正弦波发生器设计与仿真
正弦信号发生器的设计实验报告(2013070619)
正弦信号发生器的设计
一、实验目的
1、进一步熟悉QuartusII软件的使用，掌握可编程器件的开发设计的过程。
2、掌握QuartusII中国宏模块的使用方法，重点是LMP_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。
3、进一步熟悉GW48-PK2 EDA实验系统。
二、实验内容
采用图形输入方法完成以下正弦信号发生器的设计。
其中6为二进制加法计数器采用兆功能库的arithmetic中的lpm_counter来实现。
ROM元件采用storage中的lpm_rom实现。
ROM数据表中的正弦信号为64字节。
操作如下：
1、新建工程文件，取名为SIN。
2、创建初始化文件，为SIN.mif。
3、建立LPM_ROM.
4、建立LPM_COUNTER文件
5、绘制电路图及编译
6、仿真波形的建立与存盘
7、仿真波形前的检查、仿真，检查结果
8、波形仿真前的检查，进行仿真，检查结果。
9、绑定管脚，进行仿真
10、下载程序，在实验箱上验证结果。
11、重复前面的步骤，设计多波形的信号发生器。
（老师对不起，由于我实验的照片找不到了，就借用了同学的多波形的图片。
）。
正弦波发生器的设计(完整版)实用资料
正弦波发生器的设计（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）电子技术课程设计报告题目：正弦波发生器的设计专业：XXXXXXXXXXXX班级：XXXXXXXXXXX学号：XXXXXXX姓名：XX指导教师：XXXX设计日期：2021年12月3日正弦波发生器设计报告一、设计目的作用1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
2. 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
3. 进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
4. 培养创新能力二、设计要求1. 用途广泛，能产生10 Hz ～ 400 Hz 的正弦波，要求掌握设计原理，对电路进行分析。
2. 控制便捷，通过调节电位器实现对频率的调节，了解一些元器件的用途。
3. 造价低廉，使用集成芯片，花费都很低，熟悉一些重要芯片的逻辑功能，以及对芯片进行设计连接。
4. 精度较高，通过对振荡器、计数器、加法器等集成电路的使用，使得电路的运行都是很精确的。
所以要对一些逻辑电路的进行运用。
三、设计的具体实现1、系统概述总体设计思路：电路原理：振荡器--- 扭环形计数器----逻辑模拟开关----加法器----滤波器----正弦波一．首先阐述正弦波振荡器起振条件及原理过程：正弦波振荡器起振条件：|AF|>1（略大于）结果产生增幅震荡振荡条件是=1幅度平衡条件||=1相位平衡条件ϕAF = ϕA+ϕF = ±2nπ正弦波振荡电路的组成判断及分类：（1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。
（2）选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。
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的地址是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。
(2)、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。
三、设计方案1.基于VHDL编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: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。
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。
正弦波信号发生器设计(课设)
课程设计I(论文)说明书(正弦波信号发生器设计)2010年1月19日摘要正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。
本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。
以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。
Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。
