中頻調(diào)制低頻信號發(fā)生器的研究

李穎++楊立華

摘 要：中頻調(diào)制低頻信號是應(yīng)用中頻載波對低頻信號進(jìn)行調(diào)制，生成調(diào)幅波，在中醫(yī)傳統(tǒng)治療疾病中發(fā)揮著積極的作用，本文通過對幾種調(diào)幅波的產(chǎn)生進(jìn)行研究，提出了結(jié)構(gòu)簡單、能夠產(chǎn)生任意波形的中頻調(diào)制低頻信號發(fā)生器，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究意義。

關(guān)鍵詞：載波 調(diào)幅波 信號發(fā)生器

中圖分類號：TN851 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0026-02

中頻治療儀是應(yīng)用現(xiàn)代中頻調(diào)制低頻電子脈沖技術(shù)與傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)之精髓—— 人體穴位針灸與按摩的有機(jī)結(jié)合，通過設(shè)計(jì)運(yùn)用幾種治療波形，產(chǎn)生敲擊、滾動、按摩、針灸等效果，對人體病理細(xì)胞產(chǎn)生有機(jī)引導(dǎo)，使其回歸固有頻率，實(shí)現(xiàn)肌體康復(fù)。

1 調(diào)制波形對人體作用效果

各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。中頻載波頻率范圍2～5kHz，隨著載波頻率的增加，電流進(jìn)入人體的深度就會加深，可能會對人體的組織有傷害，因此對于不同的穴位，載波的頻率會有不同。調(diào)制波形的不同，會對人體產(chǎn)生不同的效果，具體如表1所示。

2 波形發(fā)生電路的研究

常用的波形產(chǎn)生電路有LC震蕩電路、RC震蕩電路、由555芯片構(gòu)成的震蕩電路以及文氏震蕩電路等，但這些震蕩電路由于核心芯片、選頻及限幅元件特性的限制，在幅頻精度方面或多或少的存在著不穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)電路復(fù)雜等情況。如果需要實(shí)現(xiàn)波形變換、幅頻大小調(diào)整以及提高幅頻的穩(wěn)定度，設(shè)計(jì)的外圍電路將會變得更為復(fù)雜。

函數(shù)信號發(fā)生器IC，如BA205、L8038、XR2207/2209等，它們的精度不高，功能較少，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。

DDS的基本原理是利用采樣定理，通過查表法產(chǎn)生波形。基本的電路由相位累加器、波形存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器構(gòu)成。DDS特點(diǎn)：輸出頻率相對帶寬較寬，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，頻率分辨率極高DDS輸出波形的靈活，設(shè)計(jì)電路復(fù)雜，價(jià)格偏高。

應(yīng)用單片機(jī)編成技術(shù)，通過D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬波形的產(chǎn)生，對于波形頻率要求不高，任意波形、頻率的變化都可以應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，對于在醫(yī)療設(shè)備臨床應(yīng)用的研究具有很高的靈活性。

3 調(diào)制信號的產(chǎn)生

3.1 集成模擬乘法器

MC1496是集成模擬乘法器IC器件，在不同的載波輸入幅度下，相乘器MC1496的雙差分管將工作于不同的狀態(tài)下。載波信號uc分為小信號輸入（ucm<26 mV）和大信號輸入（ucm>260 mV）兩種，小信號輸入時(shí)，MC1496具有理性的相乘功能，高通輸出端的輸出信號的頻譜為ωc±Ω，從示波器上看到的當(dāng)前信號載波成分是正弦信號；大信號輸入時(shí)，高通輸出端的頻譜不但是ωc±Ω，同時(shí)還包括其它頻率成分3ωc±Ω、5ωc±Ω，也就是Pωc±Ω（P為奇數(shù)）的組合頻率分量，從示波器上看到的輸出信號中的載波呈現(xiàn)出趨于方波的特點(diǎn)，這是各個頻率成分疊加的結(jié)果。

3.2 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)乘法器

DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用DAC0832完成信號的調(diào)制功能，具體實(shí)現(xiàn)的方式是應(yīng)用到DAC0832的VREF引腳功能：參考電壓輸入端，要求接一精密電源，當(dāng)Vref為±10 v或±5 v是，可獲得滿量程四象限的可乘操作。

應(yīng)用單片機(jī)通過軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、三角波、指數(shù)波等各種波形信號，信號的頻率為10～150 Hz，從P0口輸出給DAC0832的數(shù)字輸入端D0～D7；應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)器功能實(shí)現(xiàn)單極性2～5 kHz的中頻載波，經(jīng)積分電路實(shí)現(xiàn)0～5 v方波到±5 v正弦波的變換，滿足Vref出入信號的要求。輸入到DAC0832的Vref端，DAC0832對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成模擬信號，并通過運(yùn)算放大器將電流信號變成單極性調(diào)幅電壓信號輸出。

