基于FPGA的任意波形发生器设计与实现(初稿)
![基于FPGA的任意波形发生器设计与实现(初稿)](https://img.360docs.net/imgb2/05dbp0ea3w0gpb9g1hmt-21.webp)
![基于FPGA的任意波形发生器设计与实现(初稿)](https://img.360docs.net/imgb2/05dbp0ea3w0gpb9g1hmt-f2.webp)
两款函数任意波形发生器产品简介
是德科技 30 MHz 函数/任意波形发生器 33521A 单通道函数/任意波形发生器 33522A 双通道函数/任意波形发生器 技术资料 ?????????????????? ?????????????????? ???? (alias-protected) ?????? ??
33500 系列函数/任意波形发生器 实现更出色的精度和灵活性?わょ??????????????????わ???????????????????????????? Keysight 33500 ????/??????????????????????????????????????????????????⒔????? 10 ???????????????????????????????????? 主要特性 —30 MHz ??????? ??????????? —???? 40 ps???????? 0.04%???????????—250 MSa/s ???? 16 ??? ????????????????? —????????????????????????????????? —??? 33522A ?????勚??????ㄩ? —?㈨ 1 MSa ??▌╈????㈨ 16 MSa ▌╈???▌╈???? ???? —?? LXI C ??? —????????????? TFT ?????????????????????????? —??? BenchL ink Waveform Builder Pro ????????????信号保真度 ???????????????? ??????????????? ??????????????? ??????????????? ????? 33500 ????/??? ??????????????? ??????? 40 ps ?⒔??? ???/??????? 10 ???? ??????????? 16 ??? ???? 0.04% ???????? ▕ 250 MSa/s (16 ?) ??????? ????????????▌╈?? ????????????⒋??? ???????????????? ???????????? 灵活的信号生成 33521A ? 33522A ???????? ??????????????? ? (DTMF) ????? 33522A ??? ?????????????ㄩ?? ???????勚???????? ??????????????(? ???????) ??????⒋? ???????????????? ???????????⒋??? 逐点波形 33500??????????? ???????????? (alias- protected) ?????????? ?????????????? ???33521A ? 33522A ??? ? 30 MHz ???????⒋?? ??????????????? ??????????????? ???????????????? ??????????????? ???????????????? ????????? 用户界面 ????????????? TFT ? ???????????????? ???????????????? ?????? 33500 ?????? LXI C ??????? USB 2.0 ? 10/100 Base-T ???????????㎡? ???? PC ?????????? ???????????????? ?? GPIB ????????? 可选 33503A BenchLink Waveform Builder Pro 软件 Benchlink Waveform Builder Pro ? ??????????????? ??????????????? ??? Microsoft Windows ???? ???????????????? ???????????????? ??????????????? ???????????????? ?╖????????㎡???? ??????????????? ??????????????? BenchLink Waveform Builder Pro? ???????????????? ???????????????? ?????╱????????? ㎡??????????????? ??????????????? ??? 30 ??????????? https://www.360docs.net/doc/b63563704.html,/? nd/33503
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。
利用Labview实现任意波形发生器的设计
沈阳理工大学课程设计专用纸No I
1 引言 波形发生器是一种常用的信号源,广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域,是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展,现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求,不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形,还能根据需要产生任意波形,且操作方便,输出波形质量好,输出频率范围宽,输出频率稳定度、准确度及分辨率高,频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见,为适应现代电子技术的不断发展和市场需求,研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要,而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术,主要方法有:直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号,然后再对这个正弦信号进行处理,从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法,后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限,一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富,测试用的激励信号也越来越复杂,传统波形发生器已经不能满足这些测试需要,任意波形发生器(AWG)就是在这种情况下,为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高,出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能,产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制,利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制,这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。
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。
基于51单片机的波形发生器的设计讲解
目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图: (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误!未定义书签。
