波形的发生和信号的转换
波形的发生和信号的转换
自测题
一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。
（1）在图T8.1所示方框图中，若φF＝180°，则只有当φA＝±180°时，电路才能产生正弦波振荡。（）
图T8.1
（2）只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。（）
（3）凡是振荡电路中的集成运放均工作在线性区。（）
（4）非正弦波振荡电路与正弦波振荡电路的振荡条件完全相同。（）解：（1）√（2）×（3）×（4）×
二、改错：改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
图T8.2
解：（a）加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。
（b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。
三、试将图T8.3所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图T8.3
解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。如解图T8.3所示。
解图T8.3
四、已知图T8.4（a）所示方框图各点的波形如图（b）所示，填写各电路的名称。
电路1为，电路2为，电路3为，电路4为。
图T8.4
解：正弦波振荡电路，同相输入过零比较器，反相输入积分运算电路，同相输入滞回比较器。
五、试分别求出图T8.5所示各电路的电压传输特性。
图T8.5
解：图（a）所示电路为同相输入的过零比较器；图（b）所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T＝±0.5 U Z。两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示
解图T8.5
六、电路如图T8.6所示。
图T8.6
（1）分别说明A 1和A 2各构成哪种基本电路； （2）求出u O 1与u O 的关系曲线u O 1＝f （u O ）； （3）求出u O 与u O 1的运算关系式u O ＝f （u O 1）； （4）定性画出u O 1与u O 的波形；
（5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变。 解：（1）A 1：滞回比较器；A 2：积分运算电路。
（2） 根据0)(2
1
N1O O1O 212O1211P1==+=?++?+=
u u u u R R R u R R R u ，可得
V 8T ±=±U
u O 1与u O 的关系曲线如解图T8.6（a ）所示。 （3） u O 与u O 1的运算关系式
)
()(2000 )()(1
1O 12O11O 12O14O t u t t u t u t t u C R u +--=+--
=
解图T8.6
（4）u O 1与u O 的波形如解图T8.6（b ）所示。
（5）要提高振荡频率，可以减小R 4、C 、R 1或增大R 2。
习 题
8.1 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）在图T8.1所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是φF ＝±φA 。
（ ）
（2）因为RC 串并联选频网络作为反馈网络时的φF ＝0°，单管共集放大电路的φ
A ＝0°，满足正弦波振荡的相位条件φA ＋φF ＝2n π
（n 为整数），
故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。（ ）
（3）在RC 桥式正弦波振荡电路中，若RC 串并联选频网络中的电阻均为R ，电容均为C ，则其振荡频率f 0＝1/RC 。（ ）
（4）电路只要满足1＝F A ，就一定会产生正弦波振荡。（ ）
（5）负反馈放大电路不可能产生自激振荡。（ ）
（6）在LC 正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。（ ）
解：（1）√ （2）× （3）× （4）× （5）× （6）√
8.2 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。（ ） （2）当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。（ ）
（3）一般情况下，在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入了正反馈。（ ）
（4）如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。（ ） （5）在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。（ ）
（6）单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。（ ）
解：（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）×
8.3现有电路如下：
A．RC桥式正弦波振荡电路
B．LC正弦波振荡电路
C．石英晶体正弦波振荡电路
选择合适答案填入空内，只需填入A、B或C。
（1）制作频率为20Hz～20kHz的音频信号发生电路，应选用。
（2）制作频率为2 MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应选用。
（3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用。
解：（1）A （2）B （3）C
8.4选择下面一个答案填入空内，只需填入A、B或C。
A．容性B．阻性C．感性
（1）LC并联网络在谐振时呈，在信号频率大于谐振频率时呈，在信号频率小于谐振频率时呈。
（2）当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈；其余情况下石英晶体呈。
（3）当信号频率f＝f0时，RC串并联网络呈。
解：（1）B A C （2）B C A （3）B
8.5判断图P8.5所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。设图（b）中C4容量远大于其它三个电容的容量。
