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EDA实验-正弦波信号发生器设计
实验八正弦信号发生器的设计一、实验目的1、学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器。
2、掌握FPGA对D/A的接口和控制技术,学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。
二、实验仪器PC机、EDA实验箱一台Quartus II 6.0软件三、实验原理如实验图所示，完整的波形发生器由4部分组成：• FPGA中的波形发生器控制电路,它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM 发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率,而当以周期性时变方式扫描输出地址时,则模拟输出波形为扫频信号。
•波形数据ROM中存有发生器的波形数据,如正弦波或三角波数据。
当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快,则输出数据的速度越快，从而使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。
波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外面外接普通ROM;由逻辑方式在FPGA中实现（如例6）；或由FPGA中的EAB模块担当,如利用LPM_ROM实现。
相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快;第3种方式则兼顾了两方面的因素；• D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。
输出波形的频率上限与D/A器件的转换速度有重要关系,本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器,转换周期为1µs,其引脚信号以及与FPGA目标器件典型的接口方式如附图2—7所示。
其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）.DAC0832的引脚功能简述如下：•ILE(PIN 19）：数据锁存允许信号,高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
•WR1、WR2(PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。
•XFER（PIN 17)：数据传送控制信号,低电平有效。
•VREF(PIN 8）:基准电压，可正可负,－10V～＋10V.•RFB(PIN 9)：反馈电阻端。
VHDL语言正弦波信号发生器设计
AS正弦波信号发生器设计一、实验内容1•设计一正弦信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生正弦信号。
(ROM : 6位地址8位数据；要求使用两种方法：VHDL 编程和LPM)2•正弦信号六位地址数据128，140，153，165，177，188，199，209, 219，227,235, 241，246，250，253，255，255，254，252，248，244，238，231,223，214，204，194，183，171，159，147，134，121，109,96,84,72,61,51,41,32,24 ，17,11,7, 3 ，1，0，0，2，5,9，1420,28,36,46,56,67,78,90,102,115,127 。
二、实验原理正弦波信号发生器是由地址发生器和正弦波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。
1.地址发生器的原理地址发生器实质上就是计数器，ROM勺地址是6位数据，相当于64位循环计数器。
2•只读存储器ROM的设计(1)、VHDL编程的实现①基本原理：为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O相连，然后进行存储数据的读写操作。
②逻辑功能：地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。
addrp^O] data[7,.O] —rI II- Ii—en ■in st⑵、基于LPM宏功能模块的存储器的设计①LPM : Library of Parameterized Modules可参数化的宏功能模块库。
②Quartus II提供了丰富的LPM库，这些LPM函数均基于Altera器件的结构做了优化处理。
③在实际的工程中，设计者可以根据实际电路的设计需要，选择LPM库中适当的模块，并为其设置参数，以满足设计的要求，从而在设计中十分方便的调用优秀的电子工程技术人员的硬件设计成果。
1.基于VHDL S程的设计在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据系统框图如下：FPGA屢理框團2. 基于LPM宏功能模块的设计LPM宏功能具有丰富的由优秀的电子工程技术人员设计的硬件源代码可供调用，我们只需要调用其设计的模块并为其设计必要的参数即可。
演示文稿正弦波信号发生器制作ppt
当v0幅值较大时， D1或D2
导通，R’3减小，AV下降。
V0 幅值趋与稳定。
⑵.估算输出电压V0m (VD=0.6V)
稳幅时： AV 9.1K R3' 5.1K / 5.1K 3
R3' 1.1K
I
I 0.6V
1.1K
V0m
1.1K 5.1K 9.1K
15.3K 0.6V V0m 1.1K 5.1K 9.1K
Af
1
Rf R1
3
当电路达到稳定平衡状态时：
•
AV 3
•
FV
Vf Vo
路的稳幅过程
