正弦信号发生器方案设计
基于DDS的正弦信号发生器的设计
１ 引言 ．
信 号 发 生 器 是最 重 要 的 测 量 仪 器之 一 ， 为 电 子 技 术 领 域 中 最 基 本 的 作
电子 仪 器 ， 广泛 应 用 于 航 空 航 天 测控 、 信 系统 、 子对 抗 、 子 测 量 、 研 通 电 电 科 等 各 个 领 域 中 。它 能满 足 测 试 系 统 的 多种 要 求 ， 为 了 系 统 综 合 测 试 中 不 成 可 缺 少 的 组 成 部分 。 信 号 发 生 的主 要 实 现 方 法根 据 实现 思 路 可 以分 为模 拟 式 和 数字 式 ， 根 据 实 现 方法 可 以分 为 赢 接 法 、 相法 、 接 数 字 法 和 混 合 法 四种 。 信 号 发 锁 直 在 生 的 几 种 技 术 当 中 ， 接 数 字 合 成技 术 出现 得 最 晚 ， 近 年 来 发 展得 最 快 。 直 但 随 着 大 规模 集 成 技 术 和 数 模 混合 信 号集 成 技 术 的 发展 ， 片 集 成 的 Ｄ Ｓ芯 单 Ｄ 片 纷 纷 出现 ， 应 用 领 域 内大有 后 来 居 上 的 势 头 。 在
阵 式字 符 型 液 晶 显 示模 块 作 为显 示 器 以及 ４ ４键 盘 构 成 的数 控 精 密 频 率 合 成￣ ｊ １ 。该 频 率 合 成 器 的频 率输 出范 围 为 Ｏ ７Ｍ ｚ频 率 分 辨 率 为 １ｚ 可 Ｘ ￥作 Ｊ － ０Ｈ ， Ｈ， 用 于 时 钟 信 号 产 生 、 余 电台 的 本机 振 荡器 等 电路 。 业 【 键 词 】 直 接 数 字 频率 合 成 器 关 直 接 数 字频 率 合成 器 专 用 芯 片 单 片 机 点 阵式 字 符 型 液 晶显 示 模 块 Ｐ ． Ｐ ． 、２ ２分 别 接 Ａ ９ ５ ２ ２ １Ｐ ． Ｄ ８ １的 Ｄ Ｔ 、Ｌ 、Ｏ Ｄ三 通 信 端 口。 Ｏ口 以及 ＡＡ ＣＫ Ｌ Ａ Ｐ
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。
基于泰勒级数展开法的DSP正弦信号发生器设计
基于泰勒级数展开法的DSP正弦信号发生器设计作者：姜志鹏程嫚嫚来源：《数字技术与应用》2013年第07期摘要：泰勒级数是使用多项式逼近已知函数的常用方法，本文分析了正弦信号的泰勒级数展开算法，基于TI公司C54xx系列DSP芯片的汇编语言编程实现该算法，并使用了存储单元复用的方法解决了为提高精度而增加展开项数导致的计数速度变慢的问题，同时也节省了硬件资源。
实验结果表明，基于该算法在DSP芯片中实现正弦信号发生器所需的存储资源以及计算精度均优于其他方法。
关键词：泰勒级数展开 DSP 正弦信号存储单元复用中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0163-021 引言正弦信号作为一种基本信号，具有非常有用的性质，如同频正弦信号相加，结果保持频率不变；整数倍频正弦信号之间的合成信号是频率与基波相同的的非正弦信号；正弦信号对时间的微分、积分后仍为同频的正弦信号等[1]。
由于这些原因，正弦信号作为典型信号或测试信号大量应用于通信、仪器和控制等领域。
正弦信号发生器的常用设计方法有查找表、递推公式法以及泰勒级数[2]。
其中，查找表要求事先将正弦信号各点数据存入存储器，当精度要求较高时需要占用较多的存储器空间；递推公式法要求用前值算出后值，当数据点数较大时，容易产生积累误差。
相比之下，泰勒级数是一种更适合于实际使用的算法。
2 硬件原理以DSP为核心的硬件电路通常包括DSP芯片、CPLD芯片、ADC/DAC电路、显示电路以及外围电路等[3]。
本文基于这种思路，设计的正弦信号发生器硬件框图如图1所示。
限于篇幅，（图1）中未列出如电源模块、电平转换模块等常规模块。
DSP采用了TI公司的16位定点DSP芯片TMS320C5416，CPLD芯片既要实现与键盘的交互，又是整个硬件系统的核心逻辑控制电路。
键盘用于对输出波形的幅度、频率等作出调整。
CPLD根据键盘的译码结果将不同的参数送往存储器，DSP在执行程序时从存储器中获得不同的参数从而产生不同的波形效果。
125KHz标准正弦波信号发生器
电子电路实验综合设计总结报告选题6：125kHz标准正弦波发生器班级：10-0433学号：2010043306姓名：汪尽涵日期：2013/4/13选题背景在标准的RFID（无线射频识别卡）中，按频率可分为几个等级，其中125KHz 是一个比较常用的频率，由于其制作方便、通信可靠，因此得到了广泛的应用，其中最重要的一部分就是产生一个125K Hz的正弦波信号加载到调制线圈中，但是常规的方法产生正弦波造价较高.本次实验所采用的方案是:用石英晶体、CD4060 等实现将 2MHz分频为125KHz；使用施密特触发器CD4049整形；利用R、C以及L设计振荡频率为125KHz的RLC串联谐振电路；OTL缓冲器提高电路的带载能力；利用比较器（74LS85）改变矩形波信号占空比来实现正弦波幅度可控。