1引言 1.1题目要求及分析 题目:基于51单片机的波形发生器设计,即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1:系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形(同周期)的生成,以及由基波和它的谐波(5次以下)线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz~1MHz,重复频率可调,频率步进间隔≤100Hz,非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0~5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
运放组成的波形发生器电路设计
运放组成的波形发生器电 路设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试 1. 运放组成的波形发生器的单元电路 运放的二个应用:⑴ 线性应用-RC 正弦波振荡器 ⑵ 非线性应用-滞回比较器 ⑴ RC 正弦波振荡器 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。 图3-9 RC 桥式振荡电路 RC 桥式振荡电路由二部分组成: ① 同相放大器,如图3-9(a )所示。 ② RC 串并联网络,如图3-9(b )所示。 或图3-9(c )所示,RC 串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。 同相放大器的输出电压uo 作为RC 串并联网络的输入电压,而将RC 串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压,当f=f 0时, RC 串并联网络的相位移为零,放大器是同相放大器,电路的总相位移是零,满足相位平衡条件,而对于其他频率的信号,RC 串并联网络的相位移不为零,不满足相位平衡条件。由于RC 串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F =1/3,因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3,这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路,它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。 只要适当选择R f 与R 1的比值, 就能实现Au>3的要求。其中,V1、V2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。 1 1R R A f u + =RC f π210=
① 振荡原理 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。根据自激振荡的条件,φ=φa+Φf=2πn ,其中RC 串并联网络作为反馈电路,当f=fo 时,φf=0°,所以放大器的相移应为φa=0°,即可用一个同相输入的运算放大器组成。又因为当f=fo 时,F=1/3,所以放大电路的放大倍数A ≥3。起振时A>3,起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅,波形顶部容易失真。为了改善输出波形,通常引入负反馈电路。其振荡频率由RC 串并联网络决定,图3-9(c )为RC 桥式振荡电路的桥式画法。RC 串并联网络及负反馈电路中的Rf+'2 R 、R1正好构成电桥四臂,这就是桥式振荡器名称的由来。在RC 串并联网络中, 取C C C R R R ====2121, 当虚部为零,即)/(11221C R C R ωω=时,3/1=F ② 稳幅原理 V 1、V 2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。V 1、V 2仅一只导通,导通的二极管和R 2并联等 效电阻为'2R 。根据同相放大器的放大倍数计算公式:1 ' 2 1R R R A f ++=可知输出电压幅度与 '2 R 有关。 )1()1(1 11111// 1 2 121211222211 222 2122 22 2221 11C R C R j R R C C C R j R C j R C R j R Z Z Z U U F C R j R C j R Z C j R Z o f ωωωωωωωω-+++ =++ ++= +==+= =+=?? ?
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
国产函数、任意波形发生器大比拼
国产函数、任意波形发生器大比拼 典型的DDS原理框图如图所示。 其实质是数模转换,仍然要遵循奈奎斯特采样定理。即输出的频率不超过采样率的一半,事实上商用的采用DDS技术的函数/任意波形发生器由于受到低通滤波器设计以及杂散分布的影响限制,输出波形的最高频率均不超过采样率的40%。相对于直接模拟频率合成,锁相频率合成,其优点如下: ·频率分辨率高。若时钟频率不变,DDS频率分辨率仅由相位累加器位数来决定,也就是理论上的值越大,就可以得到足够高的频率分辨率。目前,大多数DDS的分辨率在1Hz数量级,许多都小于1mHz甚至更小,这是其他频率合成器很难做到的。 ·工作频带较宽。根据Nyquist定律,只要输出信号的最高频率分辨率分量小于或等于fclk/2就可以实现。而实际当中由于受到低通滤波器设计以及杂散分布的影响限制,仅能做到40% fclk左右。 ·超高速频率转换时间。DDS是一个开环系统,无任何反馈环节,这种结构使得DDS的频率转换时间极短。DDS 的频率转换时间可达到纳秒数量级,比使用其它的频率合成方法都要小几个数量级。 ·相位变化连续。改变DDS输出频率,实际上改变的是每一个时钟周期的相位增量,相位函数的曲线是连续的,只是在改变频率的瞬间其频率发生了突变,因而保持了信号相位的连续性。 ·具有任意输出波形的能力。只要ROM中所存的幅值满足并且严格遵守Nyquist定律,即可得到输出波形。例如三角波、锯齿波和矩形波。 ·具有调制能力。由于DDS是相位控制系统,这样也就有利于各种调制功能。 同时DDS合成技术也有一些固有的缺点,如下: ·杂散分量丰富。这些杂散分量主要由相位舍位、幅度量化和DAC的非理想特性所引起。因为在实际的DDS电路中,为了达到足够小的频率分辨率,通常将相位累加器的位数取大。但受体积和成本的限制,即使采用先进的存储方法,ROM的容量都远小于此,因此在对ROM寻址时,只是用相位累加器的高位去寻址,这样不可避免地引起误差,即相位舍位误差。另外,一个幅值在理论上只能用一个无限长的二进制代码才能精确表示,由于ROM的存储能力,只采用了有限比特代码来表示这一幅值,这必然会引起幅度量化误差。另外,DAC的有限分辨率以及非线性也会引起误差。所以对杂散的分析和抑制,一直是国内外研究的特点,因为它从很大程度上决定了DDS的性能。 ·频带受限。由于DDS内部DAC和ROM的工作速度限制,使得DDS输出的最高频率有限。目前市场上采用CMOS、TTL等工艺制作的DDS芯片工作频率一般在几十MHz至几百MHz左右。但随着高速GaAs器件的出现,频带限制已明显改善,芯片工作频率可达到2GHz范围左右。 以上摘自:《现代DDS的研究进展与概述》一文,https://www.360docs.net/doc/b63563704.html,/event/emag/20080226.htm。 将DDS应用于波形发生器,能非常方便的产生任意波形。一般除了具备常规函数发生器所具备的正弦波、方波、锯齿波、脉冲、噪声外,还有指数上升、指数下降、Sinc波、心电图波、直流,以及地震波等任意波形。能采用直接在仪器上手动编辑或windows 下软件编辑的方式产生任意波形,用于模拟电路或应用环境中可能发生的情况,此外还具备非常丰富的调制功能,甚至有些调制功能是以往只能在高端信号源上才能看到的。 下面找出主要以国产厂商为主的函数/任意波形发生器做一个对比,以此来了解国内DDS的应用水平,并给出一个大概的选购指南,以便您在需要的时候能够快捷的找到合手的信号源。Agilent在很早之前就推出了33200系列