振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R1实现的。R1是正 温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压 升高，即温度升高，R1的阻值增加，负反馈增强，输出 幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系 数，应放置在Rf 的位置。
其反相输入端加信号ui，同相输入端加参 考电压(ur)。比较器一般是开环工作，其增 益很大。所以，当ui ＜ ur时，输出为 “高”；反之，当ui ＞ ur时，输出为 “低”。而当ui接近ur时，输出电平发生转 换，此刻同相端和反相端可看成“虚短 路”。其它时刻U+与U-可能差得很远(即 U+≠U-)。电压比较器的输入为模拟量，输 出为数字量(0或1)，可作为模拟和数字电 路的接口电路，也可作为一位模–数转换 器，在实际中有着广泛应用。
（优选）正弦波信号发生器制 作ppt
正弦波振荡电路的振荡条件
正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的 带选频网络的正反馈放大电路。
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•
•
•
•
→ X a X i X f
Xa X f
振荡条件
正弦波信号发生器的设计及电路图
正弦波信号发生器的设计及电路图正弦波信号发生器的设计结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
分析RC串并联选频网络的特性，根据正弦波振荡电路的两个条件，即振幅平衡与相位平衡，来选择合适的放大电路指标，来构成一个完整的振荡电路。
很多应用中都要用到范围可调的LC振荡器，它能够在电路输出负载变化时提供近似恒定的频率、几乎无谐波的输出。
电路必须提供足够的增益才能使低阻抗的LC电路起振，并调整振荡的幅度，以提高频率稳定性，减小THD（总谐波失真）。
1引言在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。
在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
可见，正弦波振荡电路在各个科学技术部门的应用是十分广泛的。
2正弦波振荡电路的振荡条件从结构上来看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
图1表示接成正反馈时，放大电路在输入信号某i=0时的方框图，改画一下，便得图2。
由图可知，如在放大电路的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号某a，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端（2端），得到反馈信号某f，如果某f与某a在大小和相位上一致，那么，就可以除去外接信号某a，而将1、2两端连接在一起（如图中的虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。
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66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
正弦波信号发生器制作..
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
单片机制作简易正弦波信号发生器(DAC0832)
调试时，电源的质量需要较高，不然的话，波形不易观察看清楚。
//河北工程大学信电学院自动化系//设计调试成功***************将DA输出的 0V ~ -5V范围扩展成 -5V ~ +5V范围，电路如下图：***************如若VO2输出更平滑一些，可以在VO2处接一个小电容，滤掉高频。
（一）过程分析计算如下：✧第一级运放出来的V o1=-N*V ref/256。
当V ref为+5V时，V o1=0~ -5V。
其中，V ref为参考电压，N为8位数字量输出到DAC0832✧并结合第二级运放，是否可以推出来如下式子：V o2=-(2*V o1+V ref)=-(2*-N*V ref/256+V ref)=-(-2N*V ref/256+V ref)=2N*V ref/256-V ref当参考电压V ref=5V时，V o2=10N/256-5。
由于要求输出的是正弦波xsinθ,幅值x不定，下面考虑幅值x分别取5和1的情况：●当输出波形为5 sinθ时：5 sinθ=V o2=2N*V ref/256-V ref=10N/256-5 //此时V ref=+5V得sinθ=2N/256-1●当输出波形为sinθ时：sinθ=V o2=2N*V ref/256-V ref=10N/256-5 //此时V ref=+5V得sinθ=10N/256-5最后可以考虑输出波形的频率问题。
例如要求输出特定频率的正弦波。
（二）针对输出的不同幅值波形✓当输出波形为5 sinθ时：得sinθ=2N/256-1这里我们要求进步为一度。
具体到进步大小，和内存RAM或者ROM有关，即和你存放数据表的空间有关。
放到哪个空间都可以。
（这里周期采样最多256个点，步数可以为1、2、5等，自己视情况而定，这里由于是360度，256个采样点，故步的大小360/256=1.4=△θ，由此算的前三个θ=0,1.4,2.8……,对应N为0x80,0x83,0x86……）通过sinθ的特征和计算部分数据发现规律：0~90度与90~180度大小是对称的；181~270度与270~359度是对称的。
自制高频正弦信号发生器
C 器 自制 电感 代替市 售 电感 ,也是 由于 我们需要 的 电感值 比 过在变容 二极管两 端并联 电容 改变L 回路 中 电容值 的方法 较特殊 ,难 以买到 .