图P8.5
解：图（a ）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φ
A ＝
－180?），且图中三级移相电路为超前网络，在
信号频率为0到无穷大时相移为＋270?～0?，因此存在使相移为＋180?（φF
＝＋180?）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f 0 （此时φA ＋φ
F ＝0?）
；且在f ＝f 0时有可能满足起振条件F A
＞1，故可能产生正弦波振荡。 图（b ）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φ
A ＝－180?）
，且图中三级移相电路为滞后网络，在信号
频率为0到无穷大时相移为0?～－270?，因此存在使相移为－180? （φF ＝－180?）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f 0（此时φ
A ＋φF
＝－360?）；且在f ＝f 0时有可能满足起振条件F A
＞1，故可能产生正弦波振荡。
8.6 电路如图P8.5所示，试问：
（1）若去掉两个电路中的R 2和C 3，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？
（2）若在两个电路中再加一级RC 电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？
解：（1）不能。因为图（a ）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为＋180°～0°，图（b ）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为0°～－180°，在相移为±180°时反馈量为0，因而不可能产生正弦波振荡。
（2）可能。因为存在相移为±180°的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。
8.7 电路如图P8.7所示，试求解：
（1）R W 的下限值；
（2）振荡频率的调节范围。
图P 8.7
解：（1）根据起振条件
22'
W 'W f ＞，＞R R R R +k Ω。
故R W 的下限值为2k Ω。
（2）振荡频率的最大值和最小值分
别为
Hz
145)(π 21
kHz
6.1π 21
21min 01max 0≈+=
≈=
C
R R f C
R f
8.8 电路如图P8.8所示， 稳压
管
D Z 起稳幅作用，其稳定电压±U Z ＝±6V 。试估算： （1）输出电压不失真情况下的有效值； （2）振荡频率。
解：（1）输出电压不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压，故其有效值
V 36.62
5.1Z
o ≈=
U U
（2）电路的振荡频率 图P 8.8
Hz 95.9π21
0≈=RC
f
8.9 电路如图P8.9所示。
（1）为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“＋”和“－”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。
（2）若R 1短路，则电路将产生
什么现象？ （3）若R 1断路，则电路将产生什么现象？
（4）若R F 短路，则电路将产生什么现象？
（5）若R F 断路，则电路将产生 图P 8.9 什么现象？
解：（1）上“－”下“＋” （2）输出严重失真，几乎为方波。 （3）输出为零。 （4）输出为零。
（5）输出严重失真，几乎为方波。
8.10 图P8.10所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正
弦信号和余弦信号。已知稳压管的稳定电压±U Z ＝±6V ，R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R 5＝R ，C 1＝C 2＝C 。
图P 8.10
（1）试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件； （2）求出电路的振荡频率；
（3）画出o1U 和o2
U 的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。
解：（1）在特定频率下， 由A 2组成的积分运算电路的输出电压o2
U 超前输入电压o1U 90o ，而由A 1组成的电路的输出电压o1U 滞后输入电压o2U 90o ，因而o1U 和o2
U 互为依存条件，即存在f 0满足相位条件。在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。 （2）解方程组：
?????
???
???-=?-=-+-?+==251o o21
1P 31o 1P 41o 1P 1
o 2111N 1P j j C R U U C U R U U R U U U R R R U U ωω 可得正实根，求出RC
f π210=
。
（3）输出电压u 2最大值U O 2ma x ＝U Z ＝6V
对方程组中的第三式取模，并将RC
f 2π 2π200==ω代入可得
o2o12U U =，故V 5.82m a x o2max 1o ≈=U U 。
若u O1为正弦波，则u O2为余弦波，如解图8.10所示。
解图P8.10
8.11分别标出图P8.11所示各电路中变压器的同铭端，使之满足正弦波振荡的相位条件。
图P8.11
解：图P8.11所示各电路中变压器的同铭端如解图P8.11所示。
解图P8.11
8.12分别判断图P8.12所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件。
图P8.12
解：（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能
8.13改正图P8.12（b）（c）所示两电路中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。
解：应在（b）所示电路电感反馈回路中加耦合电容。
应在（c）所示电路放大电路的输入端（基极）加耦合电容，且将变压器的同铭端改为原边的上端和副边的上端为同铭端，或它们的下端为同铭端。
改正后的电路如解图P8.13所示。
解图P8.13
