合成信号发生器
“积木法＂搭建高频合成信号发生器(2)
晶 体 ，所 以 Ｐ Ｌ 内 部 比较 频 率 为 １ ｋ ｚ Ｌ的 Ｏ Ｈ 。按 图 １ 的编 码 设 中 置 ，在振 荡 电感 Ｌ 取值 合 适 的情 况 下 ，Ｐ Ｌ ￣ｖ ｏ的输 出锁 定 Ｌ会 ｌ ｃ ｌ ， －
２ 串行输入型的Ｐ Ｌ ． Ｌ 芯片
在 不使 用单 片机 的 电路 设计 中 ，ＭＣ１ ５ ３ １ ￣疑 是 个非 常 ４ ６
好 的选 择 。但 并 法 实 Ｌ受
现 更高 精 度 的频 率控 制 ，在 与单 片 机连 接 时 ，则 会 占用 大量 宝 贵 的 接 口 。所 以 ，现 在 市 面 上常 见 的性 能 更 高 、更 强 的Ｐ Ｌ Ｌ 芯 片 都是 串行输 入 型 ， 比如 富 士通 的ＭＢ ０ 、ＭＢ ０ ，Ａ Ｉ １ ４ ５ １ ７ Ｄ的 ５ Ａ Ｆ １３ Ｄ ４ 等 ，它们 的最 高工作 频率 都在 １ ｚ以上 ， Ｄ ４ 、Ａ Ｆ １６ １ １ ＧＨ
方式 ，可 以方 便地使 用拨码 开关进 行频 率控 制。ＭＣ ５ 的最 １ １３ ４ ６
图２ ＭＢ ５ ７ 用电路 １０ 应
高工作频率 为３ ＭＨ ５ ＇ ０ ｚ（ｖ￣电），当 电源 电压 为９ ￣ ，最高工作 ｆ ｖ１ ， 频 率可提高 ￣８ Ｍ ｚ ＿０ Ｈ 。图１ 它与本系列 的Ｍ ６ ８ 是 Ｃ１４ 构成 的一个 完
…
作
●
◎ 金 宏侮
‘ ‘ 积木法＂搭建 器７ 镪个 合者 准３积．中号 备块为高 成继 ｉ我这 频信续 鞠 木本 ．发 期笔生
为 大家 介 绍后 续 的 积 木 ’ ｏ
高频 合成 信 号 发 生器 （ ２）
Ｐ Ｌ （ 相环 ）频率 合成 器的 实际组 成有 多种方 式 ，工作 原 Ｌ 锁 理 也颇为 复杂 ，并且 在 《 线 电》 杂志及诸 多普及 书刊 中早有介 无 绍 ，这 里我们 从实 用 角度 出发 ，仅 以Ｄ 实践 中最 常 用到 的几 种 Ｉ Ｙ
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（直接数字频率合成）信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。
本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。
一、设计原理：DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术，其核心是数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）。
DDS信号发生器通过频率控制字（FTW）和相位控制字（PTW）控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。
在DDS芯片中，数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号，进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。
二、关键技术：1.高精度的频率合成：DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。
此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。
分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力，通常用位数来表示。
较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。
相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关，较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。
2.高动态范围的输出：DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。
此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。
动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。
频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围，幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。
通过优化DDS芯片的设计，可以提高输出的动态范围。
3.高速的输出信号更新：DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。
通常，DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。
高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。
三、性能评估：DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。
频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性，通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。
相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数，使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。
QF1480型合成信号发生器
一
0 3
d
B c
,
杂散 (
1d 3 Bm
,
电源
17 k g
A C 2 2 0v 士 1 0 %
:
,
5 0H z 士 5% 24 4 只 573 ( mm )
,
尺寸 及质量
:
44 0 x
约
输 出 电 平 范 围及 精 度
士 1 sdB
.
一 12 7
一十
参 考价
:
385 00
元
单位 名 称 前锋 电子 股份 有限 公 司 地 经 理 关克立
。 。
调 频 特性
、
(三
位数 显
:
10 H
一
主 要 用 于通 讯 广播 雷 达 电视
。
、
、
、
g kH
z
无 线 电监 测 和计 量 主要 技 术指标 频率范 围 辩率
10 H:
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尤其 是 用 于 自动化测 试 系
:
精度 幅 <
l
:
士 7%
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:
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z
1%
HD )
z
,
伴 随调
o
a、 ,
% 调 制频 率
U H
F
全频 段
、
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并具 有 调制 功 能全 调制 失
,
士 ( 2 % +
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设置 值 x
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6 位 微机 与 I E 真 小 内装 1
,
,
EE
一
4
8 接 口相兼
、 、
:
1
合成信号发生器PPT培训课件
THANKS.