用该方案来产生正弦波具有精度高，成本低，实现方便等特点。
设计选题及设计任务要求设计选题：1. 标准125KHZ正弦波发生器的设计实现任务要求：1．实现一个精确的125KHZ正弦波发生器；2．幅值大于1V可调,稳定度<0.5*10^-2,准确度<0.5*10^-6设计目的：1. 掌握OTL电路的工作原理和工程设计使用方法。
2. 掌握分频器的设计构建方法。
3. 掌握正弦波发生器的原理及实现方法。
4. 掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合多学科相关知识进行初步工程设计与实际调装系统电路的能力。
正文1.方案的设计方案一方案二方案三电路图如下可以等效为b-e型并联晶体振荡器的典型电路如图所示，该电路是一个双回路振荡器，它的固有谐振频率略高于振荡器的工作频率，负载回路选用的是并联谐振回路，可以抑制其他谐波，有利于改善输出波形，并且电路的输出信号较大，，因为在b-e型电路中，石英晶体则接在输入阻抗低的b-e之间，降低了石英晶体的标准性。
其等效电路如图所示。
和一般LC振荡器相比，石英晶体振荡器在外界因素变化而影响到晶体的回路固有频率时，它还具有使频率保持不变的电抗补偿能力，原因是石英晶体谐振器的等效电感Le与普通电感不同，当频率由Wq变化到Wo时，等效电感值将由零变到无穷大，这段曲线十分陡峭，而振荡器又刚好被限定在工作在这段线性范围内，也就是说，石英晶体在这个频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线，因而它具有很高的电感补偿能力。
正弦信号发生器
应用领域
通信领域
用于调制解调、无线通信等，提供稳定的载波信 号。
音频领域
用于音频设备测试、音响系统调校等，提供纯净 的正弦波信号。
科学实验
用于各种物理、化学、生物实验中，模拟各种波 形信号。
重要性
稳定性高
正弦信号发生器产生的信号稳定度高，频率、幅度等参数可精确 控制。
应用广泛
正弦信号发生器在各个领域都有广泛应用，为科学研究和技术开发 提供重要支持。
问题3
无法正常开机：解决方案 - 检查电源 连接和设备故障，如有需要请联系专 业维修人员。
问题4
输出不稳定：解决方案 - 重新启动设 备，检查连接线是否牢固，如问题持 续存在，可能需要校准设备。
05
正弦信号发生器的未来发展
技术发展趋势
数字化
正弦信号发生器将进一步向数字 化发展，实现更精确的信号控制
正弦信号发生器
• 正弦信号发生器概述 • 正弦信号发生器的种类 • 正弦信号发生器的性能指标 • 正弦信号发生器的使用方法 • 正弦信号发生器的未来发展
01
正弦信号发生器概述
定义与工作原理
定义
正弦信号发生器是一种能够产生 正弦波信号的电子设备。
工作原理
正弦信号发生器通过振荡电路产 生正弦波，并通过调节频率、幅 度等参数，输出所需信号。
数字信号发生器
数字信号发生器采用数字技术来产生正弦波，具 有较高的频率范围和精度。
数字信号发生器通常具有更好的稳定性和可靠性， 能够产生更高质量的信号。
数字信号发生器广泛应用于通信、雷达、电子战 和测试等领域。
合成信号发生器
1
合成信号发生器采用数字合成技术来产生正弦波， 具有非常高的频率范围和精度。
集成CMOS正弦信号发生器的电路设计
１ 正 弦信号发 生 电路 的工作原理
本文设计的文氏桥 Ｒ Ｃ正弦振荡电路原理图如 图 １ 示， 所 由以下 四个 部 分 组成 … ：
１ 放大 电路 ． 证 电路 能 够有 从 起 振 到 动态 平 ） 保
正弦信号发生器是模拟集成电路 中一个重要模 块， 它具有广泛的应用性． 正弦信号发生器 电路种类 较多 ， Ｒ 有 Ｃ振荡器 、Ｃ振荡器 、 Ｌ 晶体 振荡器等． ｃ Ｌ 振 荡器 的缺 点是 电感 所 占芯 片 面 积 过 大 ， 时存 在 同 许多寄生效应 ， 对整体电路产生不利影响． 而晶体振 荡器又存在着造价高 ， 功耗 和体积偏大 等问题． Ｃ Ｒ 正 弦波 振荡 电路 可分 为 桥式 振 荡 电路 、 Ｔ型 网络 双
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第 １ ２卷Leabharlann 第 ３期 哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＨＡＲＢ Ｎ ＵＮＩ Ｓ Ｉ Ｉ Ｖ． Ｃ ．＆ Ｔ ＣＨ． Ｅ
Ｖ０－１ Ｎｏ ３ ｌ ２ ．
２０ ０ ７年 ６月
Ｊｎ ． ０ ７ ｕ ． ２ ｏ
集成 Ｃ ＭＯＳ正 弦信 号发 生器 的 电路设 计