輸出信號放大電路采用音頻放大器TDA2030，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，響應(yīng)頻率10～1400 Hz，輸出功率大于10 W，輸入電流峰值最大可達(dá)3.5 A，滿足輸出信號要求。具體電路如圖1所示。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究表明，在醫(yī)療設(shè)備中，為了研究不同的載波頻率、調(diào)幅波的波形對不同疾病的治療效果，采用單片機(jī)控制和編程技術(shù)，生成不同頻率的中頻載波和低頻調(diào)制波，應(yīng)用D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的特性完成調(diào)制，再經(jīng)過I/V變換電路及放大電路輸出的已調(diào)波，波形信號純凈，無干擾和噪聲，因此，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘新民.微型單片機(jī)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2] 戴建華，冒莉.基于ICL8038和X9C103的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，6.

[3] 林章.模擬相乘器MC1496的應(yīng)用分析[C]//福建師大福清分校第十二屆科學(xué)論文研討會專題論文集.2004，6.

[4] 牛智偉，孟立凡.基于單片機(jī)的腦波治療儀的軟件設(shè)計(jì)研究[J].山西電子技術(shù)，2009（1）.

[5] 董春秋.基于DDS的腦電儀設(shè)計(jì)[J].電子測試，2009（1）.endprint

摘 要：中頻調(diào)制低頻信號是應(yīng)用中頻載波對低頻信號進(jìn)行調(diào)制，生成調(diào)幅波，在中醫(yī)傳統(tǒng)治療疾病中發(fā)揮著積極的作用，本文通過對幾種調(diào)幅波的產(chǎn)生進(jìn)行研究，提出了結(jié)構(gòu)簡單、能夠產(chǎn)生任意波形的中頻調(diào)制低頻信號發(fā)生器，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究意義。

關(guān)鍵詞：載波 調(diào)幅波 信號發(fā)生器

中圖分類號：TN851 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0026-02

中頻治療儀是應(yīng)用現(xiàn)代中頻調(diào)制低頻電子脈沖技術(shù)與傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)之精髓—— 人體穴位針灸與按摩的有機(jī)結(jié)合，通過設(shè)計(jì)運(yùn)用幾種治療波形，產(chǎn)生敲擊、滾動、按摩、針灸等效果，對人體病理細(xì)胞產(chǎn)生有機(jī)引導(dǎo)，使其回歸固有頻率，實(shí)現(xiàn)肌體康復(fù)。

1 調(diào)制波形對人體作用效果

各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。中頻載波頻率范圍2～5kHz，隨著載波頻率的增加，電流進(jìn)入人體的深度就會加深，可能會對人體的組織有傷害，因此對于不同的穴位，載波的頻率會有不同。調(diào)制波形的不同，會對人體產(chǎn)生不同的效果，具體如表1所示。

2 波形發(fā)生電路的研究

常用的波形產(chǎn)生電路有LC震蕩電路、RC震蕩電路、由555芯片構(gòu)成的震蕩電路以及文氏震蕩電路等，但這些震蕩電路由于核心芯片、選頻及限幅元件特性的限制，在幅頻精度方面或多或少的存在著不穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)電路復(fù)雜等情況。如果需要實(shí)現(xiàn)波形變換、幅頻大小調(diào)整以及提高幅頻的穩(wěn)定度，設(shè)計(jì)的外圍電路將會變得更為復(fù)雜。

函數(shù)信號發(fā)生器IC，如BA205、L8038、XR2207/2209等，它們的精度不高，功能較少，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。

DDS的基本原理是利用采樣定理，通過查表法產(chǎn)生波形。基本的電路由相位累加器、波形存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器構(gòu)成。DDS特點(diǎn)：輸出頻率相對帶寬較寬，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，頻率分辨率極高DDS輸出波形的靈活，設(shè)計(jì)電路復(fù)雜，價(jià)格偏高。

應(yīng)用單片機(jī)編成技術(shù)，通過D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬波形的產(chǎn)生，對于波形頻率要求不高，任意波形、頻率的變化都可以應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，對于在醫(yī)療設(shè)備臨床應(yīng)用的研究具有很高的靈活性。