合成信号发生器的应用领域
通信领域
合成信号发生器广泛应用于通信领域，如无线通信、卫星 通信、光纤通信等，用于产生和测试各种通信信号。
雷达领域
雷达系统需要高精度和高稳定性的频率源，合成信号发生 器可以提供这样的频率源，用于雷达信号的产生和测试。
电子战领域
在电子战中，需要产生各种复杂的干扰信号和诱饵信号， 合成信号发生器可以用于产生这些信号，提高电子战系统 的作战能力。
合成信号发生器ppt培 训课件
目 录
• 合成信号发生器简介 • 合成信号发生器的种类和特点 • 合成信号发生器的使用方法 • 合成信号发生器的常见问题及解决方案 • 合成信号发生器的未来发展
合成信号发生器简介
01
合成信号发生器的定义
01
合成信号发生器是一种电子设备 ，能够产生具有特定频率、幅度 和波形的高频信号。
缺点
结构复杂，成本较高。
混合信号发生器
优点
频率调整精度高，输出信号质量 高，结构相对简单。
缺点
成本较高，需要同时考虑模拟和 数字电路的设计和调试。
各种合成信号发生器的比较
比较不同类型合成信号发生器的 性能指标，如频率范围、输出信
号质量、稳定性、成本等。
分析不同应用场景下适合使用的 合成信号发生器类型。
确保合成信号发生器的频率和 幅度精度满足测试要求。
频率范围
根据需要选择合适的频率范围， 如低频、中频或高频。
波形选择
选择所需的波形类型，如正弦 波、方波、三角波等。
其他参数
根据实际需求，设置其他相关 参数，如占空比、脉冲宽度等。
合成信号发生器的维护和保养
定期清洁
定期清洁合成信号发生 器的外壳表面和散热器， 以确保良好的散热效果。
EE1411合成函数信号发生器
F0:3.000000MHz
此时可以按 数字 键和 频率单位 键修改载频频率
注意：三角波、锯齿波没有此种模式
在使用按键的第二功能时需要按住复用键不放然后再按 需要的功能键。 需要的功能键。 以上表示第二功能 第二功能时用 复用键 + 功能键 表示。 第二功能 辅助功能的使用必须在特定的状态下 特定的状态下才能使用 辅助功能 特定的状态下
十、三角波线性度：优于1%(≤50kHz)，优于2% （>50kHz）（主函数） 十一、内部扫频：线性，满量程扫频，扫描时间从10mS ~ 5S(不考核) 十二、调制特性： 内部调制 频率：1kHz±1Hz，调制度可调 外调制（典型参数） AM：正弦波，输入1.8Vpp，频率<10kHz，（调 制度可调） FM：正弦波，输入1.8Vpp，频率<30kHz，（调制 度可调）
外 入 输 偏 差 调 电 制 平
SYN输 出
波 产 电 形 生 路 DDS核 （ ）
变 电 换 路 (CPLD核 )
输 电 及 出 路 保 电 护 路 微 调
函 输 数 出
50Hz 输 出 键 及 盘 显 电 示 路 控 电 制 路 （ 片 ） 单 机 接 电 口 路 G P-IB 50Hz 产 电 生 路 选 ） （ 件
FSK、BPSK、BURST：输入脉冲波，TTL电平， 频率<30kHz 调幅深度：0~110%可调（10Vpp，≦1kHz调制频率） 0~30%可调（10Vpp，≦10kHz调制频率） 调频频偏：0~>10%可调(<30kHz调制频率) FSK：全频段设置 BPSK：0~360度设置 BURST： 内部任意脉冲频率，1-15个输出脉冲 内触发： 按键单次触发 外触发： 单次或连续触发，外输入频率必须小于内部脉 冲频率的50倍以上（占空比50%±10%）
合成信号发生器设计毕业论文
摘要随着数字集成电路、微电子技术和EDA 技术的深入研究，现代频率合成技术具有很大研究性。
根据题目要求，我们以单片机LM3S811为核心，辅以必要的模拟电路，设计合成信号发生器。
该系统主要由LM3S811单片机、方波发生器、分频电路、滤波电路、调理电路、加法电路等模块组成。
本系统采用TLC083芯片产生方波振荡电路，通过施密特触发器CD40106芯片进行波形变换后得到300KHz方波信号，经过30分频、10分频、6分频电路后得到10KHz、30KHz、50KHz信号，经过TLC04芯片进行滤波，得到相应频率但不同幅值的正弦信号，再通过由TLC085构成的调理电路对相位和幅度进行调节，最后通过加法电路将三路正弦信号合成近似方波和三角波。
测试表明，其结构紧凑，电路简单，可扩展性强，统功能完善，很好的实现了各项设计指标。