正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。
测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。
关键词：正弦波方波 op07 555定时器目录引言 (2)1 发生器系统设计 (2)1.1系统设计目标 (2)1.2 总体设计 (2)1.3具体参数设计 (4)2 发生器系统的仿真论证 (4)3 系统硬件的制作 (4)4 系统调试 (5)5 结论 (5)参考文献 (6)附录 (7)1引言正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。
本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。
在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。
1、发生器系统的设计1.1发生器系统的设计目标设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下：1）频率范围100Hz-1KHz ；2）输出电压p p V ->1V ；3）波形特性：非线性失真~γ<5%。
1.2总体设计（1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网络组成。
2图1.1正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1；φa+φb=±2nπ；A=X。
/Xid; F=Xf/X。
；正弦波振荡电路必须有基本放大电路，本设计以op07芯片作为其基本放大电路。
基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。
反馈网络中两个反向二极管起到稳压的作用。
振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定的。
一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含一个具有选频特性的选频网络。
基于Multisim的数字合成正弦波发生器的设计与仿真
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给 出一 种 以移位 寄存 器和Ｄ／ 转换 电路 构 成 ， Ａ 实现数 字波 形合 成 方法得 到 三相 正 弦波信 号 。 并结 合Ｍｕｔｉ １＊ ｌｓ ｉｍｌ４ 真软 件 平 台进 行 了仿 真研 究 。 实 验 结 果表 明 ， 电路 具 有 控 制 简 单 ， 出波 形精 度较 高 、 定 性 好 等 特 点 。 该 输 稳
只要将对应的ｍ０ ｍ 。 弦值 的状 态代码通过正弦加权的 － 的正 Ｄ／ Ａ电路 变换成相应 的模 拟 电压值 ， ／ Ｄ Ａ电路 的输出即为所 求的 阶梯正弦波信号。 这里的所指正弦加权Ｄ Ａ电路就是用计数器的输 ／ 出状态去控制一个 电阻网络 ， 使之产生 一个与输人数字量对应 的输 出模 拟 量 。 产 生 的阶 梯 正 弦 波 信 号 经 过滤 波 电路 滤 波 生 成标 准正 将 弦波信号 。
关键 词 ： ｌｓ 波 形合 成 权 电 阻 Ｍｕ ｉ ｍ ｔｉ 中图 分类 号 ： Ｎ７ 献 标 识 码 ： Ｔ 文 Ａ
文章编 号 ：０ ７９ １（０ ０ —０ ６０ １０ —４ ６２ １）７０ ５ —３ １
１、 引 言
数字波形合成 技术广泛应用于信号源 、 函数发生器和数字 电桥 等测量或控制设备 中。 用数字波形合成 正弦波的实现 电路可用ＲＣ 振荡 电路 ， 可采用函数波发生器专用集成 电路 等 ， 也 这些 电路无论 从元器件 的选择和输 出波形参数 的控制都 比较困难 ， 出波形的稳 输 定性 也比较差 近年 来 ， ＤＳ Ｄ 技术也应用在 各种信号 源 电路 中， 但 Ｄ Ｓ Ｄ 技术 的电路复杂【 Ｉ。 ｌ 本文给 出一种 以移位寄存器和Ｄ Ａ Ｉ ／ 转换 电路 构成 ， 实现数 字波形 合成 方法得 到三相 正弦 波信号 。 并结合
EDA课程报告-正弦波信号发生器的设计
《EDA》课程设计报告——正弦波信号发生器的设计一、设计目的：进一步熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA 硬件资源的使用方法。
培养动手能力以及合作能力。
二、设计要求：1、clk为12MHz。
2、通过DAC0832输出正弦波电压信号，电压范围0～-5V。
3、通过示波器观察波形。
三、设计内容：在QUARTUSII上完成正弦波信号发生器的设计，包括仿真和资源利用情况了解（假设利用Cyclone器件）。
