任意波形发生器方案
基于DSP技术的任意波形发生器的设计与实现
Um ax、U i m n、Qm ax、Qm i n。
对于Um ax、Um i n的整定,可参照当地的电网运行规程,设定合格电压的上下限。
例如:如果当地10k V的合格电压的范围为9.8~10.7kV,因此Um ax设定为10.7,Um i n设定为10.0,对于10k V因馈线长网损较大的特殊情况,可将Um i n适当增大。
4.1.2 无功Qm ax、Qm in的整定Qm ax与Qm i n的整定比较复杂,因为Q与负荷大小密切相关。
对于Qm ax、Qm i n的整定,应先根据当地电网对于功率因数的运行规定,确定COS m ax及CO S m i n。
例如: COS m ax规程允许0.98,COS m in规程允许0.9。
现假设对于一台两卷变压器,容量为50000kVA。
现考虑该台变压器运行在额定负荷的80%情况下,则可得出Qm ax及Qm i n在80%的额定负荷条件下的值:Qm ax=80%*S* (1-CO S m i n*COS m in=17436kV arQm i n=80%*S* (1-CO S m ax*COS m ax=7960k V ar因为负荷是变化的,因此Qm ax与Qm in随着不同的负荷变化而变化。
因此VQ C软件一般都要求分时段执行定值。
所以可根据当地的负荷变化规律,在不同的时段整定不同的Qm ax与Qm i n大小。
本装置有可分为5个时段。
4.2 投退一组并联电容器对电压的变化率 U确定投一组并联电容器对母线电压的影响,通常比较困难。
因为负荷受时间、季节的变化而不同,因此要精确整定是比较困难的。
可以利用综合自动化系统的遥测数据来确定此定值。
4.3 投一组并联电容器对无功的变化率对于一组并联电容器,其出厂铭牌都会注明其容量,例如对于某电容器组,其参数为5010k V ar,则其容量可直接作为投一组并联电容器对无功的变化大小,例如对于上述电容,则其对无功的变化率为5010k V ar。
基于FPGA的任意波形发生器设计
典型的模拟滤波器有巴特沃斯 (Butterworth) 滤波器、切比雪夫 (Chcbyshcv) 滤波器、贝塞尔(Scsscl) 滤波器和椭I 圜(Ellipsc) 滤波器。
这几种低通滤波器都有各自的幅频特性。通带与阻带之间称为过渡带，过渡 带越窄，说明滤波器的选择性越好。巴特沃斯滤波器的响应最为平坦，它的 通带内没有波纹，在靠近零频处，有最平坦通带，趋向阻带时衰减单调增大， 缺点是从通带到阻带的过渡带最宽，对于带外干扰信号的衰减作用最弱，过 渡带不够陡峭。切比雪夫滤波器在通带内衰减在零值和一个土限值之间做等 起伏变化，阻带内衰减单调增大，通带或组带有波动，但过渡带比较陡峭。 贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位持性。椭圆函数滤波器不仅通带内有 起伏，阻带内也有起伏，而且过渡带陡峭。
? 单片机主要完成以下三个方向的任务：
(1) 根据键盘设置的波形和频率，完成波形的选择、编辑，并产生相应的 频率控制字送FPGA 。
(2) 将输出信号的频率送数码管显示。
(3) 与USB 接口芯片实现USB 接口电路并与上位PC 机通信。
主要要完成的工作：
? 1）基于FPGA 的DDS 实现 首先熟悉Quartus II 开发环境，其次对确定FPGA
工艺，无需另行架构，波形稳定度与准确度都比较高，有 理想的波形质量。但是，专用的DDS 芯片的数据表都已 经固化在芯片里，因此对于不同的应用其灵活性相对较， 无法灵活的实现任意波形的输出，同时DDS 芯片加单片 机的设计模式使硬件电路相对复杂。
基于DDS技术选择的实施方案
? 方案二： 基于FPGA 实现DDS 功能，通过单片机实现控制。此方 案的核心在于FPGA 的设计实现逻辑功能，通过对存储器 查表后输出信号，由相连接的数模转换器转换为要求的波 形。单片机作为控制器，易于控制与调试。
高速任意波形发生器的设计