关键词：信号波形合成分频器滤波器AbstractAlong with the digital integrated circuits, microelectronics technology and EDA technology research, has great modern frequency synthesis technology research. According to the topic request, we LM3S811 as the core, with single-chip microcomputer with necessary analog circuits, design and synthesize signal generator. This system mainly consists of LM3S811 single-chip microcomputer and square-wave generator frequency circuit, filtering, points circuit and regulate circuit, addition circuit module. The system USES the TLC083 chip produce square-wave oscillating circuit, through CD40106 chips for waveform Schmitt toggle 300KHz square wave signal transformation, after get 30 points frequency, 10 points frequency, 6 points frequency circuit 10KHz, 30KHz, after we get TLC04 50KHz signals, after filtering, obtained corresponding chip frequency but different amplitude of the sine signals, then TLC085 constitute by the modulation circuit to phase and amplitude adjustment circuit will last through the addition of three road sine signal synthetic approximate square-wave and delta waves. Tests showed that the structure is compact, simple circuit, extensibility, perfect functions, ec well implemented the design indexes.Keywords：Signal waveform synthesis frequency divider filter摘要 (1)目录 (3)引言 (4)第一章系统总体设计和任务要求 (5)第二章方案论证与比较 (6)1.1系统设计方案： (6)第三章理论分析计算和器件选型 (7)第四章系统的硬件设计 (7)4.1方波振荡电路设计 (7)4.2无源滤波电路设计 (8)4.3峰值检波电路设计 (8)4.4加法电路设计 (9)第五章系统的软件设计 (9)5.1系统软件设计概括 (9)5.2软件设计流程图 (10)第六章系统测试及结论分析 (10)6.1测试仪器 (10)6.2测试方法 (10)6.3测试结果 (10)6.4测试结论分析 (11)第七章总结 (11)参考文献 (12)信号源是现代电子系统的重要组成部分，它在通信、测控、导航、雷达、医疗等众多领域都有着广泛的应用，而且信号源还可以作为现代电子产品设计和生产中的重要工具，其必须满足高精度、高速度、高分辨率、频率可调等许多要求。
第七章信号发生器
设R1＝R2＝R，C1=C2=C时，振荡频率为
f=
1
=
2 R1C1R2C2
1
2 RC
主振级
输出 放大器
W 电平调节
输出 衰减器
电压输出
功率 放大器
匹配 功率输出 变压器
电压表
K
主振级产生的正弦信号经连续衰减器W、电压放大器和输出 衰减器后直接作为信号发生器的一路输出，称电压输出。输出衰减 器可对输出的电压进行步进调节，通常采用电阻式衰减器。
二、正弦信号发生器的性能指标
正弦信号容易产生，容易描述，任何线性双端口网络的特性， 都需要用它对正弦信号的响应来表征，因而，正弦信号发生器几 乎渗透到所有的电子学实验及测量中，是最普通、应用最广泛的 一类信号发生器。
正弦信号发生器性能通常用频率特性、输出特性和调制特性 三大指标来评价。
二、正弦信号发生器的性能指标
信号频率在任意15分钟内所发生的最大变化；长期频率稳定度 定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号频率在任意3小 时内所发生的最大变化。
频率稳定度表达式为
fmax fmin10% 0
f0
没有足够的频率稳定度，就不可能保证测量结果有足够的准确 度。一般情况下，信号发生器的频率稳定度应比它的频率准确度 高1～2个数量级，