8.14 试分别指出图P8.14所示两电路中的选频网络、正反馈网络和负反馈网络，并说明电路是否满足正弦波振荡的相位条件。
图P8.14
解：在图（a）所示电路中，选频网络：C和L；正反馈网络：R3、C2和R W；负反馈网络：C和L。电路满足正弦波振荡的相位条件。
在图（b）所示电路中，选频网络：C2和L；正反馈网络：C2和L；负反馈网络：R8。电路满足正弦波振荡的相位条件。
8.15 试分别求解图P8.15所示各电路的电压传输特性。
图P 8.15
解：图（a ）所示电路为单限比较器，u O ＝±U Z ＝±8V ，U T ＝－3V ，其电压传输特性如解图P8.15（a ）所示。
图（b ）所示电路为过零比较器，U O L ＝－U D ＝－0.2V ，U O L ＝＋U Z ＝＋6V ，U T ＝0V 。其电压传输特性如解图P8.15（b ）所示。
图（c ）所示电路为反相输入的滞回比较器，u O ＝±U Z ＝±6V 。令
I N REF 2
12
O 211P u u U R R R u R R R u ==?++?+=
求出阈值电压 U T 1＝0 V U T 2＝4 V
其电压传输特性如解图P8.15（c ）所示。
图（d ）所示电路为同相输入的滞回比较器，u O ＝±U Z ＝±6V 。令
V 3N O12
11
I 212P ==?++?+=u u R R R u R R R u
得出阈值电压
V
5.7V 5.1T2T1==U U
其电压传输特性如解图P8.15（d ）所示。
图（e ）所示电路为窗口比较器，u O ＝±U Z ＝±5V ，±U T ＝±3V ，其电压传输特性如解图P8.15（e ）所示。
解图P 8.15
8.16已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.16（a）、（b）、（c）所示，它们的输入电压波形均如图（d）所示，试画出u O1、u O2和u O3的波形。
图P8.16
解：根据三个电压比较器的电压传输特性画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图P8.16所示。
解图P8.16
8.17图P8.17所示为光控电路的一部分，它将连续变化的光电信号转换成离散信号（即不是高电平，就是低电平），电流I随光照的强弱而变化。
（1）在A1和A2中，哪个工作在线性区？哪个工作在非线性区？为什么？
（2）试求出表示u O与i关系的传输特性。
图P8.17
解：（1）A1工作在线性区（电路引入了负反馈）；A2工作在非线性区（电路仅引入了正反馈）。
（2）u O与i关系式为
u O1＝－i I R1＝－100i I
u O与u O1的电压传输特性如解图P8.17（a）所示，因此u O与i关系的传输特性如解图P8.17（b）所示。
解图P8.17
简易波形发生器设计
摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator，PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。 关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器
引言：一般函数发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用，这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高，频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计，掌握A/D,D/A转换的应用，用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力，必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换，用两个开关的四种状态来表示（或用按钮）。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。
信号发生器概述
信号发生器概述 凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数，而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。 信号源的分类和作用 信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。如泰克生产的AFG3000系列就包括函数信号发生器、任意波形/函数信号发生器、脉冲信号发生器的功能。 另外，信号源还可以按照输出信号的类型分类，如射频信号发生器、扫描信号发生器、频率合成器、噪声信号发生器、脉冲信号发生器等等。信号源也可以按照使用频段分类，不同频段的信号源对应不同应用领域。 下面我们将对函数信号发生器和任意波形/函数发生器做简要介绍： 1、函数信号发生器 函数发生器是使用最广的通用信号源，提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形，有的还同时具有调制和扫描功能。 函数波形发生器在设计上分为模拟式和数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源（DDS）无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟式，其锁相环（PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动（phaseJitter）及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但数字式信号源中，数字电路与模拟电路之间的干扰始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器，如今市场上的大部分函数信号发生器均为DDS信号源。 2、任意波形发生器 任意波形发生器，是一种特殊的信号源，不仅具有一般信号源波形生成能力，而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。在我们实际的电路的运行中，由于各种干扰和响应的存在，实际电路往往存在各种缺陷信号和瞬变信号，如果在设计之初没有考虑这些情况，有的将会产生灾难性后果。任意波发生器可以帮您完成实验，仿真实际电路，对您的设计进行全面的测试。 由于任意波形发生往往依赖计算机通讯输出波形数据。在计算机传输中，通过专用的波
单片机实现简易波形发生器