ｐ ｏ ｏ ａ ｏ ｈ ｅ ｅ ａｏ ａ ｅ ｎ ｄ ｇｔｌ ｆ ｑ ｅ ｃ ｙ ｔ ｅ ｉ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｈ ａ ｄ ｒ ｉｃ ｉ ｏ ｌ ｕ ｉ ｎ ｏｔ ｒ ｒ ｐ ｓ ｌ ｆｒ ｔ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｉ ｒ ｕ ｎ ｙ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｅ ｈ ｉｕ ． ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｒｕ ｔ ｆ ａｌ ｎ ｔ ａ ｄ ｓ ｆ ａ ｅ ｒ ｓ ｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｏ ｅ ｉ ｎ ｆｒ ＭＣＵ ａｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅａｌ ｈ ｒ ｐ ｓ ｌｉ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｏ ｔａ ｙ ｗ ｖ ｆｒ ，ａｅ ｙ ｓ ｒ ｄ ｗａ ｅ ｒ ｄ ｔ ｒ ｉｃ ｃｅ ｔ ｆ ｓ ｄ ａ ｅｏ ｍ ｓ ｆｌ —ｔ ｅ ｖ ｆ ｍ ａａ， ｉ ｉ ｅ ｏ ｏ ｓ ｌ ｌ ｃｒ ａ ｉ ｕ ｔ ｎ Ｏ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒ ｉ ａ ｄ Ｓ ｎ，ａ ｄ ｔｕ ｆ ｉｈ ｐ ａ ｔ ａ ａｕ ｓ ｍｐ ｉ ｃｃ ｎ ｈ ｓｏ ｇ ｒｃ ｉ ｌ ｌ ｅ ． ｈ ｃ ｖ
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dds任意波形发生器设计.
目录1.1 DDS的基本结构 (2)1.2 DDS的工作特点 (4)1.3 DDS的技术指标 (5)1.4实现方案 (7)1．5硬件结构说明 (7)1.6设计过程 (8)1.7频率测量 (18)1.8误差与杂散分析 (19)DDS(Direct Digital Synthesis)的概念首先由美国学者J．Tierncy,C．M．Radar和B．Gold在1971年提出，但限于当时的技术和工艺水平，DDS技术仅仅限于理论研究，而没有应用到实际中去。
近20年来，随着VLSI(Very Large Scale Integration)，FPGA(Field Programmable Gates Array)以及DSP(Digital Signal Processing)的发展，这种结构独特的频率合成技术得到了飞速发展。
目前该技术已经被广泛用于接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统等相关领域中。
1.1 DDS的基本结构DDS(Direct Digital Synthesis)技术设计思想是基于数值计算信号波形的抽样值来实现频率合成的。
它包括数字器件与模拟器件两部分，主要有相位累加器、ROM波形查询表、数模转换器组成。
其基本框图如下。
(1)相位累加器是DDS的核心部分。
一般是由数字全加器和数字寄存器组成，实现相位累加。
如下图所示。
一般DDS的累加器都采用二进制，线性数字信号通过相位累加器实现逐级的累加。
假设累加器字长为N，频率控制字为K，控制时钟频率为f c，系统在同一个时钟下工作，每个时钟周期加法器做一次累加计算。
因为累加器的满偏是2N，所以累加一次，相当于做一次2N模的运算。
得到的和作为相位值。
(2)波形函数存储在ROM中。
根据累加器输出的相位值，作为地址，寻找存储在ROM中的波形函数的幅度量化值，完成相位到幅值的转换，输出相对应的序列。
(3)数模转换器DAC是DDS中的重要部分。
经过查表以后得到的是离散的脉冲信号，通过数模转换器将转换成为连续平滑的信号。
任意波形发生器方案
任意波形发生器的设计方案12电信1 张晓航 1200301108 一，选择课题：电子测量仪器设计——任意波形发生器设计二，设计要求：能产生方波、三角波、正弦波、锯齿波信号。
主要技术指标：(1)输出频率范围100HZ~1KHZ、1~10KHZ(2)输出电压：方波UPP=6V，三角波UPP=6V，正弦波UPP>1V，锯齿波UPP=6V。
三，仪器仪表清单：1．直流稳压电源 1台 2．双踪示波器 2台3．运放741（LM324n）*3 4.二极管 1N4154*2 1N4680*25．电位器50K*2 1K*1 6．电容1μF 47nF *17．电阻 100k 10k 5k 3k 4k 96k若干 8．面包板 1块9．剪刀１把 10．仪器探头线 2根11．电源线若干四，设计考虑因素：信号发生器可以通过多种方法设计产生，但是考虑到如果使用芯片去完成可能所需要的成本比较高，但如果用单片机等则设计太复杂，还需要嵌入相应代码，有点大材小用，综合多方面的因素考虑该方案是可行性比较高，性价比比较高的一种方案，同时，能够让我对于一些专业基础知识有了更深的了解。