3 調(diào)制信號的產(chǎn)生

3.1 集成模擬乘法器

MC1496是集成模擬乘法器IC器件，在不同的載波輸入幅度下，相乘器MC1496的雙差分管將工作于不同的狀態(tài)下。載波信號uc分為小信號輸入（ucm<26 mV）和大信號輸入（ucm>260 mV）兩種，小信號輸入時(shí)，MC1496具有理性的相乘功能，高通輸出端的輸出信號的頻譜為ωc±Ω，從示波器上看到的當(dāng)前信號載波成分是正弦信號；大信號輸入時(shí)，高通輸出端的頻譜不但是ωc±Ω，同時(shí)還包括其它頻率成分3ωc±Ω、5ωc±Ω，也就是Pωc±Ω（P為奇數(shù)）的組合頻率分量，從示波器上看到的輸出信號中的載波呈現(xiàn)出趨于方波的特點(diǎn)，這是各個頻率成分疊加的結(jié)果。

3.2 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)乘法器

DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用DAC0832完成信號的調(diào)制功能，具體實(shí)現(xiàn)的方式是應(yīng)用到DAC0832的VREF引腳功能：參考電壓輸入端，要求接一精密電源，當(dāng)Vref為±10 v或±5 v是，可獲得滿量程四象限的可乘操作。

應(yīng)用單片機(jī)通過軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、三角波、指數(shù)波等各種波形信號，信號的頻率為10～150 Hz，從P0口輸出給DAC0832的數(shù)字輸入端D0～D7；應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)器功能實(shí)現(xiàn)單極性2～5 kHz的中頻載波，經(jīng)積分電路實(shí)現(xiàn)0～5 v方波到±5 v正弦波的變換，滿足Vref出入信號的要求。輸入到DAC0832的Vref端，DAC0832對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成模擬信號，并通過運(yùn)算放大器將電流信號變成單極性調(diào)幅電壓信號輸出。

輸出信號放大電路采用音頻放大器TDA2030，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，響應(yīng)頻率10～1400 Hz，輸出功率大于10 W，輸入電流峰值最大可達(dá)3.5 A，滿足輸出信號要求。具體電路如圖1所示。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究表明，在醫(yī)療設(shè)備中，為了研究不同的載波頻率、調(diào)幅波的波形對不同疾病的治療效果，采用單片機(jī)控制和編程技術(shù)，生成不同頻率的中頻載波和低頻調(diào)制波，應(yīng)用D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的特性完成調(diào)制，再經(jīng)過I/V變換電路及放大電路輸出的已調(diào)波，波形信號純凈，無干擾和噪聲，因此，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘新民.微型單片機(jī)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2] 戴建華，冒莉.基于ICL8038和X9C103的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，6.

[3] 林章.模擬相乘器MC1496的應(yīng)用分析[C]//福建師大福清分校第十二屆科學(xué)論文研討會專題論文集.2004，6.

[4] 牛智偉，孟立凡.基于單片機(jī)的腦波治療儀的軟件設(shè)計(jì)研究[J].山西電子技術(shù)，2009（1）.

[5] 董春秋.基于DDS的腦電儀設(shè)計(jì)[J].電子測試，2009（1）.endprint

摘 要：中頻調(diào)制低頻信號是應(yīng)用中頻載波對低頻信號進(jìn)行調(diào)制，生成調(diào)幅波，在中醫(yī)傳統(tǒng)治療疾病中發(fā)揮著積極的作用，本文通過對幾種調(diào)幅波的產(chǎn)生進(jìn)行研究，提出了結(jié)構(gòu)簡單、能夠產(chǎn)生任意波形的中頻調(diào)制低頻信號發(fā)生器，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究意義。

關(guān)鍵詞：載波 調(diào)幅波 信號發(fā)生器

中圖分類號：TN851 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0026-02

中頻治療儀是應(yīng)用現(xiàn)代中頻調(diào)制低頻電子脈沖技術(shù)與傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)之精髓—— 人體穴位針灸與按摩的有機(jī)結(jié)合，通過設(shè)計(jì)運(yùn)用幾種治療波形，產(chǎn)生敲擊、滾動、按摩、針灸等效果，對人體病理細(xì)胞產(chǎn)生有機(jī)引導(dǎo)，使其回歸固有頻率，實(shí)現(xiàn)肌體康復(fù)。

1 調(diào)制波形對人體作用效果

各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。中頻載波頻率范圍2～5kHz，隨著載波頻率的增加，電流進(jìn)入人體的深度就會加深，可能會對人體的組織有傷害，因此對于不同的穴位，載波的頻率會有不同。調(diào)制波形的不同，會對人體產(chǎn)生不同的效果，具體如表1所示。

