正弦信号发生器(幅值频率可调)
正弦信号发生器
范例分析
• 范例1： • 见“正弦信号发生器设计方案(FPGA).doc”
• 范例2： • 见“正弦信号发生器设计方案(凌阳).doc”
如何尽量减少错误？
• 基于软核Nios的宽谱正弦信号发生器设计 • eepw/article/12319.htm • 正弦信号发生器设计方案 • dzsc/data/html/2019-4-22/82794.html
是调制的反过程，解调也称为检波。
• 频率调制(FM)信号： • 将载波fc利用信号波(fs)加以变形。
• 幅度调制(AM)信号： •
二进制ASK信号： 二进制FSK信号： 二进制PSK信号：
正弦信号发生器方案
电子科技大学系统框图
AD9954---DDS电路
武汉大学 系统框图
AD603
集成电路查询网 datasheet5/ 电子网21ic 单片机网站
谢谢
调制与解调的基本概念
调 制
解调
示意图
使一个信号的幅度受另一个信号
幅度调制 幅度的控制,前者称为载波,一般是一 个等幅正弦波，后者称为调制信号。 幅度调制也称调幅，用AM表示。
频率调制
使一个信号的频率受另一个信号幅度的 控制；频率调制也称调频，用FM表示。
相位调制 使一个信号的相位受另一个信号幅度的 控制。相位调制也称调相，用PM表示。
4路12位D／ A转换芯片
12位DA转换芯片
** 由AD603组成的AGC(自动增益控制)见PDF
文件！
**幅度控制模块有 AD844+AD603+AD844+AD603组成，控制电压 有12位D/A MAX536提供
基于fpga的dds正弦信号发生器的设计和实现
基于FPGA的DDS正弦信号发生器的设计和实现引言在电子领域中，正弦信号是一种重要的基础信号，被广泛应用于通信、音频、视频等各个领域。
而DDS（Direct Digital Synthesis）直接数字合成技术则是一种通过数字方式生成高精度、高稳定性的正弦波信号的方法。
本文将详细介绍基于FPGA的DDS正弦信号发生器的设计和实现。
设计目标本次设计旨在实现一个可配置频率范围广泛且精度高的DDS正弦信号发生器。
具体设计目标如下： 1. 实现频率范围可调节，覆盖从几Hz到数十MHz； 2. 提供高精度的频率控制，满足特定应用场景对频率稳定性和相位精度的要求； 3. 支持模数转换器（DAC）输出，并能够通过外部接口控制输出幅值； 4. 使用FPGA作为主要硬件平台，以满足高速计算和灵活配置需求。
系统架构基于FPGA的DDS正弦信号发生器主要由以下几个部分组成： 1. 数字控制模块（Digital Control Module）：负责接收外部输入的频率、相位和幅值等参数，并将其转换为对DDS核心模块的控制信号； 2. DDS核心模块（DDS Core Module）：根据接收到的控制信号，通过数学运算生成正弦波形的离散采样值； 3. 数字模拟转换模块（Digital-to-Analog Converter, DAC）：将DDS核心模块输出的数字采样值转换为模拟电压信号； 4. 输出放大器（Amplifier）：用于放大DAC输出的电压信号，并通过外部接口提供可调节幅值的正弦波输出。
DDS核心模块设计DDS核心模块是整个系统中最关键的部分，它负责根据输入参数生成正弦波的离散采样值。
下面是DDS核心模块设计中需要考虑的几个关键要素：相位累加器相位累加器是DDS核心模块中最基础且重要的组件之一。
它根据输入的频率和时钟信号，在每个时钟周期内累加相位增量，从而实现相位连续变化。
相位累加器可以使用一个定点数或浮点数寄存器来表示，并通过固定步长进行相位递增。
信号发生器的基本参数和使用方法
信号发生器本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤1、信号发生器参数性能频率范围：0.2Hz~2MHz 粗调、微调旋钮正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波0.5" 大型LED 显示器可调DC offset 电位输出过载保护信号发生器/ 信号源的技术指标: 主要输出波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出振幅>20Vp-p （opencircuit）；>10Vp-p （加50Ω 负载）阻抗50Ω+10%衰减器-20dB+1.0dB （at 1kHz）DC 飘移<-10V ~ >+10V, （<-5V ~ >+5V 加50Ω负载）周期控制1 : 1 to 10 : 1 continuously rating显示幕4 位LED 显示幕频率范围0.2Hz to2MHz（共7 档）频率控制Separate coarse and fine tuning正弦波失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB 100kHz~ 2MHz 三角波线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~ 2MHz对称性<2% 0.2Hz ~100kHz上升/ 下降时间<120nSCMOS输出位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调上升/ 下降时间<120nSTTL 输出位准>3Vpp上升/ 下降时间<30nSVCF输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio输入阻抗10kΩ (± 10%)使用电源交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz附件电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线GTL-101 × 1230（宽）× 95（高）× 280（长） mm,约2.1 公斤信号发生器是为进行电子测量提供满足一定技术要求电信号的仪器设备。
