EDA课程设计——函数信号发生器
EDA课程设计——函数信号发生器
实验报告
学院（系）
专业、班级
学生姓名
学号
小组其他队员：
指导教师
（1）实验要求
（2）总体设计思路
（3）程序仿真
（4）实验结果
（5）心得体会
一．实验要求
（1）利用VHDL语言设计一个多功能信号发生器，可以产生正弦波，三角波，锯齿波和方波的数字信号。
（2）焊接一个D/A转换器，对输出的数字信号转换成模拟信号并在示波器上产生波形。
（3）在电路板上可以对波形进行选择输出。
（4）在电路板上可以对波形的频率与幅度进行调节。
二．总体设计思路
信号发生器主要由分频，波形数据的产生，四选一多路选择，调幅和D/A转换五个部分组成。
总体框架图如下：
（1）分频
分频器是数字电路中最常用的电路之一，在FPGA的设计中也是使用效率非常高的基本设计。
实现的分频电路一般有两种方法：一是使用FPGA芯片内部提供的锁相环电路，如ALTERA提供的PLL（Phase Locked Loop），Xilinx提供的DLL（Delay Locked Loop）；二是使用硬件描述语言，如
VHDL、Verilog HDL等。
本次我们使用VHDL进行分频器设计，将奇数分频，和偶数分频结合起来，可以实现50%占空比任意正整数的分频。
分频器原理图：
在我们本次试验中的实现即为当按下按键时，频率自动减半。
如当输入为100MHZ，输出为50MHZ。
（2）信号的产生。
根据查找资料，我们最终确定了在QUARTUS中波形数据产生的方法，即利用地址信号发生器和LPM_ROM模块。
ROM 的地址信号发生器，有七位计数器担任。
LPM_ROM底层是FPGA 中的M4K等模块。
然后在VHDL顶层程序设计中将两部分调用从而实现信号的发生。
ROM中存放不同的初始化MIF文件（存放不同波形的数据）从而产生不同的波形。
信号产生模块：
信号产生RTL图：
此环节最重要的还有MIF文件的建立，经过查找资料，下载了MIFMAKER 2010软件，从而较为简单的产生了MIF文件。
MIF文件制作图：
多路选择器模块是实验模块之中最简单的模块，因为在上一
学期的EDA学习中曾经做过四路选择器模块。
此模块的基本四路是通过一个两位的输入信号s来决定输出的信号数据，例：s=00时，输出a；s=01输出b ；s=10时，输出c；s=11时，输出d。
多路选择器原理图：
（4）调幅。
调幅的思路基本上是运用乘法器来完成数据的翻倍从而达到幅度的变化。
因此此模块的完成最主要的任务是乘法器的实现。
本实验我们开始采用的乘法器是两个矢量类型的数据作为输入，一个是波形数据，另一个则为幅度的变化倍数（变化范围为1,2,3倍）。
如下图：
但后来在硬件上实现时倍数高时容易波形顶部容易产生失真，因此我们对此进行了改进，即将输入的两个八位矢量类型数据通过conv_integer函数产生整数数据，对整数数据进行小幅度乘除（如c=a*b/16），然后将整数数据通过conv_std_logic（c，8）函数转换成八位整数数据输出。
从而完成调幅的完美实现。
改进后如下图：
（5）D/A转换。
D/A转换是把数字信号转换为信息基本相同的模拟信号而设计的处理过程，大多数DA转换器由电阻阵列和放大器构成。
根据公式
u0=Rf(ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3+…)
计算出
R43=2*R44=4*R45=8*R46=16*R47=32*R48=64*R49=128*R50
R50=2*R42
因此可以选取
R40= R41= R42= 1kΩ R43= 256kΩ R44= 128kΩ R45=64ΩR46= 32kΩ R47= 16kΩ R48= 8kΩ R49= 4kΩ R50=2kΩ三．程序仿真
正弦波仿真：
三角波仿真：
锯齿波仿真：
方波仿真：
分频器仿真：
多路选择仿真：
乘法器仿真：
总电路仿真：
四．实验结果正弦波输出：
调频后：
调幅后：
三角波输出：
锯齿波输出：
方波输出：
实物图：
五．心得体会
本设计基于VHDL语言进行设计，利用FPGA芯片为主要芯片，在编程过程中分体现了进程的并行性，利用了五个基本的模块实现了上述的功能。
其实本实验的关键还是EDA软件QUARTUS II 的使用，在一开始的接触中，完全不知道本软件的使用方法，在经过一天的视频学习后，对此软件的使用有了较为初步的认识。
然后就是vhdl语
言的编写，由于本人的编程语言以前学的不是很好，因此只能一边参照课本一边进行语言的编写。
让我印象最深刻的就是分频器和乘法器的编写，分频器是我第一次编写的比较复杂的模块，实现的不理想，因此借用了网上查阅的资料。
乘法器的编写最初的思路有些偏差，在和组员的讨论中编写了更为理想的程序，这件事情让我感触很深，深刻的认识到了合作的重要性以及程序语言的乐趣，最终当波形通过配置在示波器上显示出来的时候，心里的感觉是无法言语的。
虽然自己完成的结果不是最好的，但我尽了自己的最大努力，我收获很大。
EDA技术与应用实践3.函数信号发生器
3 函数信号发生器的设计智能函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、锯齿波和方波等函数信号波形的电路和仪器，它与示波器、电压表、频率计等仪器一样，是最普通、最基本、应用最广泛的电子仪器之一，在电子技术实验、自动控制系统和其它科研领域，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。
3.1 设计要求设计一个智能函数信号发生器，能够以稳定的频率产生正弦波、三角波、锯齿波和方波，并能够通过按键选择输出4种不同种类的函数波形，同时具有系统复位功能。
3.2 设计方案智能函数信号发生器主要由两大部分电路组成：即函数信号发生电路和函数信号选择电路。
其中函数发生电路包括产生正弦波、三角波、锯齿波和方波4种不同函数波形的模块，如图 3 - 1所示。
开关SEL时钟CLK波形输出复位CLR图 3 - 1 函数信号发生器组成框图函数发生电路要产生4种不同的波形，因此要针对每种函数波形设计对应的电路模块。
