DIY简易音频信号源

玩模拟电路的都需要个音频信号源吧？(只晚射频电路的除外，避免抬杠

) 就算没有专门的信号源，电脑声卡、MP3甚至手机都可以拿来顶替一下。我也经常是用连在电脑上的DAC来获得音频信号的，我也DIY了模拟的低失真信号源，不过那只有单个频点。好，先看我今天做出来的信号源效果图：

呃，这是什么鬼玩意儿？　信号源？

别着急，先看这个：

妥妥的正弦波，这次对了吧。没错，这就是我的信号源出来的。
下面这个呢，看起来好象波形失真了……

其实不是，这只是个巧合，示波器现在是当X-Y显示器用的，再来几个就明白了：

如果X,Y输入同频正弦，相位差90度，示波器X,Y增益相当的话，画出来就是一个圆了。

好，效果图看完了，信号源长啥样？

这东西其实并不大，因为用了单片机，而且可以3.2V电池直供电使用。输出两路音频正弦信号，频率1Hz~23999Hz, 1Hz步进可调。频率很准的，因为是晶振决定。
MCU就是ST的Cortex-m0: STM32F051

不过我这次把MCU给“超频”用了，晶振是49.152MHz, 超过了规格最大48MHz一点。原因是为了采样频率在48000Hz上。那么我用什么来产生模拟信号呢？单片机自带了DAC，这个可以用，但是精度差了点。我另外用了一片音频的Sigma-Delta DAC: Cirrus Logic的CS4344:

就是直插电容旁边的小芯片了，音频专用哦，用在信号源上正合适。这个DAC也很便宜，最高支持192kHz的采样频率，不过我这里只用到48kHz. 通过I2S接口把PCM编码送过去，就出来模拟信号了，因为STM32F051已经有I2S接口了，所以用起来很方便。

线路挺简单的，我多引了些I/O到插针位上，方便以后做其它应用。CS4344的I2S信号MCLK, BCK, LRCK, DATA连到MCU上，作为slave设备。CS4344的模拟输出就按照手册上的简单接法输出了，没有加滤波电路，实际上高频噪声影响还是有的。PCB版图：我惯用的Eagle软件出图。

原来想用一块1602 LCD做显示，几个按钮做控制。后来觉得1602模块本身体积更大，弄出来又不小巧了，一时也没选定盒子。于是我就决定用串口控制吧，设置好了以后可以拔下来，整个更小巧。所以软件上就是更新波形数据，和接收串口命令的干活……　一个在DMA的中断里面，一个在串口接收中断里面。

正弦函数我并没有在程序中计算，而是存了一个表，用查表法。一方面是ROM刚好够用，另一方面是对Cortex-M0的浮点库不熟悉就没有此时尝试。采样频率是48000Hz, 如果要输出1Hz的信号，那么一个周期需要48000个样本，根据对称性，只需要存储1/4的正弦就够了。一个样本用24-bit足够，16-bit也差不多(截尾会有一些谐波)，我任性地直接用了32-bit整型。计算1Hz的整数倍就很简单，相当于查表时每次跳N个就行了。

最后再强调一下使用CS4344等Sigma-Delta DAC相对于MCU片上DAC的优点：一个是量化精度比较高，谐波失真也低不少。二是独立于MCU，减少了干扰。三是降低了数据处理量，因为DAC带有8倍的上采样，硬件给你完成了插值。(不然，在48k采样率下，直接用零阶保持出来一个20k的信号是什么样子？)