正弦波信号发生器实验报告
正弦波信号发生器实验报告
实验名称：正弦波信号发生器实验
实验目的：了解正弦波的基本属性，掌握正弦波信号的发生方法，对正弦波信号进行基本的测量和分析。
实验器材：函数发生器、示波器、万用表。
实验原理：正弦波（Sine Wave）是最常见的一种周期波形，其特点是正弦曲线的波形，具有完全的周期性和对称性。
在电路和信号处理系统中，正弦波信号非常常见，在很多实际应用中具有重要的作用。
函数发生器是一种能够产生各种各样波形的仪器，包括正弦波、方波、三角波等等。
而在产生正弦波信号的过程中，函数发生器利用一个内部的振荡器电路来产生振荡信号，再将其经过信号调制映射到正弦波的形式。
实验步骤：
1.将函数发生器的输出端口连接到示波器的输入端口，并将函数发生器的频率设定在1kHz左右。
2.打开示波器，选择一个适合的纵向和横向刻度，并将其垂直和水平方向校准至
合适位置，以显示正弦波的波形。
3.选择函数发生器的正弦波输出模式，调整幅度与频率，以获得所需的正弦波信号，可使用万用表对其进行精确测量。
实验结果：经过实验，我们成功产生了一路1kHz左右的正弦波信号，并使用示波器和万用表进行了基本的测量和分析，包括正弦波的频率、幅度、相位等基本特性。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了正弦波的特性及用途，掌握了正弦波信号发生器的基本使用方法，熟悉了正弦波信号的测量和分析方法，并在实践中获得了相应的实验数据。
这些知识和经验对我们今后的学习和工作将有非常重要的作用。
正弦信号发生器设计
正弦信号发生器作者：程锟、晏婷婷、覃雄伟摘 要：本设计以凌阳SPCE061A 单片机为核心，基于直接数字频率合成（DDS ）技术制作了一个频率值能任意调节的多功能信号源。
该信号源在1KHZ~10MHZ 范围能输出稳定可调的正弦波，并具有AM 、ASK 和PSK 等调制功能。
信号输出部分采用电流放大型宽带运放做电流放大，再用宽带电压运放做电压放大，很好地解决了带宽和带负载能力的要求。
系统采用液晶显示模组CPCL501显示和键盘控制功能，在Ω50负载电阻下输出的电压峰-峰值p p V -≥1V 可调。
一、方案论证与选择1.题目分析：本设计要求可以输出较宽频带且频率稳定度足够高的正弦信号，并且具有一定的负载能力，同时可输出指标满足要求的AM 、ASK 、PSK 信号。
综合题目指标要求及相关分析，得到该设计的功能框架图如图一所示。
本设计可分为以下几个部分：频率合成模块、AGC （自动增益控制）模块、幅度控制模块、功率放大模块、调制模块及人机交流模块。
图一 功能模块框图2.方案比较（1）正弦信号发生模块方案一：采用反馈型LC 振荡原理。
选择合适的电容、电感就能产生相应的正弦信号。
其中电容采用变容二极管，通过控制二极管的电压来改变电容， 最终控制输出信号频率。
此方案器件比较简单，但是难以达到高精度的程控调节，而且稳定度不高。
方案二：采用FPGA 器件。
将某一标准正弦信号经过高速采样后送到外部存储器中储存好，然后用一个计数器产生地址读出存储器中的数据后送到D/A 转换器件中输出，可以通过改变计数器的参数，改变地址信号，实现，也可以通过处理数据改变信号的幅度。
但是此方案的输出波形受时钟影响较大，且不易于控制步进和进行功能扩展。
方案三：采用直接频率合成集成芯片AD9851。
AD9851是AD 公司生产的DDS 芯片，带并行和串行加载方式，AD9851 内含可编程DDS 系统和高速比较器,能实现全数字编程控制的频率合成。
正弦信号发生器实验报告
正弦信号发生器实验报告引言本实验旨在设计并构建一个正弦信号发生器，用于产生具有特定频率和振幅的正弦波信号。
正弦信号在电子工程中具有广泛的应用，如通信系统、音频设备和信号处理等。
本实验将介绍设计思路、所需材料和步骤，以及实验结果和讨论。
设计思路为了设计一个正弦信号发生器，我们需要以下主要组件：1.振荡电路：产生正弦波信号的核心部分。
2.振幅调节电路：用于控制输出信号的振幅。
3.频率调节电路：用于控制输出信号的频率。
我们将使用基本的集成电路和电子元件来实现这些功能。
接下来，我们将逐步说明每个组件的设计和实现。
所需材料在开始实验之前，我们需要准备以下材料和工具：1.集成电路：例如操作放大器（Op-amp）。
2.电容器和电阻器：用于构建振荡电路和调节电路。
3.面包板：用于连接电子元件。
4.电源：为电路提供所需的电能。
5.示波器：用于测量信号的振幅和频率。
实验步骤1.第一步：振荡电路设计和构建–选择一个合适的振荡电路拓扑，如RC振荡电路。