任意波形发生器
基于CPLD和单片机的任意波形发生器设计 在电子工程设计与测试中,常常需要一些复杂的、具有特殊要求的信号,要求其波形可任意产生,频率方便可调。通常的信号产生器难以满足要求,市场上出售的任意信号产生器价格昂贵。结合实际需要,我们设计了一种任意波形发生器。电路设计中充分利用MATLAB的仿真功能,将希望得到的波形信号在MATLAB中完成信号的产生、抽样和模数转换,并将得到的数字波形数据存放在数据存储器中,通过单片机和CPLD控制,将波形数据读出,送入后向通道进行A/D转换和放大处理后得到所需的模拟信号波形。利用上述方法设计的任意波形发生器,信号产生灵活方便、功能扩展灵活、信号参数可调,实现了硬件电路的软件化设计。具有电路结构简单、实用性强、成本低廉等优点。 任意波形发生器的设计思想,是利用MATLAB的强大仿真功能,方便、快捷的生成给定频率、周期、脉宽的任意波形数据;并将数据预存在数据存储器中。在单片机控制下,利用CPLD电路产生地址读出数据,送入D/A转换电路,得到所需的任意波形信号。系统结构框图如图1;图中分频电路和地址发生器由CPLD实现。 图1 系统框图 单片机采用AT89C52芯片,通过软件编程产生所要求的控制信号。主要的控制参数包括:信号周期、脉宽;分频电路的开始信号、地址发生器的复位信号;E2PROM的选通信号;D/A转换电路的选通信号。在具体电路中,端口P1.0控制分频电路的启动、P1.1控制地址发生器的清零,P2.0控制 28C256和AD7545的选通信号。单片机工作在定时器0方式,软件设计利用C语言实现。流程图如图2所示。 图2 软件流程图 MATLAB作为一款优秀的数学工具软件,具有强大的运算功能;可以方便的产生各种信号波形,在软件中实现波形信号的产生、抽样和模数转换。设计的任意波形发生器,数据存储器选用28C256芯片,信号波形通过MATLAB仿真产生;得到的波形数据存放在数据存储器28C256中。具体设计中,我们要求产生周期为200ms,脉宽为5ms的单/调频混合信号,其中单频信号的脉宽为4ms,频率为 30KHz;调频信号的脉宽为1ms,频率为30KHz_35KHz。在MATLAB中设定抽样率为500KHz,得到了
多种波形发生器的设计与制作
课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形,产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器,方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作,可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法,提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器,能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波,它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求: ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求,周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示,幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件,如集成运放,选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计,系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看:方波决定三角波,三角波决定脉冲波,脉冲波决定锯齿波,而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器,原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出,方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻,当锯齿波的正程过零时,方波由高电平跳变为低电平,故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现,选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V,故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路,才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻,三角波由高电平下降至零电位时,脉冲波由高电平实跳为低电平,故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分,只不过正程和逆程积分时常数不同,可利用二极管作为开关,组成一个锯齿波发生电路。由上,可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化,如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择,设计要求中规定只能选用通用器件,由于波形均有正、负电平,应选择由正、负电源供电的集成运放来完成,考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741(F007)或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
频率可变的任意波形发生器
深圳大学实验报告 课程名称:V erilog使用及其应用 实验名称:频率可变的任意波形发生器 学院:电子科学与技术学院 一、前言 波形发生器是一种数据信号发生器,在调试硬件时,常常需要加入一些信号,以观察电路工作是否正常,在实验与工程中都具有重要的作用。随着电子技术的发展与成熟,电子工程领域对波形发生器的要求越来越高,不仅要求波形发生器具有连续的相位变换,频率稳定等特点,还要求波形发生器可以模拟各种复杂信号,并能做到幅度、频率,相位,波形动态可调。V erilog HDL是一种硬件描述语言(HDL:Hardware Discription Language),是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言,用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式,还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。 本实验正是基于V erilog HDL语言对波形发生器的功能进行描述,并进行仿真,从而了解与掌握波形发生器的内部工作原理,并进一步熟悉与掌握V erilog HDL语言,将课堂所学知识进行实践。
二、实验原理 总体设计方案及其原理说明: DDS是一种把数字信号通过数/模转换器转换成模拟信号的合成技术。它由相位累加器、相幅转换函数表、D/A转换器以及内部时序控制产生器等电路组成。 参考频率f_clk为整个合成器的工作频率,输入的频率字保存在频率寄存器中,经N位相位累加器,累加一次,相位步进增加,经过内部ROM波形表得到相应的幅度值,经过D/A转换和低通滤波器得到合成的波形。△P为频率字,即相位增量;参考频率为f_clk;相位累加 器的长度为N位,输出频率f_out为: F_out——输出信号的频率;
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)