本节仅讨论PIN二极管调制器。
二、高频信号发生器组成原理
（二）调制------
流过PIN二极管的电流i与高频输人电压u之间又存在如下关系式
u1
i Ri
kr I f
u
若把高频输入电压u作为 载波信号电压，偏流If正比 于调制信号，则PIN可以实 现幅度调制。
（二）调制------
现代高频信号发生器基本上都是采用变容二极管调频电路。 图例如下：
2.4.2 频率合成式信号发生器
㈡ 锁相环的几种基本形式（混频式、倍频式、分频式）
1. 混频式锁相环
在简单锁相环 的基础上加入 一个混频器， 以及第二个输 入频率fi2。 石英振荡器
f i1
M
fo
VCO
j
内插振荡器
f i2 V2
V1 PD Vd
fo= fi1 + fi2
输出
标准频率fi1和VCO振荡频率fo 首先在混频器中混频。其差频信号|fo-fi1| 再加到相位比较器（PD）中与第二输入频率 fi2的信号鉴相。
2.4.2 频率合成式信号发生器
• • • • 引言 ㈠ 锁相环的基本工作原理 ㈡ 锁相环的几种基本形式 ㈢ 应用举例
要求：理解锁相环的基本原理及其基本的电路形式。
了解频率合成式信号发生器的基本工作原理。
引言
现代电子测量对信号源，即信号发生器的频率准确
度和频率稳定度要求愈来愈高。而由频率可变的LC或RC振
PD
fo
VCO
fo= N fi
输出
⑴ 脉冲控制环
与简单锁相环相比，只是把基准频率fi 变成一个窄脉冲以后，再加到 相位比较器与来自VCO的振荡频率进行相位比较。由于窄脉冲中包含了 基准频率fi 的各个高次谐波分量，这样，VCO就被锁定在基准信号的某 一高次谐波上，即当环路锁定后，
fo = N fi
N为正整数
按误差传递公式，有
fo = fi1+ fi2
则
fo = 2.34HZ+ 6HZ = 8.34HZ
输出频率稳定度
fo / fo≈3.5×10-6/日
可见，仍可达到10-6/日量级，即与基准频率同一量级。
2.倍频式锁相环
常用的倍频环有两种： 石英 脉冲控制环和数字环。 振荡器
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电子测量与仪器（第3版） 3. 间接锁相式频率合成法 （1）基本锁相环
电子工业出版社
进一步分析得知，因为晶振输出fi具有很高的频率稳定度， 而且基本锁相环始终满足fo=fi，亦即鉴相器两个输入信号的频率 相等，所以锁相环的输出fo具有与fi相同的高频率稳定度和极纯 的频谱。
电子测量与仪器（第3版） 3. 间接锁相式频率合成法
电子工业出版社
鉴相器即相位比较器，它对晶振输出信号fi和锁相环路输出 信号（即压控振荡器输出）fo的相位差ΔΦ进行比较，并输出与 ΔΦ成比例的电压的误差电压ud1。
环路滤波器用于滤除ud1中的高频成分及噪声，以使压控振 荡器的工作不受高频成分和噪声等的影响，提高锁相环路工作
稳定性。
压控振荡器在环路滤波器输出的误差电压ud2的控制下，不 断调整其振荡频率fo使fo更接近于fi，如此往复，直至fo=fi并锁定 此状态为止。
混频式：对输入信号频率进行加、减法运算的锁相环
当混频器工作于差频模式时，设混频器输出频率fm=fo－ fi2= fi1，则混频环输出频率fo=fi1＋fi2。当混频器工作于和频模 式时，因为混频器输出为fm=fo＋fi2，则fo=fi1－fi2。
电子测量与仪器（第3版）
3. 间接锁相式频率合成法
电子工业出版社
进行加、减、乘、除算术运算得到所需频率的方法。
直接模拟频率合成法：固定频率合成法、可变频率合成
法
（1）固定频率合成法
电子测量与仪器（第3版）理 1. 直接模拟频率合成法 （2）可变频率合成法 可变频率合成法可以根据需要选择各种输出频率，常见
的电路形式是连续混频分频电路。
电子测量与仪器（第3版）
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2.3 合成信号发生器
定义：用频率合成器代替主振级的正弦信号发生器。
频率合成器：以一个或几个高稳定度频率为基准，利用
频率合成技术进行频率合成的振荡器。
特点：频率合成器产生的信号具有很高的频率稳定度和
极纯的频谱。
电子测量与仪器（第3版）
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2.3.1 频率合成器的工作原理 频率合成：通过对一个或几个高稳定度频率进行加、减、
乘、除算术运算，得到一系列符合要求的频率。 频率合成方法：
✓直接合成 ➢ 直接模拟频率合成（DAFS）法 • 固定频率合成 • 可变频率合成 ➢ 直接数字频率合成（DDFS）法
✓间接合成
电子测量与仪器（第3版）