–计算并选择所需的电容器和电阻器数值。
–使用面包板将电容器、电阻器和集成电路连接起来。
2.第二步：振幅调节电路设计和构建–选择一个合适的振幅调节电路拓扑，如非反相放大器。
–根据需要的振幅范围计算并选择所需的电阻器数值。
–使用面包板将电阻器和集成电路连接起来。
3.第三步：频率调节电路设计和构建–选择一个合适的频率调节电路拓扑，如电阻-电容调谐电路。
–根据需要的频率范围计算并选择所需的电容器和电阻器数值。
–使用面包板将电容器、电阻器和集成电路连接起来。
4.第四步：电源和示波器连接–将电源连接到电路以提供所需的电能。
–将示波器连接到电路以测量输出信号的振幅和频率。
5.第五步：实验验证和调试–打开电源，并使用示波器观察输出信号。
–调节振幅和频率调节电路，验证是否可以在所需范围内调节信号的振幅和频率。
实验结果和讨论经过实验验证和调试，我们成功设计和构建了一个正弦信号发生器。
该信号发生器能够在所需的频率范围内产生具有可调节振幅的正弦波信号。
信号发生器
摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域都有着广泛的应用。
在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用。
目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，这种模拟信号发生器用于低频信号输出各种三角函数波形曲线。
函数信号发生器的频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中都有十分广泛的用途。
除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。
本文以TMS320C5402芯片为核心，目的在于设计出一个可以输出幅度可调、频率可调的正弦信号发生器。
该信号发生器的正弦信号幅值、电压和频率均可通过DSP内的程序来控制,而且使用方便，并在CCS集成开发环境下运行，通过CCS 提供的图形显示窗口观察输出的正弦信号波形和频谱图。
关键字：正弦信号发生器；TMS320VC5402；CCS目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3国内外现状及水平 (2)1.4课题研究内容 (2)第2章系统设计原理 (3)2.1数字振荡器原理 (3)2.2正弦波信号发生器的设计和实现 (5)2.3系统程序流程图 (11)第3章系统硬件组成 (13)3.1DSP的介绍 (13)3.2D/A的转换 (14)3.3仿真设计 (15)第4章总结与致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)第1章绪论1.1 课题来源我们已经进入了高速发展的信息时代，信号发生器被广泛地应用于生产的各个领域。
例如在通信、广播和电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波是载波，把音频、视频信号或脉冲信号运载出去就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内也同样有着举足轻重的地位。
随着电子技术的发展，电路测试对信号发生器的要求已经越来越高。
正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。
信号发生器的分类
信号发生器的分类信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。
所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。
信号发生器的分类1、正弦信号发生器正弦信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。
按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。
2、低频信号发生器包括音频（200～20000赫）和视频（1赫～10兆赫）范围的正弦波发生器。
主振级一般用RC式振荡器，也可用差频振荡器。
为便于测试系统的频率特性，要求输出幅频特性平和波形失真小。
3、高频信号发生器频率为100千赫～30兆赫的高频、30～300兆赫的甚高频信号发生器，一般采用LC调谐式振荡器，频率可由调谐电容器的度盘刻度读出，主要用途是测量各种接收机的技术指标，输出信号可用内部或外加的低频正弦信号调幅或调频，使输出载频电压能够衰减到1微伏以下，高频信号发生器的输出信号电平能准确读数，所加的调幅度或频偏也能用电表读出。
此外，仪器还有防止信号泄漏的良好屏蔽。
4、微波信号发生器从分米波直到毫米波波段的信号发生器，信号通常由带分布参数谐振腔的超高频三极管和反射速调管产生，但有逐渐被微波晶体管、场效应管和耿氏二极管等固体器件取代的趋势，仪器一般靠机械调谐腔体来改变频率，每台可覆盖一个倍频程左右，由腔体耦合出的信号功率一般可达10毫瓦以上，简易信号源只要求能加1000赫方波调幅，而标准信号发生器则能将输出基准电平调节到1毫瓦，再从后随衰减器读出信号电平的分贝毫瓦值；还必须有内部或外加矩形脉冲调幅，以便测试雷达等接收机。