虽然每个模块的输入和输出设置相同，但不同的函数发生模块对信号的处理方式不同。
对于三角波、锯齿波和方波3种比较规则的波形，可以用程序代码产生；而对于正弦波，则可以使用宏模块实现。
3.3 模块设计⒈正弦波产生模块正弦波的产生可用图 3 - 2所示电路实现，其中XHQ_Cout是LAM计数器，XHQ_ROM是只读存储器。
ROM中保存正弦波信号的数据，其地址由计数器XHQ_Cout提供；而XHQ_Cout是一个8位加法计数器。
在时钟信号的控制下，计数器输出q[7..0]在00000000-11111111范围内循环变化，使ROM 输出周期性变化的正弦波形信号数据。
为此需要先设计计数器XHQ_Cout和只读存储器XHQ_ROM。
图 3 - 2 正弦波产生原理图⑴定制LPM计数器①新建工程文件后，选择【Tools】 【MegaWizard Plug-In Manager…】菜单命令，在弹出的如图 3 - 3所示〖MegaWizard Plug-In Manager[page 1]〗对话框中单击按钮，接着弹出图 3 - 4所示〖MegaWizard Plug-In Manager[page 2a]〗对话框。
EDA课程设计(信号发生器)
课程设计报告2010 ～ 2011 学年第一学期设计题目：基于FPGA可调信号发生器学院：专业：课程名称： EDA原理与应用学生姓名：时间： 2011年1月指导教师：目录一、系统总体设计---------------------------------------------------------------------2二、系统功能模块设计---------------------------------------------------------------21、矩阵键盘模块------------------------------------------------------------32、频率显示模块-----------------------------------------------------------113、波形数据ROM初始化数据文件设计--------------------------------134、频率、幅度改变模块--------------------------------------------------145、DA转化模块-----------------------------------------------------------186、示波器检测-------------------------------------------------------------18三、结束语---------------------------------------------------------------------------191、矩阵键盘模块:矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键，这样键盘中按键的个数是4×4个。
这种行列式键盘结构能够有效地提高系统中I/O口的利用率。
eda信号发生器设计
目录摘要 (2)一、实验目的 (2)二、主要功能 (2)三、实验原理 (3)四、软件设计 (3)4.1、程序 (3)4.2、波形图 (4)五、引脚锁定后下载程序 (5)六、实验结果 (5)七、实训心得 (5)八、参考文献 (9)九、附录 (9)摘要信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
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泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器关键词：信号发生器；FPGA；Verilog HDL语言一、实验目的进一步巩固理论知识培养所学理论知识在实际中的应用能力：掌握EDA设计的一般方法；熟悉一种EDA软件，掌握一般EDA系统的调试方法：利用EDA软件设计一个电子技术综合问题，培养Verilog HDL编程；书写技术报告的能力，为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。
二、主要功能信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。
当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。
当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。
并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。
信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。
正弦信号是使用最广泛的测试信号。
eda课程信号发生器课程设计
eda课程信号发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解EDA课程中信号发生器的原理与功能，掌握相关电子元件的工作特性。
2. 学生能够掌握信号发生器的分类、特点及应用场景，了解各类信号发生器的优缺点。
3. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的信号发生器电路。
技能目标：1. 学生能够熟练运用EDA软件进行信号发生器电路的设计、仿真与调试。
2. 学生能够独立完成信号发生器的硬件搭建，并进行基本的性能测试。
3. 学生能够通过实际操作，提高动手实践能力，培养解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对电子工程的兴趣，激发创新意识，形成主动学习的习惯。
2. 学生能够培养团队协作精神，学会与他人沟通交流，共同解决问题。