电子信息工程专业 单片机课程设计报告 题目简易波形发生器姓名 学号 班级 指导教师 2013年7 月4 日
要求： 1．指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计指导工作。2．课程设计任务书由指导教师照大纲要求填写，内容要全面。 3．课程设计报告由参加本学生填写。课程设计结束时交指导教师。4．指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况，认真审核设计报告，并在课程设计结束时，给出客观、准确的评语和成绩。 5．课程设计任务书和报告要语言流畅，图表正确规范。 6．本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印，字迹工整。
课程设计报告 1 设计原理与技术方法： 1．1 电路工作原理分析 本次单片机实习采用的是单片机STC89C52，对于简易波形发生器设计的硬件电路主要为三个部分，为显示部分、键盘部分、D/A转换电路，以下对三个部分分别介绍。 1.1.1 显示电路原理 如图1.1所示八位八段数码管为共阴极数码管，通过两个74HC573锁存器与单片机连接，一片573的LE为位选信号另一片的LE为段选信号，分别由单片机的P2.7和P2.6控制，高电平有效。当P2.7=1、P2.6=0时，位选有效，P0.0-P0.7分别控制01-08八位数码管选通，低有效，即通过P0口送出数据，哪一位为0则哪一位数码管有显示；当P2.6=1、P2.7=0时，段选有效，此时P0.0-P0.7分别控制每一位八段数码管的每一段a b c d e f g dp 的亮灭，高有效，从而使数码管显示数字0-9。显示段码如表1.1所示。 图 1.1 显示电路 表1.1 共阴极数码管显示段码 1.1.2 键盘电路原理 如图1.2所示为4×4的矩阵式键盘与单片机的P3口相连，行连接P3.0-P3.3，列连接P3.4-P3.5。用扫描法对按键进行扫描，先将所有行置0，所有列置1，当有按键按下时，通过对P3口的状态查询则按下的按键所在列将为0，其余仍未1，通过延时去抖动判断是否真有按键按下，若有，则逐行扫描，判断按键所在行，最后返回按键键码，并去执行相应
信号发生器设计(附仿真)
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p =6V，正弦波U p-p>1V。 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2 调整电路的对称性，并联电阻R E2 用来减小差 分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容，C 4 为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出 波形。 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间t r。 四、电路仿真与分析
函数波形信号发生器
函数波形发生器设计 摘要 函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 经过仿真得出了方波、三角波、正弦波、方波——三角波转换及三角波——正弦波转换的波形图。 关键字：函数信号发生器、集成运算放大器、晶体管差分放 设计目的、意义 1 设计目的 （1）掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。 （2）掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。 （3）了解单片集成函数发生器8038的工作原理及应用。 （4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。 2 设计意义 函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 设计内容 1 课程设计的内容与要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1.1课程设计的内容 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； （4）对单片集成函数发生器8038应用接线进行设计。 1.2课程设计的要求 （1）提出具体方案 （2）给出所设计电路的原理图。 （3）进行电路仿真，PCB设计。 2 函数波形发生器原理 2.1函数波形发生器原理框图 图2.1 函数发生器组成框图
基于labVIEW的任意波形发生器设计余洪伟详解
沈阳航空航天大学 课程设计 （论文） 题目基于labVIEW的任意波形发生器设计 班级 34070102 学号 2013040701060 学生姓名余洪伟 指导教师于明月
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称虚拟仪器课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级34070102 学号2013040701060 姓名余洪伟 课程设计题目基于LabVIEW的任意波形发生器设计 课程设计时间: 2016 年7 月4 日至2016 年7 月15 日课程设计的内容及要求： 1. 内容 任意波形发生器是仿真实验的最佳仪器，任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。基于此，利用LabVIEW 设计一个任意波形发生器。 2. 要求 （1）可以产生三种以上波形（如正弦、锯齿、方波、三角波等），波形的幅值及频率可以调节； （2）可以实现不同波形的转换并显示； （3）可以实现波形数据的存储及回放； （4）虚拟仪器前面板的设计美观大方、操作方便。 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日
目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (1) 2.程序流程图 (2) 3. 程序框图设计 (3) 3.1波形的产生及参数的设计 (3) 3.1.1 正弦波 (3) 3.1.2方波 (4) 3.1.3锯齿波 (4) 3.1.4三角波 (5) 3.1.5公式波形 (6) 3.2波行转换设计 (6) 3.3噪声波形实现 (7) 3.4波形的存储与回放 (8) 4. 前面板的设计 (9) 5.调试过程与结果显示 (10) 5.1波形的调试 (10) 5.1.1 正弦波的工作过程及波形验证 (10) 5.1.2 方波的工作过程及波形验证 (11) 5.1.3 三角波的工作过程及波形验证 (12) 5.1.4 锯齿波的工作过程及波形验证 (12) 5.1.5 公式波形的工作过程及波形验证 (13) 5.2 波形的存储与回放 (14)