曹 一江 ， 罗 彬
（ 哈尔滨理工大学 应用科学学院 ， 黑龙江 哈尔滨 １０ ８ ） ５ ０ ０
摘
要 ： 计 了一种 集成 Ｃ Ｓ正 弦信 号发 生 器 ， 正弦信 号发 生 器采 用 文 氏桥 振 荡 电路 ． 设 ＭＯ 该 利
用基于无锡 华润上 华科技 有 限公 司的 ０ ６ ｍ ｎ阱双层 多晶双 层金 属 的 数模 混合 工艺 ＳＩＥ ．ｔ Ｌ ＰＣ
ｂ ｅ ｆｒｌ ｏｔ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓ ａ ｌ ｏ ｗ ｖ ｌ ｇ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ｐ ｌ ａ ｏ ｓ ｏ ａ ｅ ａ ｐｉ ｔ ｎ ． ｃ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｓｎ ｓ ｉ ａ ｉ ａ ｅ ｅ ａｏ ；ｗｉｎ ｂ ｄ ｅ ｏ ｃ ｌ ｔｒ ＭＯＳ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｕ ｏｄ ｌｓ ｎ ｇ ｌ ｎ ｒｔｒ ｇ ｅ ｒ ｇ ｓ ｉ ａ ｏ ；Ｃ ｉ
简易信号发生器设计制作
简易信号发生器设计制作一、训练目的 （1）掌握正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的工作原理； (2)学会正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的设计方法；(3）进一步熟悉电子线路的安装、调试、测试方法。
二、工作原理正弦波、三角板、矩形波是电子电路中常用的测试信号，如测试放大器的增益、通频带等均要用到正弦信号作为测试信号。
下面分别介绍产生这三种信号电路结构和工作原理。
1．正弦信号发生器正弦信号的产生电路形式比较多，频率较低时常用文氏电桥振荡器，图7-1为实用文氏电桥振荡电路.图中R 1、R 2、R 3、RW 2构成负反馈支路，二极管D 1、D 2构成稳幅电路,C 2、R 11（或R 12或R 13）、C 1、R 21（或R 22或R 23)串并联电路构成正反馈支路,并兼作选频网络。
调节电位器RW 2可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
二极管D 1、D 2要求温度稳定性好，特性匹配以确保输出信号正负半周对称，R 4接入用以消除二极管的非线性影响，改善波形失真。
如K1接电阻R 11、K2接R 21,并且R 11= R 21=R ，C 1= C 2=C ，则电路的振荡频率为：12f RCπ=（7-1）起振的幅值条件：11f v R A R =+（7-2)图7—1 正弦信号发生器通过调整RW 2可以改变电路放大倍数，能使电路起振并且失真最小.该电路可通过开关K1、K2选择不同的电阻以得到不同频率的信号输出。
2．方波和矩形波发生器 方波发生电路如图7-2，其基本原理是在滞回比较器的基础上增加了由R 4和C 1构成的积分电路，输出电压通过该积分电路送人到比较器的反相输入端.其中R 3 、D Z1和D Z2构成双向限幅电路，这样就构成了方波发生器电路，其工作原理如下：假设在接通电源瞬间，输出电压o v 为Z V +(稳压二极管D Z1、D Z2额定工作时的稳压值)，这时比较器同相端的输入电压为212Z R v V R R +≈+ （7—3）同时输出电压o v 会通过电阻R 4给C 1充电，反相端的输入电压v -就会逐步升高，当反向输入端的电压v -略大于同相端输入电压v +时，比较器输出电压立即从Z V +翻转为Z V -，这时输出端电压o v 为Z V -，比较器同相端输入电压v +'为212Z R v V R R +'≈-+ （7-4）这时输出的电压o v 会通过R 4对C 1进行反向充电，当反相输入端的电压略低于v +'时，输出状态再翻转回来，如此反复形成方波信号.所产生方波信号的频率为4112f R C =方波 (7-5）R 4o图7-2 方波发生电路o图7-3 矩形波发生电路如果在积分电路中加入元件D 1、D 2和RW 1，则电容C 1正向、反向充电时间常数不同,这样就变成了矩形波发生电路,如图7-3。
(完整word版)基于单片机的正弦波信号发生器的设计
(完整word版)基于单片机的正弦波信号发生器的设计毕业设计论文题目：基于单片机的正弦波信号发生器的设计系部：电子信息工程系专业名称：电子信息工程技术班级: 08431 学号：33姓名：顾伟国指导教师：郑莹完成时间：2011 年 5 月12 日(完整word版)基于单片机的正弦波信号发生器的设计基于单片机的正弦波信号发生器的设计摘要:信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求,普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。