2 波形發(fā)生電路的研究

常用的波形產(chǎn)生電路有LC震蕩電路、RC震蕩電路、由555芯片構(gòu)成的震蕩電路以及文氏震蕩電路等，但這些震蕩電路由于核心芯片、選頻及限幅元件特性的限制，在幅頻精度方面或多或少的存在著不穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)電路復(fù)雜等情況。如果需要實(shí)現(xiàn)波形變換、幅頻大小調(diào)整以及提高幅頻的穩(wěn)定度，設(shè)計(jì)的外圍電路將會變得更為復(fù)雜。

函數(shù)信號發(fā)生器IC，如BA205、L8038、XR2207/2209等，它們的精度不高，功能較少，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。

DDS的基本原理是利用采樣定理，通過查表法產(chǎn)生波形。基本的電路由相位累加器、波形存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器構(gòu)成。DDS特點(diǎn)：輸出頻率相對帶寬較寬，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，頻率分辨率極高DDS輸出波形的靈活，設(shè)計(jì)電路復(fù)雜，價(jià)格偏高。

應(yīng)用單片機(jī)編成技術(shù)，通過D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬波形的產(chǎn)生，對于波形頻率要求不高，任意波形、頻率的變化都可以應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，對于在醫(yī)療設(shè)備臨床應(yīng)用的研究具有很高的靈活性。

3 調(diào)制信號的產(chǎn)生

3.1 集成模擬乘法器

MC1496是集成模擬乘法器IC器件，在不同的載波輸入幅度下，相乘器MC1496的雙差分管將工作于不同的狀態(tài)下。載波信號uc分為小信號輸入（ucm<26 mV）和大信號輸入（ucm>260 mV）兩種，小信號輸入時(shí)，MC1496具有理性的相乘功能，高通輸出端的輸出信號的頻譜為ωc±Ω，從示波器上看到的當(dāng)前信號載波成分是正弦信號；大信號輸入時(shí)，高通輸出端的頻譜不但是ωc±Ω，同時(shí)還包括其它頻率成分3ωc±Ω、5ωc±Ω，也就是Pωc±Ω（P為奇數(shù)）的組合頻率分量，從示波器上看到的輸出信號中的載波呈現(xiàn)出趨于方波的特點(diǎn)，這是各個頻率成分疊加的結(jié)果。

3.2 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)乘法器

DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用DAC0832完成信號的調(diào)制功能，具體實(shí)現(xiàn)的方式是應(yīng)用到DAC0832的VREF引腳功能：參考電壓輸入端，要求接一精密電源，當(dāng)Vref為±10 v或±5 v是，可獲得滿量程四象限的可乘操作。

應(yīng)用單片機(jī)通過軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、三角波、指數(shù)波等各種波形信號，信號的頻率為10～150 Hz，從P0口輸出給DAC0832的數(shù)字輸入端D0～D7；應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)器功能實(shí)現(xiàn)單極性2～5 kHz的中頻載波，經(jīng)積分電路實(shí)現(xiàn)0～5 v方波到±5 v正弦波的變換，滿足Vref出入信號的要求。輸入到DAC0832的Vref端，DAC0832對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成模擬信號，并通過運(yùn)算放大器將電流信號變成單極性調(diào)幅電壓信號輸出。

輸出信號放大電路采用音頻放大器TDA2030，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，響應(yīng)頻率10～1400 Hz，輸出功率大于10 W，輸入電流峰值最大可達(dá)3.5 A，滿足輸出信號要求。具體電路如圖1所示。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究表明，在醫(yī)療設(shè)備中，為了研究不同的載波頻率、調(diào)幅波的波形對不同疾病的治療效果，采用單片機(jī)控制和編程技術(shù)，生成不同頻率的中頻載波和低頻調(diào)制波，應(yīng)用D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的特性完成調(diào)制，再經(jīng)過I/V變換電路及放大電路輸出的已調(diào)波，波形信號純凈，無干擾和噪聲，因此，在中醫(yī)理療領(lǐng)域有著積極的治療和研究價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘新民.微型單片機(jī)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2] 戴建華，冒莉.基于ICL8038和X9C103的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，6.

[3] 林章.模擬相乘器MC1496的應(yīng)用分析[C]//福建師大福清分校第十二屆科學(xué)論文研討會專題論文集.2004，6.

[4] 牛智偉，孟立凡.基于單片機(jī)的腦波治療儀的軟件設(shè)計(jì)研究[J].山西電子技術(shù)，2009（1）.

[5] 董春秋.基于DDS的腦電儀設(shè)計(jì)[J].電子測試，2009（1）.endprint