DSP任意波形信号发生器毕业设计
目录 摘 要 (2) Abstract (3) 1 绪论 (4) 1.1概述 (4) 1.2选题的目的、意义 (4) 1.3 选题的背景 (5) 1.4 本文所研究的内容 (6) 2 波形信号发生器的原理及方案选择 (7) 2.1任意波形信号发生器的原理 (7) 2.1.1 直接模拟法 (7) 2.1.2 直接数字法 (7) 2.2 任意波形发生器的设计方案 (9) 2.2.1 查表法 (9) 2.2.2计算法 (9) 2.2.3传统方法 (10) 3 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的软件设计 (12) 3.1 TMS320C5416的开发流程 (12) 3.2软件开发环境 (13) 3.3任意波形信号发生器的软件编程 (14) 3.3.1 计算法实现波形输出 (14) 3.3.2 D/A转换 (15) 3.3.3波形控制及软件设计流程图 (16) 3.4参数的设定 (18) 4 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的硬件设计 (20) 4.1 TMS320VC5416开发板 (20) 4.2 TMS320VC5416实验箱的连接 (23) 4.3 波形信号发生器的硬件测试过程 (23) 5 任意波形信号发生器展望 (28) 结束语 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
摘 要 任意波形发生器是信号源的一种，它是具有信号源所具有的特点，更因它高的性能优势而倍受人们青睐。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 随着无线电应用领域的扩展，针对广播、电视、雷达、通信的专用信号发生器获得了长足的发展，表现在载波调制方式的多样化，从调幅、调频、调相到脉冲调制。如果采用多台信号发生器获得测量信号显然是很不方便的。因此需要任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator，AWG），使其能够产生任意频率的载频信号和多种载波调制信号。 目前我国已经开始研制任意波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国任意波形发生器还没有形成真正的产业。并且我国目前在任意波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。 本文主要工作分为以下几个方面：首先，介绍研制任意波形信号发生器的目的、意义、背景，以及利用CCS仿真工具用软件实现任意波形信号发生器的的过程 ；之后，对硬件的连接及测试结果作介绍；最后，简要的对任意波形信号发生器的未来作一下展望。 关键词：DSP，任意波形信号发生器,DDS
简易波形发生器
摘要 波形发生器又称为振荡器，它不需要输入信号的激励，电路通过正反馈，将直流电源的能量转换为各种稳定的、随时间周期性变化的交流信号的能量而输出。即没有输入就有输出，根据输出信号波形的不同，分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。波形发生器是一种广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域的信号源。比如电参量的测量、雷达、通信、电子对抗与电子系统、宇航和遥控遥测技术等等。RC 桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波。 关键词正弦波发生器/过零比较器/电压跟随器/正弦波/方波/三角波
目录 1方案设计 (1) 2 简易波形发生器原理级框图 (4) 2.1 基本原理 (4) 2.2 原理框图 (4) 3 正弦波发生电路 (5) 3.1 正弦波振荡器原理和结构 (5) 3.2 产生振荡的条件 (5) 3.2.1振荡平衡条件 (5) 3.2.2 振荡起振条件 (6) 3.3 RC选频网络 (7) 3.3.1 RC桥式振荡器电路 (7) 3.3.2 RC桥式振荡器的选频特性 (8) 3.3.3 电压跟随器 (9) 4 方波发生电路 (11) 4.1 迟滞比较器 (11) 4.2 方波产生原理 (12) 5 三角波的产生电路 (13) 5.1方波到三角波的转换原理 (13) 6 简易波形发生器的设计 (15) 6.1简易波形发生器的总原理 (15) 6.1.1 输出波形 (15) 6.1.2 频率范围 (16) 6.1.3 输出电压 (16) 6.1.4 显示输出波形的类型 (16) 7 设计总结与心得体会 (17) 致谢 (18) 主要参考文献 (19) 附录一：总原理电路图 (20) 附录二：元件清单 (21)
简易波形发生器的设计
目录 第一章单片机开发板 (1) 1.1 开发板制作 (1) 1.1.1 89S52单片机简介 (1) 1.1.2 开发板介绍 (2) 1.1.3 89S52的实验程序举例 (3) 1.２开发板焊接与应用 (4) 1.2.1开发板的焊接 (4) 1.2.2开发板的应用 (5) 第二章函数信号发生器 (7) 2.1电路设计 (7) 2.1.1电路原理介绍 (7) 2.1.2 DAC0832的工作方式 (9) 2.2 波形发生器电路图与程序 (10) 2.2.1应用电路图 (10) 2.2.2实验程序 (11) 2.2.3 调试结果 (15) 第三章参观体会 (16) 第四章实习体会 (17) 参考文献 (18)