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2.3.1 频率合成器的工作原理 1. 直接模拟频率合成法
直接模拟频率合成（DAFS）法：利用倍频、分频、混频 及滤波技术，采用模拟电路实现对一个或多个基准频率
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（1）直接数字频率合成法
若K=2，则波形数据的读取周期为 ，输出波形的频率
fo2=2fo1；…… 相位步进码K的取值范围为（1~2n-2）（=2n-n~2n-2），则输
出信号的最低频率fomin、最高频率fomax、频率分辨率Δf（即两 个相邻频率之间的频率间隔）为
电子测量与仪器（第3版） 2. 直接数字频率合成法
（2）常用锁相环
分类：倍频式、分频式、混频式和组合式等。
4）组合式锁相环
定义：可以实现对输入信号频率的加、减、乘、除运算
的锁相环
当混频器工作于和频模式时，因为fi1=fd=(fo＋fi2)/N，所以 环路输出fo=Nfi1－fi2；当混频器工作于差频模式时，因为 fi1=fd=(fo－fi2)/N，所以环路输出fo=Nfi1＋fi2。
电子测量与仪器（第3版） 2. 直接数字频率合成法
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（1）直接数字频率合成法
存储波形数据的ROM（或RAM）地址为n位，==》
波形数据个数为2n个。相位步进码K=1，则输出一个周
期波形的波形数据读取时间为2nTc（Tc为时钟周期）， 即输出波形频率fo1为
电子测量与仪器（第3版）
2. 直接数字频率合成法
电子测量与仪器（第3版） 2. 直接数字频率合成法
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直接数字频率合成（DDFS）法：采用大规模集成电路与
计算机技术，对基准频率进行加、减、乘、除算术运算
得到所需的输出频率的方法。
直接数字频率合成法不仅可以给出不同频率的正弦波，
而且可以给出不同初相位的正弦波和各种任意波形。
（1）直接数字频率合成法
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（2）常用锁相环
在间接锁相式频率合成信号发生器中，需要采用不同形式的
锁相环，以便产生在一定频率范围内步进的或连续可调的输
出频率。
常用锁相环形式有倍频式、分频式、混频式和组合式等。
1）倍频式锁相环
倍频式锁相环：对输入信号频率进行乘法运算的锁相环
分类：脉冲式、数字式
电子测量与仪器（第3版） 3. 间接锁相式频率合成法
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（1）直接数字频率合成法
通过改变相位步进码K或时钟频率fc的方法可以调整输出 波形的频率，改变时钟频率时还可以调整输出波形的频率分
辨率。改换波形数据表则可以改变输出波形的类型。
电子测量与仪器（第3版） 2. 直接数字频率合成法
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（2）D/A变换器
D/A变换器（DAC）用于将数字信号变换为模拟信号。图
2.15为4位D/A变换器工作原理示意图，其中UREF是基准电压源， S0~S3是4个数位模拟开关，R、2R、4R、8R是4个呈倍数关系 的权电阻，A与权电阻一起构成加法器，电路输出为uO。
电子测量与仪器（第3版） 2. 直接数字频率合成法
（2）D/A变换器
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电子测量与仪器（第3版） 3. 间接锁相式频率合成法
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（2）常用锁相环
分类：倍频式、分频式、混频式和组合式等。
2）分频式锁相环
定义：对输入信号频率进行除法运算的锁相环。
分类：有脉冲式、数字式两种基本形式
电子测量与仪器（第3版）
3. 间接锁相式频率合成法
电子工业出版社
（2）常用锁相环
分类：倍频式、分频式、混频式和组合式等。
3）混频式锁相环
电子工业出版社
即间接锁相式频率合成法，又称为锁相合成法：利用锁
相环（PLL）的频率合成方法。
（1）基本锁相环
基本锁相环是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF，即
低通滤波器）、电压控制振荡器（VCO）和基准晶体振荡器
组成的一个相位闭环反馈控制系统。
电子测量与仪器（第3版） 3. 间接锁相式频率合成法 （1）基本锁相环