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,
基于LabVIEW的任意波形发生器设计
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 基于LabVIEW的任意波形发生器设计 摘要任意波形发生器是现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一,本论文的主要工作是结合虚拟仪器技术,进行任意波形发生器的研究与设计。 论文介绍了虚拟仪器技术的基本理论,进行了任意波形发生器的软件设计,制定了系统整体方案。本利用功能强大的图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW,主要完成对软件系统的设计,采用模块化的设计思想,每个功能的实现由一个模块完成。其中主要包括标准信号(正弦波、方波、三角波、锯齿波)、均匀白噪声、高斯白噪声以及任意波形的生成。最后对虚拟任意波形发生器进行了系统测试和性能分析,实验结果达到了预先的设计要求。9224 关键词虚拟仪器;任意波形发生器;LabVIEW 毕业设计说明书(论文)外文摘要 1 / 20
TitleDesign of Arbitrary Waveform Generator based on LabVIEW Abstract Arbitrary Waveform Generator is a modern field test one of the most widely used general-purpose equipment. The main task of this paper is a combination of virtual instrument technology,arbitrary waveform generator of the research and design. The paper introduces the basic theory of virtual instrument technology.The paper carried out arbitrary waveform generator software design.Developed a system as a whole program.This paper,a powerful graphical development platform Virtual Instrument LabVIEW,mainly to complete the design of software systems,using modular design concept,every function of transition from one module to complete.Which mainly include the generation of Standarded signals(Sine wave,Triangular wave,Square wave,Sawtooth wave),Uniform white noise,Gaussian white
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
如何使用函数信号发生器
如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器,而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知,数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟,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(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态,但毕竟是数字式信号源,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. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构,是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波,同时经由比较器的比较产生方波,换句话说,如果以恒流源对电容充电,即可产生正斜率的斜波。同理,右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波,电路结构如下: 当I1 =I2时,即可产生对称的三角波,如果I1 > >I2,此时即产生负斜率的锯齿波,同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示,开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变,也就是改变信号的频率,这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2,也可以改变频率,这也就是信号源上调整频率的电位器,只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路: 改变电平的幅度,亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度,即可达到改变脉宽而频率不变的特性,但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下,导致在采样电路实验时,对瞬时信号所采集出来的信号有所变动,如果要将此信号用来作模数(A/D)转换,那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变,频率跟着改变,其方法如下: 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定(正、负可利用电路予以切换),改变充放电斜率,即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”,这是大缺点,但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路,各有优缺点,当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA(功率放大器)的设计。首先是利用运算放大器(OP) ,再利用推拉式(push-pull)放大器(注意交越失真Cross-distortion的预防)将信号送到衰减网路,这部分牵涉到信号源输出信号的指标,包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应,好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好,(也即频率上升,信号不能衰减或不能减太大),这部分电路较为复杂,尤其在高频时除利用电容作频率补偿外,也牵涉到PC板的布线方式,一不小心,极易引起振荡,想设计这部分电路,除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验,“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后,经过π型的电阻式衰减网路,分别衰减10倍(20dB)或100倍(40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。(注意:选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定)。 一台功能较强的函数波形发生器,还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能,其设