第一章单片机开发板 1.1 开发板制作 1.1.1 89S52单片机简介 图1.1 89s52 引脚图 如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EP ROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SF R）的集中控制方式。 各功能部件的介绍： 1）数据存储器（RAM）：片内为128个字节单元，片外最多可扩展至64K字节。 2）程序存储器（ROM/EPROM）：ROM为4K，片外最多可扩展至64K。 3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。 4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。 6）特殊功能寄存器（SFR）共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。 7）微处理器：为8位CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。 8）四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。 A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用； B、P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用； C、 P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用； D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。 控制引脚介绍： 1）电源：单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。 2）时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，
信号发生器分析报告
信号发生器报告
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基于虚拟仪器的信号发生器的设计 【摘要】虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。 本次设计主要是阐述虚拟信号发生器的前面板和程序框图的设计。设计完的信号发生器的功能包括能够产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波四种信号波形；波形的频率、幅值、相位、偏移量及占空比等参数由前面板控件实时可调。 【关键词】虚拟仪器，信号发生器，LABVIEW 引言 信号发生器作为科学实验必不可少的装置，被广泛地应用到教学、科研等各个领域。高等学校特别是理工科的教学、科研需要大量的仪器设备，例如信号源、示波器等，常用仪器都必须配置多套，但是有些仪器设备价格昂贵，如果按照传统模式新建或者改造实验室投资巨大，造成许多学校仪器设备缺乏或过时陈旧，严重影响教学科研。如果运用虚拟仪器技术构建系统，代替常规仪器、仪表，不但可以满足实验教学的需要、节约大量的经费、降低实验室建设的成本，而且能够提高教学科研的质量与效率。 1．信号发生器的发展 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。 自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。自从70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数
波形的发生和信号的转换
波形的发生和信号的转换 自测题 一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）在图T8.1所示方框图中，若φF＝180°，则只有当φA＝±180°时，电路才能产生正弦波振荡。（） 图T8.1 （2）只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。（） （3）凡是振荡电路中的集成运放均工作在线性区。（） （4）非正弦波振荡电路与正弦波振荡电路的振荡条件完全相同。（）解：（1）√（2）×（3）×（4）× 二、改错：改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。 图T8.2
解：（a）加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。 （b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。 三、试将图T8.3所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。 图T8.3 解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。如解图T8.3所示。 解图T8.3
四、已知图T8.4（a）所示方框图各点的波形如图（b）所示，填写各电路的名称。 电路1为，电路2为，电路3为，电路4为。 图T8.4 解：正弦波振荡电路，同相输入过零比较器，反相输入积分运算电路，同相输入滞回比较器。
五、试分别求出图T8.5所示各电路的电压传输特性。 图T8.5 解：图（a）所示电路为同相输入的过零比较器；图（b）所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T＝±0.5 U Z。两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示 解图T8.5
六、电路如图T8.6所示。 图T8.6 （1）分别说明A 1和A 2各构成哪种基本电路； （2）求出u O 1与u O 的关系曲线u O 1＝f （u O ）； （3）求出u O 与u O 1的运算关系式u O ＝f （u O 1）； （4）定性画出u O 1与u O 的波形； （5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变。 解：（1）A 1：滞回比较器；A 2：积分运算电路。 （2） 根据0)(2 1 N1O O1O 212O1211P1==+=?++?+= u u u u R R R u R R R u ，可得 V 8T ±=±U u O 1与u O 的关系曲线如解图T8.6（a ）所示。 （3） u O 与u O 1的运算关系式 ) ()(2000 )()(1 1O 12O11O 12O14O t u t t u t u t t u C R u +--=+-- = 解图T8.6
简易波形发生器设计报告
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日
波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。
函数信号发生器设计报告
函数信号发生器设计报告 目录 一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -