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学号：**********西北农林科技大学电子技术课程设计报告题目：正弦信号发生器(幅值频率可调)学院(系)：机械与电子工程学院专业年级：学生姓名：指导教师：完成日期： 2013年7月3日目录1. 设计的任务与要求............................................................. - 2 -1.1 课题要求................................................................ - 2 -1.2具体要求................................................................. - 2 -1.3课题摘要：............................................................... - 2 -1.4设计步骤：............................................................... - 2 -2. 设计方案确定................................................................. - 3 -3. 硬件电路设计................................................................. - 4 -3.1整体电路框图............................................................. - 4 -3.2 主要元器件介绍.......................................................... - 4 -3.2.1 NE555芯片......................................................... - 4 -3.2.2 555定时器接成多谐振荡器.......................................... - 6 -3.2.3 NE5532P芯片....................................................... - 6 -3.3 整体电路设计............................................................ - 7 -3.4分立电路的设计及元件参数的选取及计算..................................... - 8 -3.4.1 555多谐振荡电路.................................................. - 8 -3.4.2带通滤波电路....................................................... - 8 -3.4.3反向比例运算放大器................................................. - 9 -4.调试与仿真................................................................... - 10 -4.1使用的主要仪器和仪表.................................................... - 10 -4.2分立电路的仿真（仿真图、操作的步骤、方法和结果）........................ - 10 -4.2.1 仿真图........................................................... - 10 -4.2.2仿真结果.......................................................... - 10 -4.3调试电路的方法和技巧：.................................................. - 12 -5. 总结........................................................................ - 13 -6. 参考文献.................................................................... - 15 - 附录一......................................................................... - 16 -1.元器件清单............................................................... - 16 -2.电路原理图............................................................... - 17 -3.PCB封装图................................................................ - 18 -4.3D效果图................................................................. - 21 -1. 设计的任务与要求1.1 课题要求:设计一个频率幅值可调的正弦信号发生器1.2具体要求：1.利用振荡电路产生正弦信号，要求有可调参数用以修改频率2.利用放大电路控制输出信号振幅。