元器件可重复利用，符合现在可持续发展的绿色思想。
该电路具有结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，对原器件要求不高，且成本低廉、调整方便.五，函数发生器的总方案：为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波（锯齿波）—正弦波函数发生器的设计方法。
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：函数发生器电路组成框图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。
任意波形发生器设计
任意波形发生器设计一、设计目标和需求分析在进行任意波形发生器设计之前，首先需要明确设计目标和需求。
根据实际应用需求，我们需要设计一种具有以下特点的任意波形发生器：1.多种波形形状：能够产生包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形形状的输出信号。
2.高精度输出：能够提供稳定、精确的波形输出，满足对波形频率、幅度、相位等参数的要求。
3.宽频率范围：能够在较宽的频率范围内产生波形信号，适应不同应用场景的需求。
4.灵活性和操作便捷：具备灵活的参数调节和操作界面，方便用户配置所需波形信号。
二、电路设计和构成基于以上需求，我们可以采用数字/模拟混合电路来设计任意波形发生器。
整体电路结构包括信号发生器、波形调节电路、滤波器、放大器和输出接口等几大部分。
1.信号发生器：信号发生器是生成基本信号的核心部分。
可以采用数字逻辑电路，通过编程控制产生不同形状的基本波形，例如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
可以使用存储器来存储基本波形的采样点，并通过数字模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号。
2.波形调节电路：波形调节电路用于调整波形的频率、幅度和相位等参数。
通过调整振荡电路中的电阻、电容或电感等元件，实现对基本波形的变换和调节。
可以设计多种电路模块来完成这一任务，例如可变电容二极管电路、可调电阻电路等。
3.滤波器：滤波器用于对产生的波形信号进行滤波处理，除去高频或低频的杂散分量，保留所需频率范围内的信号。
可以采用各种类型的滤波器电路，例如RC滤波器、有源滤波器或数字滤波器等。
4.放大器：放大器用于增强波形信号的幅度，确保输出的信号具备足够的驱动能力，可以驱动接收端电路。
可以采用运放等放大电路，根据需要选择合适的增益。
5.输出接口：输出接口用于将产生的波形信号输出给外部设备。
可以设计多种类型的输出接口，例如模拟输出接口（BNC接口）、数字输出接口（USB接口）等，方便用户接入不同类型的设备。
三、实现方法和关键技术在设计任意波形发生器时，需要考虑以下关键技术和实现方法：1.数字信号处理技术：通过数字信号处理技术，实现对基本波形的生成、存储和输出。
频率可变的任意波形发生器的设计
深圳大学实验报告课程名称：Verilog数字系统设计教程实验工程名称：频率可变任意波形发生器的设计学院：电子科学与技术专业：微电子指导教师：刘春平报告人：潘志钟学号： 2007160051班级： 07级微电1班实验时间：2009-12-8 ~ 2010-1-11实验报告提交时间：2010-1-4教务处制（·····这里可加前言摘要之类的东西····自己想来写···）1设计原理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。
直接数字频率合成技术(DDS )是一种以采样定理为基础的全数字化频率合成波形的方法。
DDS 频率合成器主要由频率寄存器、相位寄存器(需要时可加入)、相位累加器、波形存储表(ROM ),DAC 转换器和模拟低通滤波器(LPF )等组成。
在系统时钟(SYSCLK )输入一定的情况下,频率寄存器中的频率控制字决定系统输出频率,而相位累加器的位数决定了系统频率分辨率。
总体设计方案及其原理说明：图 1-1 系统总体设计方案相位累加器由N 位加法器和N 位累加寄存器级联而成。
每当系统时钟SYSCLK 产生一个上升沿,N位加法器将频率寄存器中的频率控制字(FREQDAT A)与上一个系统时钟累加寄存器输出的累加相位数据相加,相加后的结果送累加寄存器。
这样在系统时钟的作用下,不断对频率控制字进行线性相位累加,相位累加器的溢出率就是DDS任意波形发生器的输出频率。