电压控 制 ,所 以主 振频率可 以由运算放 大器 的输 出 电压调 但 对 于 没 有 硬 件 编
节. 程 基础 的朋友 来说 , 由 MC1 4 构成 的压控 振荡 器 ,虽 然实 现了输 出频率 这 远 不 如 使 用 拨 码 68 的大范 围可调 , 频率 稳定度 不高 , 一般 的 L 振 荡器一 开 关控 制来得 简单 . 但 与 C
为锁相环的频率步进间隔 (= / ' f R,f 为晶体振荡器给出 可 能额外 需要一 支专 用的 电感 电容 表 ,因 为一般 的万 用表
的频 率 ) ,P值 的大小是 由外置 分频器 芯片 本身决 定 的 ,比 很 可能测 不 了电感 值太 小 的电感 .如果想 要对 文 中芯片 数
如本例 所选 的MC105 其值 为 3 . 读者 可以按 照 自 己的 据有 更多 的了解 , 以访 问W W.l ts e t o 1, 2 2 可 W ad a h e. m或w w. la c w
组变容二极管的使用对改善 一 曲线的线性有很大帮助. '
二是锁 相环 电路 中低通滤 波器 的设 计 ,这 部分可 以参考 科
稳定 度不高 的输 出 通过环 路的 自动调整 使其被 输入 学 出版社 出版 的 ( 《 锁相环 ( L P L)电路设 计与应 用) 远坂 )(
正弦波信号发生器制作
正弦波信号发生器制作一、原理及工作方式1.参照信号源：可以使用晶体振荡器作为参照信号源，晶体振荡器的频率非常稳定，精度高，可以提供准确的参照频率。
2.振荡器：振荡器可以根据参照信号源产生一个与之匹配的频率信号，一般使用的是集成电路中的RC振荡器或LC振荡器。
3.滤波器：在振荡器输出的信号中含有很多谐波成分，需要通过滤波器去掉非基波的频率成分，使输出信号更接近理想的正弦波。
4.放大器：滤波器输出的信号还需要一定的放大才能达到输出阻抗。
正弦波信号发生器的工作方式一般分为模拟和数字两种。
模拟方式主要是通过电路实现信号的生成和放大，传统的信号发生器属于这种方式。
数字方式则是采用数字电路和数字信号处理器来实现信号的生成，这种方式可以实现更高精度和更多功能的信号发生器。
二、制作过程下面是一种基于模拟方式的正弦波信号发生器的制作过程。
1.选择元件：根据所需的频率范围选择适当的振荡器和滤波器，通常可以选择集成电路中的RC振荡器和LC滤波器。
同时还需要选择一款合适的放大器来放大滤波器输出的信号。
2.连接电路：按照电路原理图将选定的元件连接起来，根据元件的引脚和功能进行正确的连线。
3.调试：连接完成后，对电路进行调试。
首先需要确认参照信号源是否正常工作，然后调节振荡器的频率，观察信号的变化。
接下来调整滤波器的频率，使输出信号更接近理想正弦波。
最后调整放大器的放大倍数，使输出信号达到所需的幅度。
三、功能扩展除了基本的频率、幅度和相位调节之外，正弦波信号发生器还可以通过增加其他功能模块来实现更多的功能。
比如：1.频率计：增加频率计模块，可以实时测量输出信号的频率。
2.相位偏移：增加相位调节模块，可以实现对输出信号的相位进行调整。
3.数字控制：使用数字信号处理器来实现对信号发生器的数字控制，可以通过软件界面实现更加便捷的操作和参数调节。
4.波形选择：增加多种波形输出的功能，可以输出正弦波、方波、三角波等多种波形，满足不同实验的需求。