电路由相位累加器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器构成。

DDS特点:输出频率相对带宽较宽,频率转换时间短,频率分辨率极高DDS输出波形的灵活,设计电路复杂,价格偏高。

应用单片机编成技术,通过D/A转换器实现模拟波形的产生,对于波形频率要求不高,任意波形、频率的变化都可以应用程序实现,对于在医疗设备临床应用的研究具有很高的灵活性。

3 调制信号的产生
3.1 集成模拟乘法器
MC1496是集成模拟乘法器IC器件,在不同的载波输入幅度下,相乘器MC1496的双差分管将工作于不同的状态下。

载波信号uc分为小信号输入(ucm<26 mV)和大信号输入(ucm>260 mV)两种,小
信号输入时,MC1496具有理性的相乘功能,高通输出端的输出信号的频谱为ωc±Ω,从示波器上看到的当前信号载波成分是正弦信号;大信号输入时,高通输出端的频谱不但是ωc±Ω,同时还包括其它频率成分3ωc±Ω、5ωc±Ω,也就是Pωc±Ω(P为奇数)的组合频率分量,从示波器上看到的输出信号中的载波呈现出趋于方波的特点,这是各个频率成分叠加的结果。

3.2 D/A转换器实现乘法器
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。

与微处理器完全兼容。

这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。

应用DAC0832完成信号的调制功能,具体实现的方式是应用到DAC0832的VREF引脚功能:参考电压输入端,要求接一精密电源,当Vref为±10 v或±5 v是,可获得满量程四象限的可乘操作。

应用单片机通过软件设计产生正弦波、方波、锯齿波、三角波、指数波等各种波形信号,信号的频率为10～150 Hz,从P0口输出给DAC0832的数字输入端D0～D7;应用单片机的定时器功能实现单极性2～5 kHz的中频载波,经积分电路实现0～5 v方波到±5 v正弦波的变换,满足Vref出入信号的要求。

输入到DAC0832的Vref端,DAC0832对输入的数字信号进行转换变成模拟信号,并通过运算放大器将电流信号变成单极性调幅电压信号输出。

输出信号放大电路采用音频放大器TDA2030,TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,响应频率10～1400 Hz,输出功率大于10 W,输入电流峰值最大可达3.5 A,满足输出信号要求。

具体电路如图1所示。

4 结论
通过实验研究表明,在医疗设备中,为了研究不同的载波频率、调幅波的波形对不同疾病的治疗效果,采用单片机控制和编程技术,生成不同频率的中频载波和低频调制波,应用D/A转换芯片DAC0832的特性完成调制,再经过I/V变换电路及放大电路输出的已调波,波形信号纯净,无干扰和噪声,因此,在中医理疗领域有着积极的治疗和研究价值。

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