正弦波函数信号发生器
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目：班级：班级学号：学生姓名：
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目：正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期，现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路，在国内生产的8038单片函数波形发生器，可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波，这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节，快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源，如一定频率的正弦波，有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子，来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成：主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式：当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径回路，完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路径电容耦合，进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出。输出端为可调电阻。 (c) 工作流程：首先主振级产生低频正弦振荡信号，信号则需要经过电压放大器放大，放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求，最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压，输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理，主要是为了实现下面的几种功能： (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知：在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节Rp2，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻，可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值，这时输出波形应接近正弦波，调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输
陈冲EDA课程设计_任意波形信号发生器
EDA课程设计 任 意 波 形 信 号 发 生 器
姓名: 陈冲 班级: 07通信工程 指导老师：孙惠章 目录 一.简述 (3) 二.设计性能要求 (3) 三.系统框图 (3) 四.系统电路图 (3) 五.基本工作原理 (4) 六. 单元电路模块源程序及功能 (5)
七.系统仿真波形 (10) 八.引脚锁定 (11) 九.实验结果及硬件验证 (11) 十．实验心得 (13) 任意波形信号发生器的设计 一.简述 随着信息科技的发展，波形发生器在科技社会等多个领域发挥着越来越重要作 用。采用eda技术利用quartus60软件平台，基于大规模可编程逻辑器件fpga 设计的多功能波形发生器系统，大大简化其结构, 降低成本, 提高了系统的可靠性 和灵活性。设计中运用计数器，数据选择器，对所需的频率进行选择和同步。使用宏 功能模块存储波形。然后多波形进行幅度的选择。产生满足需要的不用频率和幅度的 波形。 二．设计性能要求 1.能输出正弦波，锯齿波，阶梯波，三角波，方波，矩形脉冲等八种波形。 2.具有幅度和频率的调整。 3.单元电路模块使用VHDL语言编写。
三.系统框图 图1.任意波形信号发生器系统框图四．系统电路图
图2.任意波形信号发生器系统电路图 五．基本工作原理 将要产生的波形数据存入波形存储器中, 然后在参考脉冲的作用下, 对输入的频率数据进行累加, 并将累加器输出的一部分作为读取波形存储器的地址, 将读出的波形数据经D/A 转换为相应的电压信号,D/A 转换器输出的一系列的阶梯电压信号经低通滤波器滤波后便输出了光滑的合成波形的信号。 选择八种基础波形为设计与实现的对象，而八个波形作为同一个任意波形发生器里的四个部分，是有着同一个输入与输出，因此在设计上还需要对波形进行选择与控制的部分，通过对时钟脉冲输入的选择，使得八个波形模块只有一个输入为时钟脉冲，其他三个模块则输入始终为0。在波形输出时，设计一个模块控制输出的波形是所要求输出的波形，在时钟脉冲选择与输出波形选择两模块之间。 对于频率的选择可以选择分频器，同时也可以选择计数器，本实验采用的是计数器以实现分频的效果，输出分别为二分频，四分频，八分频，十六分频用以实现不同的频率。幅度调节可以使用lpm_divide，可以实现八种不同的幅度调节。 六．单元电路模块源程序及功能 1.分频模块 以下为分频模块(CT74161)的VHDL语言编程源程序 LIBRARY IEEE;
简易信号发生器的设计实现
EDA课程设计简易信号发生器的设计实现 小组成员：XXXXXX XXXXX 专业：XXXXX 学院：机电与信息工程学院指导老师：XXXXXX 完成日期：XX年XX月XX日
目录 引言 (3) 一、课程设计内容及要求 (3) 1、设计内容 (3) 2、设计要求 (3) 二、设计方案及原理 (3) 1、设计原理 (3) 2、设计方案 (4) （1）设计思想 (4) （2）设计方案 (4) 3、系统设计 (5) （1）正弦波产生模块 (5) （2）三角波产生模块 (6) （3）锯齿波产生模块 (6) （4）方波产生模块 (6) （5）波形选择模块 (6) （6）频率控制模块 (6) （7）幅度控制模块 (6) （8）顶层设计模块 (7) 三、仿真结果分析 (7) 波形仿真结果 (7) 1、正弦波仿真结果 (7) 2、三角波仿真结果 (8) 3、锯齿波仿真结果 (8) 4、方波仿真结果 (8) 5、波形选择仿真结果 (9) 6、频率控制仿真结果 (9) 四、总结与体会 (10) 五、参考文献 (10) 六、附录 (11)