最后在实验系统上实测，包括FPGA中ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。
信号输出的D/A使用实验系统上的ADC0832。
四、设计原理：图1所示的正弦波信号发生器的结构由四部分组成：1、计数器或地址发生器（这里选择10位）。
2、正弦信号数据ROM（10位地址线，8位数据线），含有1024个8位数据（一个周期）。
3、VHDL顶层设计。
4、8位D/A（实验中可用ADC0832代替）。
图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件singt.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由10位计数器担任；一个正弦数据ROM，由LPM_ROM模块构成。
LPM_ROM底层是FPGA 中的EAB、ESB或M4K等模块。
地址发生器的时钟clk的输入频率fo与每周期的波形数据点数（在此选择1024点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=fo/1024图1 正弦信号发生器结构框图图2 正弦波信号发生器的设计图五、设计步骤：1、建立.mif格式文件首先，mif文件可用C语言程序生成，产生正弦波数值的C程序如下：#include<stdio.h>#include<math.h>main(){int i;float s;for(i=0;i<1024;i++){s=sin(atan(1)*8*i/256);printf("%d :%d;\n",i,(int)((s+1)*255/2)) }}其次，把上述程序编译后，在DOS命令行下执行命令：romgen > sdata.mif;将生成的sdata.mif 文件，再加上.mif文件的头部说明即可。
仿真信号发生器实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过使用仿真软件Proteus和Keil uVision，学习并掌握信号发生器的设计与仿真方法，加深对信号发生器原理和电路设计的理解，提高实际操作能力。
二、实训内容1. 信号发生器原理信号发生器是一种产生各种标准信号的设备，广泛应用于通信、测量、科研等领域。
本次实训主要设计以下四种波形发生器：正弦波、方波、三角波和锯齿波。
2. 信号发生器电路设计（1）正弦波发生器：采用STM32F103单片机作为核心控制单元，通过查找正弦波查表法生成正弦波数据，经DAC0832数模转换芯片转换为模拟信号输出。
（2）方波发生器：利用STM32F103单片机的定时器产生方波信号，通过改变定时器的计数值来调整方波频率。
（3）三角波发生器：通过STM32F103单片机的定时器产生方波信号，再经过积分电路转换为三角波信号。
（4）锯齿波发生器：利用STM32F103单片机的定时器产生方波信号，再经过微分电路转换为锯齿波信号。
3. 信号发生器仿真（1）使用Proteus软件搭建信号发生器电路，并进行仿真测试。
（2）通过调整电路参数，观察输出波形的变化，验证电路设计的正确性。
（3）将仿真结果与理论分析进行对比，分析仿真结果与理论分析的一致性。
三、实训步骤1. 设计信号发生器电路原理图根据信号发生器原理，设计电路原理图，包括单片机、DAC0832数模转换芯片、矩阵键盘、LCD12864液晶屏幕等元件。
2. 编写程序使用C语言编写信号发生器程序，包括初始化配置、按键扫描、波形生成、LCD显示等功能。
3. 仿真测试（1）在Proteus软件中搭建电路，将程序编译生成的hex文件烧录到STM32F103单片机中。
（2）运行仿真，观察输出波形，验证电路设计及程序的正确性。
（3）根据仿真结果，调整电路参数，优化波形输出。
四、实训结果与分析1. 仿真结果通过仿真测试，成功实现了正弦波、方波、三角波和锯齿波的产生，波形输出稳定，符合设计要求。
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图1 RC 正弦振荡电路原理图 图1的仿真结果如图2所示，可以验证1
1021C R f π=。
其中，112C R T π==0.0942s , 从仿真结果中也可以看到。
如图2所示：
图2 RC 正弦波振荡电路仿真结果
图3 图4 图5
（8）将反向并联的二极管重新与电路连接，电阻2R 改为20Ωk ,运行瞬时分析再将电阻2R 的值改为25 Ωk ，运行瞬时分析
（9）将电阻3R 和4R 均改为20Ωk ，运行瞬时分析和交流小信号分析，观察电阻3R 和4R 保持为10Ωk ，电容1C 和2C 均改为0.02f μ,运行瞬时分析和交流小信号分析。
输出波形及分析结果如表2：
表2 稳幅环节、放大倍数和选频网络参数对振荡的影响
稳幅环节对振荡的影响
放大倍数对振荡的影响 选频网络对振荡频率的影响 稳幅