因而本设计采用了AT89C51单片机为控制核心,通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产生1HZ—180HZ的正弦波波形。
通过键盘来控制波形频率变化，并通过液晶屏1602显示其波形以及频率和幅度值的大小。
关键字：信号发生器;AT89C51；D/A转换器DAC0832Based on SCM sine wave signal generator designAbstract：Signal generator used more and more widely, to signal generator frequency stability, the spectrum purity，frequency range and output signal frequency fine-tune resolution higher and higher demands are proposed，the average frequency source cannot have satisfied the high standard requirement of modern electronic technology. So this design USES A AT89C51 as control core，through the D/A converter DAC0832 converts digital signals into analog signals, filter and amplification, finally shown by oscilloscope 1HZ — 180HZ, can produce the sine wave。
一种高速正弦信号发生器的设计
关键 词 ：信 号发 生 器 ；泰 勒级 数 ；正 弦信 号 ；Ｔ ３ ０ ５ ０ ；Ｔ Ｃ ２ Ａ ０ ＭＳ ２ Ｃ ４ ２ Ｌ ３ ０ Ｄ５ Ｃ
中图分类号：Ｔ １ Ｎ９１
文献标识码 ：Ａ
文章鳊号：１０ － ５９（ ０ １ ６ ０５ － ２ ０７ ９９ ２ １ ）１— ０４ ０
计 算 机光 盘软 件 与应用
工 程 技 术
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ａ ｉｎ ｉ
２ １ 年第 １ ０１ ６期
一
种高速正弦信号发生器的设计
邓 小 楚 （ 北 职 业 技 术 学 院机 电 工程 工 学 院 ，湖 北 孝 感 湖
４２ ０ ３ ００）
摘 要 ：文章 提 出了基 于高速 Ｄ Ｐ芯 片 Ｔ ３ ０ ５ ０ Ｓ ＭＳ ２ Ｃ ４ ２实现正 弦信 号发 生 器 的设计 原理 与 方法 ，介绍 了所 设计 的正 弦 信 号发 生器 的硬件 结构 电路 图和软件 程序 结 构 图。结合 ＤＳ Ｐ硬 件特 性 ，通过 使 用泰 勒级 数展 开 法得 到设 定 参数 的正 弦波 波
Ｄ ｅ ｉ ｎ ｆｔ ｉ ｈ Ｓｐｅ ｄ Ｓ ｎｅＳ ｇ ｌＧｅ ｒ ｔ ｓｇ ｏ ｈｅＨ ｇ ｅ ｉ ｉ ｎａ ｎｅ ａ ｏｒ
Ｄｅｎｇ Ｘｉ ｈｕ ａｏｃ
（ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅ ｉ ｅ ａｔ ｎ， ｕ ｅ Ｐ ｌ ｅ ｈ ｉ Ｉ ｔ ｕｅＸａ ｇ ｎ ４ ２ ０ ， ｈｎ ） Ｍｅ ｈ ｎ ａ ａ ｄＥ ｅ ｒ ｎ ｉ ｒ ｇＤ ｐ ｒ ｃ ｃｏ ｅ ｎ ｍｅ ｔ ｂ ｉ ｏｙ ｃ ｎｃ ｎ ｉ ｔ ，ｉｏ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉ Ｈ ｔ ｓｔ ａ
正弦波方波三角波信号发射器设计
正弦波方波三角波信号发生器设计报告一、设计目的作用1.掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。
2.能熟练使用multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。
3.加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。
二、设计要求1.设计任务和要求设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下：○1输出频率为300Hz，误差小于2%。
○2正弦波输出幅度不小于5V，矩形波输出幅度不小于500mV，三角波输出幅度不小于20mV。
○3要求波形失真小，电路工作稳定可靠，布线美观。