2设计与实现实际上DDS就是通过改变地址增量来达到控制输出频率的目的,而波形存储器(ROM)是以相位为地址,存有一个或多个按相位划分幅值的波形幅度信息。
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（数模转换在这里不作要求）。
DDS任意波形发生器
基于DDS技术的任意波形发生器研究与设计1 DDS概述1．1 DDS基本原理直接数字合成技术(Direet Digital Synthesis，简称DDS)是建立在采样定理基础上，首先对需要产生的波形进行采样，将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后通过查表读取数据，再经D／A转换器转换为模拟量，将保存的波形重新合成出来。
DDS基本原理框图如图1所示。
由图l看出，除了滤波器(LPF)之外，DDS系统都是以数字集成电路实现，因此DDS 系统易于集成和小型化。
DDS系统的参考时钟源通常是一个具有高稳定性的晶体振荡器，整个系统的各个组成部分提供同步时钟。
频率字(FSW)实际上是相位增量值(二进制编码)，作为相位累加器的累加值。
相位累加器在每一个参考时钟脉冲输入时，累加一次频率字，其输出相应增加一个步长的相位增量。
由于相位累加器的输出连接在波形存储器(ROM)的地址线上，因此其输出的改变就相当于查表。
这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出。
ROM的输出送到D／A转换器，经D／A转换器转换成模拟量输出。
1．2 DDS的基本参数及其计算在系统时钟脉冲的作用下，相位累加器不停累加，即不停查表，把波形数据送到D／A 转换器转换成模拟量输出，从而合成波形。
滤波器则进一步平滑D／A转换器输出的近似正弦波的锯齿阶梯波，同时衰减不必要的杂散信号。
设频率字(FSW)的值为d，系统时钟频率为f，相位累加器的字长为N，则系统的输出频率为：2 任意波形发生器的设计方案基于DDS技术的任意波形发生器主要由微处理器控制模块、键盘与显示模块、DDS通道的FPGA实现模块、D／A转换模块以及滤波器模块组成。
同时片外扩展了4 KB程序存储器SRAM和6 KB数据存储器ROM，分别用于存储波形抽样数据和3种标准输出波形抽样数据。
本系统设计原理如图2所示。
2．1 微处理器控制模块采用AT89C5l单片机完成数据处理和控制其他电路工作。
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任意波形发生器的设计方案
12电信1 张晓航 1200301108 一，选择课题：
电子测量仪器设计——任意波形发生器设计
二，设计要求：
能产生方波、三角波、正弦波、锯齿波信号。
主要技术指标：
(1)输出频率范围100HZ~1KHZ、1~10KHZ
(2)输出电压：方波UPP=6V，三角波UPP=6V，正弦波UPP>1V，锯齿波UPP=6V。
三，仪器仪表清单：
1．直流稳压电源 1台 2．双踪示波器 2台
3．运放741（LM324n）*3 4.二极管 1N4154*2 1N4680*2
5．电位器50K*2 1K*1 6．电容1μF 47nF *1
7．电阻 100k 10k 5k 3k 4k 96k若干 8．面包板 1块
9．剪刀１把 10．仪器探头线 2根
11．电源线若干
四，设计考虑因素：
信号发生器可以通过多种方法设计产生，但是考虑到如果使用芯片去完成可能所需要的成本比较高，但如果用单片机等则设计太复杂，还需要嵌入相应代码，有点大材小用，综合多方面的因素考虑该方案是可行性比较高，性价比比较高的一种方案，同时，能够让我对于一些专业基础知识有了更深的了解。
元器件可重复利用，符合现在可持续发展的绿色思想。
该电路具有结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，对原器件要求不高，且成本低廉、调整方便.
五，函数发生器的总方案：
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波（锯齿波）—正弦波函数发生器的设计方法。
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：
函数发生器电路组成框图
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。
方波、三角波、正弦波、锯齿波信号发生器的原理框图六，模拟仿真：
Multisim 12中电路仿真。