环节 有 无 R2值 20K 25K 选频 参数 R=20K C=0.01u R=20K
C=0.02u
Vo 波
形
见图3 见图5 Vo 波形 如图6 如图7 振荡 频率 731Hz 365Hz
图6 图7
3．设计制作PCB操作流程
运行Protel2004，直接选择File->New->PCB命令，则系统生成一张没有定义的边界的PCB图纸，然后对其参数做修改，如图8所示：
图8 PCB的工作界面图
对图8所示的PCB图纸，选择Design->Board Shape->Redefine Board Shape 命令进行重定义板型。
此时，光标变成十字形没，工作窗口变成绿色，系统进入PCB外形窗口，在PCB图纸的适当位置点击鼠标作为起点，依次完成4个顶点的绘制，这样电路板的卫星轮廓偶就确定下来了，在绘制好的线框边界上双击既可以弹出“线条属性”的对话框，在该对话框中可以对线条宽和颜色等特定进行设置，在线条的属性设置完毕后可以选中Lock后面的复选框，这样可以线条锁定，使其位置、线性等参数固定下来，不会受到移动、删除等所悟操作的影响。
如图9所示：
图9 PCB外形编辑
物理边界的设置包括交表，参考孔位置、外部尺寸等参数。
通常选用一个机械层来设定物理边界，而在其他机械层放置尺寸、对齐标记等。
根据图9所裁出的PCB，选择Edit->Origin->Set命令设置PCB的坐标原点，鼠标这是变成十字形状，一边在PCB的左下角点击以设置坐标原点，为了精确定位，在操作中结合键盘上的Page Up和Page Down键进行放大和缩小操作。
在PCB放置工具栏中单击选择Place->Line命令，此时光标变成十字形。
将光标移动至（0,0）处，单击确定下边界的起点，然后移动鼠标至（2370,0）处，再单击确定下边界的终点，然后单击鼠标右键，此时就确定了下边界的长度和位置。
在图9中，放置如图10所示的电路原理图。
在Protel 2004中先创建一个PCB的项目，向其中添加一个原理图文件和一个PCB文件，并完成原理图的绘制和生成PCB。
如图10所示：
图10 正弦波放大器
在图10中，，在绘制这张电路图的过程中，在选择器件的过程中，就可以有意识的选择合适的封装放置在电路中，例如电阻这个器件，就具有直插和切片两种封装，选择图11的封装形式。
时缓冲放大器如图12所示
图11 DIPS 图12 U1A
在放置完器件后对其封装进行修改，双击已将放置的器件，在弹出的属性对话中进行名称参数的修改如图13所示：
图13 原理图中的器件封装
装入原理图至PCB。
当完成了电路原理图的绘制和电路板形状，大小的确定后，确保电路原理图和电路板在同一个项目中，打开PCB，选择Design->lmpotr changes from Logamp 命令，系统便会自动将原理图载入PCB中。
自动布线。
装入原理图至PCB后，把原件封装放入PCB的内部，这就需要对原件封装进行布局。
Protel2004提供了强大的自动布局功能，用户只需要定义好规则，Protel可以将重叠的原件封装分离开。
然后进行手工布局，系统对原件的自动布局一边以寻找最短布线路径为目标，因此原件的自动布局往往不理想，用户需要进行手工调整，或者直接用手工进行器件的布局。
先选中改元器件，然后进行移动、旋转、翻转等操作。
最终形成最理想的布局效果，此时选Auto Route ->All 命令，对整个PCB 进行布线，根据电路图原理的复杂程度和布线难度的不同，Protel的布线时间也不用。
布线完成后，就得到了如图14所示的PCB图。
图14 正弦波发生电路PCB
4.设计体会
Multisim 10，它不仅可以仿真弱电电子，也可以仿真强电，还可以仿真射频微波和FPGA。
并且仿真的数据也很准确。
Multisim是EWB的升级版，早先的时候，很多电子工程师热衷于使用EWB来辅助设计， Multisim却包含了许多具体的元器件，可以在里面找到相关的型号，然后开始验证自己的设计是否正确合理。
但是有一个问题也会随之而来，就是在设计电路的时候不会从Mulitisim中去查找合适的元件，而是根据要求与指标先查找合适的元件，然后再去验证自己的正确性，这样一来，就会有许多元件可能在Multisim中找不到，查找Multisim中相同参数的元件又很麻烦，幸好Multisim可以创建仿真元件模型，否则的话，我设计出来的东西就只有实际搭出来验证了，这样就会浪费很大的人力物力财力。
PCB的设计，之前没有布板经验，经过这次课程设计之后终于体会到Protel 2004的强大功能了，Protel 2004引入了集成库的概念，这使得在原理图中选择的元器件就已经有了需要的封装，Protel 2004附带了68,000多个元件的设计库，包括原理图FPGA设计的即调即用及预综合元件集成库，并且这些封装都能完全符合您的要求，当然，也可以修改这个元
课程设计说明书NO.11
沈阳大学。