3. 学生能够认识到信号发生器在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生，在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上，明确以上课程目标。
通过分解目标为具体的学习成果，使学生在掌握专业知识的同时，提高实践操作能力和团队协作能力，培养良好的情感态度价值观。
为后续的教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。
主要内容包括：1. 信号发生器原理与分类：讲解信号发生器的基本原理、功能及分类，重点介绍函数发生器、脉冲发生器等常见类型的工作原理及应用。
2. 电子元件特性分析：分析常用电子元件（如运放、晶体管、二极管等）在信号发生器中的作用，掌握其工作特性。
3. 信号发生器电路设计：根据实际需求，设计不同类型的信号发生器电路，分析电路性能，优化设计方案。
4. EDA软件应用：教授学生如何使用EDA软件进行信号发生器电路的设计、仿真与调试，提高实际操作能力。
5. 硬件搭建与性能测试：指导学生搭建信号发生器硬件电路，进行基本性能测试，分析测试结果，找出问题并解决。
教学内容安排如下：1. 第1周：信号发生器原理与分类，电子元件特性分析。
EDA课程设计---函数信号发生器的设计
摘要本说明书首先介绍了VHDL语言的特点及发展史；接着简要说明了D/A接口（函数发生器）的工作原理及设计思想和设计方案的确定；然后着重解释了使用VHDL语言设计D/A接口（函数发生器）的具体操作步骤及主要流程。
为了更加详细的解释清楚主要流程在本课程设计说明书中还附加了相应的图片。
最后还附加了实现设计的VHDL源程序。
关键词：VHDL D/A接口设计绪论EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。
EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。
EDA技术使设计者的工作仅局限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的实现，可以说EDA技术的产生与发展是电子设计技术的一个巨大进步。
EDA技术融合了众多电子设计技术和计算机辅助技术，使得它在现代电子学方面的应用越来越广泛，也成为电子、电气类大学生必须熟练掌握的一种设计工具。
硬件描述性语言HDL是EDA技术的重要组成部分，常见HDL的有VHDL、HDL、ABEL、Verilog、AHDL、SystemC等。
其中VHDL、Verilog在现在的EDA 设计中使用的最多，也拥有了几乎所有主流EDA工具的支持，而相对于其他语言VHDL更加完善。
VHDL是英文全名是VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language,是硬件描述语言的业界标准之一。
它作为一个规范语言和建模语言，具有与具体硬件电路无关及设计平台无关的特性，而且还有很强的电路行为描述和建模能力，能从多个层次的数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计的任务，提高了设计效率和可靠性。
课程设计函数发生器
1.引言1.1函数信号发生器的应用意义函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成电路。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用有集成运算放大器与晶体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。
具体方法是由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
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。
通过此次设计，我们能将理论知识很好的应用于实践，不仅巩固了书本上的理论知识，而且锻炼了我们独立查阅资料、设计电路、独立思考的能力1.2设计目的（1）能够根据功能要求查找相关的元器件的说明书。
（2）能够对元器件的说明书进行学习并掌握元器件的控制方法和时序要求。
（3）能够利用Multisim、protel仿真软件对电路进行仿真调试。
（4）能够按着规范的课程设计的格式完成课程设计报告。
1.3设计内容和要求设计一个函数发生器，能产生方波、三角波、正弦波信号。
用LED显示其频率和波形参数，播报其频率和波形参数。
信号频率可通过键盘输入并显示。
基本要求：1、输出频率范围：100HZ—1KHZ和1KHZ—10000HZ两档2、输出电压幅值可设，方波：VP-P=12V3、三角波：VP-P=1V4、正弦波：VP-P>1V整个控制电路在Multisim、Protel仿真软件中连接调示。
2.函数发生器的总方案及原理框图2.1 原理框图2.2 函数发生器的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
函数信号发生器课程设计报告
课程设计与实训报告——课程设计题目：设计和制作一函数信号发生器一、设计方案的选择1、方案一由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。
这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小①。
但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数，显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。
而这是电路所不希望的。
幅度稳定性难以达到要求。
而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。