1.3课题摘要：本次课程设计所设计的正弦信号发生器所使用的方法是由方波经滤波器产生正弦信号。
方波信号由555数字芯片所组成的多谐振荡器所产生，其中调节多谐振荡器中的滑动变阻器便可产生出所需要的信号的频率，经过带通滤波器滤除杂波成分，再经过放大倍数可调的运算放大器，便可产生出所需的幅值可调的正弦波。
本次设计的信号发生器制作成本不高，电路简单，可以节约人力物力资源，还具有实际的应用价值。
1.4设计步骤：（1）利用555振荡器产生2.2KHZ—19.5KHZ 的方波信号，电位器R3的调节范围是：3.33%---100%，阻值是1KΩ—30KΩ。
（2）利用滤波电路或调谐电路产生稳定的2.2KHZ---6.2KHZ 的正弦波信号，电位器R3的调节范围是31.1%--100%，阻值为9.33KΩ—30KΩ。
（3）设计增益可调的放大器使输出信号幅值在0V~~~15V之间可调。
2. 设计方案确定方波信号的产生由555多谐振荡器经过周期性的振荡产生，滤波电路部分有三种方案：第一种是用低通滤波器产生正弦波，第二种是利用带通滤波器产生正弦波，第三种是利用调谐滤波电路来产生正弦波。
方案一：低通滤波器法：滤波电路由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，它的功能是通过从零到某一截止角频率的低频信号，而对大于截止频率的的所有频率给予衰减。
方案二：带通滤波器法：带通电路可以由低通电路和高通电路经串联组成，而高通滤波器可由低通滤波器中的R和C的位置互换而得到。
只要低通滤波器的截止角频率大于高通滤波器的截止角频率，两者覆盖的带同就提供了一个带带通响应。
方案三：利用调谐电路来产生正弦波信号，调谐电路中设计好LC振荡电路的振荡频率，当外加的频率和振荡电路的频率相同的时候，电路由于谐振，就可以通过LC振荡来把方波滤波成正弦波。
经综合比较，方案二的优点明显，本实验采用方案二。
由555多谐振荡器产生基频为2.2KHZ—20KHZ的方波信号的信号，如果需要一定频率成分的分量，则需要经过带通滤波器产生。
现在利用带通滤波器来产生3KHZ 的正弦波。
下面着重介绍用带通电路产生3KHZ的正弦波。
3. 硬件电路设计3.1整体电路框图3.2 主要元器件介绍 3.2.1 NE555芯片555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
其管脚图、内部功能框图、内部逻辑电路图及逻辑功能真值表如下图所示：图3-2 NE555各脚功能-管脚图555多谢振荡电路带通滤波电路反向运算放大电路示波器显示图3-1 正弦信号发生器设计整体框图图3-3 NE555内部功能框图图3-4 NE555内部逻辑电路图表3-1 555时基电路的功能表清零端高触发端TH低触发端Q 放电管T 功能0 x x 0 导通直接清零1 0 1 x 保持上一状态保持上一状态1 1 0 x 保持上一状态保持上一状态1 01 011导通截止置1清零3.2.2 555定时器接成多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。
在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。
两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。
多谐振荡器可用作方波发生器。
图 3-5 多谐振荡器和工作波形接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。
充电回路是CC—R1—R2— C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。
是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期 T=(R1+2R2)Cln23.2.3 NE5532P芯片芯片8脚和4脚分别接正负电源,一块集成芯片内包含有两片运放，即有两个输出脚，分别为1脚和7脚，两个同相输入端3脚和5脚和两个反向输入端2脚和6脚。
其极限参数如下：工作电压Min.(V):±3；工作电压Max.(V):±20；带宽GBW(典型值)(MHz):10；转换速率(典型值)(V/us):9；输入失调电压(25℃,Max.)(mV):4.0@±15 V；最大工作电流ID(mA):8；共模抑制比(Min.)(dB):100；电源供电方式:双。
本次利用NE5532接成带通滤波器里面的同相放大器和放大电路里面的反向放大器，可以只用两片NE5532，接电路时正负电源端公用，一个电路接1,2,3脚，另一个电路接5,6,7脚，这样可以节约成本。
3.3 整体电路设计本设计的整体电路图如图3-7所示。