简易信号发生器 引言 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广范的应用。它能够产生多种波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等，在电路实验和设备检验中有着十分广范的应用。 本次课程设计采用FPGA来设计多功能信号发生器。 一、课程设计内容及要求 1、设计内容 设计一个多功能简易信号发生器 2、设计要求 （1）完成电路板上DAC的匹配电阻选择、焊接与调试，确保其能够正常工作。 （2）根据直接数字频率合成（DDFS）原理设计正弦信号发生器，频率步进1Hz，最高输出频率不限，在波形不产生失真（从输出1KHz正弦转换为输出最高频率正弦时，幅度衰减不得大于10%）的情况下越高越好。频率字可以由串口设定，也可以由按键控制，数码管上显示频率傎。 （3）可以控制改变输出波形类型，在正弦波、三角波、锯齿波、方波之间切换。 （4）输出波形幅度可调，最小幅度步进为100mV。 二、设计方案及原理 1、设计原理 （1）简易信号发生器原理图如下
任意波形信号发生器
目录 一、题目要求及分析 (1) 1.1题目要求 (1) 1.2题目分析 (1) 二、任意波形信号发生器方案设计 (3) 2.1系统设计框图与思路 (3) 2.2 系统设计原理图 (5) 2.3 相关芯片介绍 (6) 三、相关模块具体程序实现 (10) 四、仿真及实际结果与分析 (16) 4.1波形选择及仿真结果 (16) 4.2波形选择及实际结果 (18) 4.3结果分析与相关问题解决 (23) 五、总结与体会 (24) 参考文献 (25) 附录 (26)
一、题目要求及分析 1.1题目要求 任意波形信号发生器 利用FPGA器件产生控制信号及数据信号，经DAC0832和TL082转换产生以下波形： 1)正斜率斜波； 2)正弦波； 3)锯齿波； 4)任意波形。 用示波器观察输出波形。 硬件电路内容和要求：用DAC0832实现数模转换电路，用TLC082实现电流－电压转换电路，画出电路原理图。 软件设计内容和要求：VHDL编程实现任意波形的信号控制器。要求可以用开关切换不同的波形数据输出。 扩展：增加衰减控制信号，通过开关控制衰减倍数，并在数码管显示。 1.2题目分析 VHDL语言是随着集成电路系统化和高度集成化的发展而逐步发展起来的，是一种用于数字系统的设计和测试的硬件描述语言。相比传统的电路系统的设计方法，VHDL 具有多层次描述系统硬件功能的能力，支持自顶向下和基于库的设计的特点，因此设计者可以不必了解硬件结构。从系统设计入手，在顶层进行系统方框图的划分和结构设计，在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述，并进行仿真和纠错，然后在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，下载到具体的CPLD器件中去，从而实现可编程的专用集成电路（ASIC）的设计。 在本次课程设计中，函数发生器的设计采用自顶向下的系统设计的方法，通过MAX+plusⅡ开发环境进行编辑、综合、波形仿真，并下载到CPLD器件中，采用模块化
信号的基本运算和波形变换
信号的基本运算和波形变换 一、实验目的 对某一特定信号的运算有：放大、衰减、沿时间轴压缩、展宽、翻转、差分运算等等，借助MATLAB完成语音信号的采集，并以采集到的信号为研究对象，完成上述运算，体验运算效果。 二、实验原理 以PC机上的声卡为主要硬件，使用MATLAB软件完成语音信号的采集，通过实验可以让大家切实体验对某一信号的运算所带来的效果。根据个人要求效果的不同，通过修改实验中的相关参数，可以使其效果更佳。以上方法简单使用，性价比高。 语音信号的频率范围大约是20Hz~20kHz，其频率成分主要集中在300~3400Hz，因此语音通信中国际上广泛采用8 kHz的采样速率，而目前一般的PC 机声卡采样速率都达到44.1kHz 或48kHz，其16 位的A/D 精度比普通的16位A/D卡都要高，是性价比很高数据采集卡，完全能满足一般的语音信号的采集分析要求。借用PC机的现有资源加上MATLAB软件，可以方便的完成语音信号的采集、运算、频谱分析和滤波等。使用MATLAB与声卡的接口函数完成语音信号的采集，可以将采集到的数据保存为wav格式的文件或者保存为数据，并编程实现采集到的语音信号的运算，通过听觉切实体验数字信号运算所带来的效果。 三、实验内容 1 MATLAB中语音信号的采集 对于配置了声卡并连接了麦克风的计算机，MATLAB中可以采用命令wavrecord来录音，其调用格式是： y=wavrecord(n,Fs,ch,dtype); 其中，n为总的取样点数，Fs为取样速率（样点/s），标准取样速率可设为8000、11025（默认）、22050以及44100样点/s。用户也可以设定其他取样速率值，如Fs=10000，但必须满足采样定理的要求，否则将导致录音结果失真。ch为录音声道数，默认ch=1，为单声道录音；若ch=2，则为立体声录音，这时需要声卡能够支持双声道录音并配有两个话筒。dtype 为记录的数据格式，有double(默认)，single，int16，int8等几种类型。 需要强调的是，录音采用均匀量化规则，输出序列y是一个的数字序列，对于double(默认)，single，int16的数据类型，每个样值的量化精度将大于等于16bit（最高精度取决于声卡指标），这对于一般工程研究是足够的，可以忽略量化过程中引入的量化误差。例如，当要研究8bitA 律PCM的语音质量时，就可以将16bit的输出录音结果视为量化之前的采样结果。 使用指令wavplay和sound可以将一个数字序列按照指定的采样率通过声卡输出到扬声器。wavplay指令一般用于windows操作系统下，sound指定则用于跨平台的操作。wavplay指令的用法是： wavplay(y,Fs); wavplay(y, Fs,’mode’)%mode可取值async或sync; 其中，y是被播放序列（取值范围必须在-1~+1之间），当y为矩阵时，为单声道播出；当y 为矩阵时，则将各列分别送入左右两个声道播出。Fs为播放的采样率，默认值为11025Hz，一般声卡支持的Fs范围是5000~44100Hz。当播放模式设置为sync（默认）时，表示同步播放，即执行该指令完毕之后（声音播放完毕）才执行下一条语句；当播放模式设置为async 时，则表示异步播放，即将该命令的数据送入声卡后，立即开始执行下一语句。 MATLAB也可以将记录的音频信号直接保存为wav格式。在windows环境下，wav格式是最常用的。利用命令