2、方案二利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。
8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。
由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压u的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。
c8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。
另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。
该方案的特点是十分明显的：⑴线性良好、稳定性好；⑵频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。
综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。
二、函数发生器设计思路由ICL8038引脚图和功能表可以知道，使用ICL8038制作函数发生器，只需在外围搭建简单的电路，并且电路的组成不同可以实现不同的功能，如在4、5号脚上用分压式连接一个滑动变阻器，就可以实现对方波的脉宽、占空比的调节。
同样在7、8号脚上连接可变电阻就可以调节正弦波的频率，在1、12号脚上连接可变电阻可以对正弦波失真进行调节。
ICL8038供电电压，如采用单电源供电时，V+—GND的电压范围+10-+30V；采用双电源供电时，V+ —V-的电压可在±5-±15V内选取。
EDA课程设计智能函数发生器
EDA课程设计题目：智能函数发生器专业：通信工程班级：通信082姓名：谢振峰学号：0810920213一、设计题目：智能函数发生器设计一个智能函数发生器，能够产生递增、递减、方波、三角波、正弦波及及阶梯波波形，并可通过开关选择输出的波形。
二、设计目标：1)设计一个智能函数发生器，能够以稳定的频率发生递增斜波、递减斜波、三角波、梯形波，正弦波和方波。
2)设置一个波形选择输入信号，通过此改变该信号可以选择以上各种不同种类的输出函数波形，系统具有复位功能。
三、设计原理：1.原理图框图如下：图1、原理图框图2.原理图说明本设计采用VHDL语言和原理图设计结合的方法，首先用文本输入法设计了六个波形模块，分别为递增、递减、三角波、梯形、正弦波、方波模块，和一个选择模块。
然后进行原理图设计，将各波形模块与选择模块相应的引脚连接，从而完成智能函数发生器的设计。
四、设计内容：1)递增模块递增模块是用VHDL语言描述的递增函数，实体部分部分说明三个端口，两个输入端口时钟信号clk、复位信号rst和一个输出端口q。
设计思路为：通过设计一个中间变量从0x00到0xFF的递增赋值给输出信号q，从而实现递增数字信号的输出。
递增模块仿真图如下：图2、递增模块仿真图2)递减模块递减模块的实体包含时钟信号输入端口clk和复位信号端口rst，输出信号端口q。
设计思路为：通过设计一个中间变量从0xFF到0x00的递减赋值给输出信号q，从而实现递减数字信号的输出。
图3、递减模块仿真图3)三角波模块三角波模块的实体包含时钟信号输入端口clk和复位信号端口rst，输出信号端口q。
设计思路为：通过设计一个中间变量先从0x00递增到0x7F，然后从0x7F递减到0x00，将中间变量赋值给输出信号q，从而实现一个周期三角波形的输出。
三角波模块仿真图如下：图4、三角波模块仿真图4)阶梯波模块阶梯波模块的实体包含时钟信号输入端口clk和复位信号端口rst，输出信号端口q。
函数信号发生器课程设计
函数信号发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解函数信号发生器的基本原理，掌握其工作流程及各部分功能。
2. 学生能描述函数信号发生器产生的常见信号类型，如正弦波、方波、三角波等。
3. 学生能运用数学知识分析函数信号发生器产生的信号特点及其应用场景。
技能目标：1. 学生能正确操作函数信号发生器，进行信号生成、频率调节、幅度调节等基本操作。
2. 学生能运用函数信号发生器进行简单的信号实验，如叠加、调制等。
3. 学生能通过实验观察和分析信号波形，提高实验操作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术及信号处理领域的兴趣，激发学习热情。
2. 学生通过合作实验，培养团队协作能力和沟通能力。
3. 学生在学习过程中，树立正确的科学态度，认识到科学技术对社会发展的作用。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的电子技术基础知识和实验操作技能。
教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重培养学生的安全意识和实验素养。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电子电路设计和实验中。
二、教学内容1. 函数信号发生器原理介绍：包括振荡器、放大器、波形发生器等组成部分及其工作原理。
- 教材章节：第二章第三节“函数信号发生器的组成与原理”2. 常见信号类型及其特点：正弦波、方波、三角波、脉冲波等信号的数学描述和实际应用。
- 教材章节：第二章第四节“函数信号发生器的波形及其应用”3. 函数信号发生器操作与使用：基本操作方法、功能键的使用、频率和幅度的调节。
- 教材章节：第三章第一节“函数信号发生器的操作与使用”4. 实验教学：利用函数信号发生器进行信号叠加、调制等实验操作。
- 教材章节：第三章第二节“函数信号发生器实验”5. 信号分析与应用：分析实验中产生的信号波形，探讨其在电子技术领域的应用。
基于eda的智能函数发生器课程设计说明书 _大学论文
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