2.设计要求○1根据课题，查阅相关资料。
○2画出系统原理框图。
○3参数计算和元器件选择。
○4画出单元电路图及整体电路图。
○5用multisim进行仿真，修改。
○6在实验箱上进行验证。
○7用万能电路板焊接电路，并调试之。
○8撰写课程设计报告。
三、设计的具体实现1、系统概述1.1正弦波发生电路的工作原理:产生正弦振荡的条件:正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。
正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。
其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。
因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路个部分。
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。
（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。
（4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。
判断电路是否振荡。
方法是：（1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡（2）放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适；（3）是否满足幅度条件正弦波振荡电路检验，若：(1)则不可能振荡；(2)振荡，但输出波形明显失真；(3)产生振荡。
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正弦信号发生器设计方案
一、方案比较论证
所有方案可按模拟式和数字式分为两大类
模拟式：
①利用电阻、电容、运放等传统器件搭建LC或RC正弦信号发生器。
通过改变电路中的元件的参数值来调剂
输出频率。
这种方式本钱低廉，但由于采纳大量分立器件，受其工作原理的限制频率稳固度较低（只有10-3量级）。
另外实现扩展功能中的各类调制等也比较麻烦，电路复杂，调试困难，精度差。
②采纳专用信号发生芯片MAX038来实现正弦信号波形的输出。
是美信公司的低失真单片信号发生集成电路，
内部电路完善，利用该器件能够产生精准的高频三角、锯齿、正弦及方波。
利用该芯片设计简单，但扩展功能电路部份实现起来和采纳分立器件一样复杂，而且频率精度和稳度均难以达到要求。
③采纳基于锁相环（PLL）技术或非线性器件频率变换技术的频率合成器。
由晶体振荡器和锁相环组成的系统
中，前者保证工作频率稳固度，后者完成输出频率的调整，可是这时输出频率只能是晶体谐振频率的整数倍。
故尽管频率稳固能达到要求却很难做到频率输出范围1KHZ—10MHZ和100HZ步进的要求。
数字式：
①采纳AD公司专用的DDS芯片AD9851合成FM和AM的载波，采纳传统的模拟调制方式来实现AM调
制和FM调制。
但该方案需要额外的模拟调制FM和AM的调制电路，且制作和调制电路都比较麻烦，还不免引入必然的干扰，而且此方案中的PSK调制也不容易实现。
采纳AD公司的AD9856作为调制芯片，是内含DDS的正交调制芯片，能够实现多进制的数字幅度调制，多进制的数字相位调制和多进制的数字幅度相位联合调制。
故AM 调制，PSK调、ASK调制都能够通过它实现可是AD9856不便于调频且操纵复杂。
②利用微处置器和DAC实现DDS信号产生器。
微处置器能够实现DDS的电路结构，即
实现相位累加器、波形的数据表、同时实现数字/模拟转换器的操纵时序。
利用微处置器完成加法运算需要读取的数据进行运算，再把运算结果送到目标单元。
由于微处置器工作的顺序性，这时的相位累加频率将比微处置器的时钟频率低得多。
同时微处置器还要完成人机交互的相关任务，故这种方案输出频率受到专门大限制。
③利用微处置器和可编程逻辑器件实现DDS信号产生器。
微处置器程序执行的顺序性限
制了它的工作速度，可编程逻辑器件的并行运行能力使它适用于高速工作的场合。
同时FM、AM、PSK、ASK调制均由FPGA在数字域内完成，大大简化了电路，同时具有良好的精度和可控性。
微处置器完成键盘输入，液晶显示等人机互换任务。
综上所述：数字类的第四方案为最优选择。
二、整体设计
（1）整体框图如下所示
（2）考虑到单片机只是完成接收用户输入信息及显示的任务，故采纳廉价的51单片机AT89S51，编程容易，利用方便。
键盘利用4x4的矩阵键盘方便用户直接键入所需要的频率和参数。
显示电路采纳带字库的通用LCD12864，具有利用简单，单屏显示信息多的特点，能够提供良好的人机界面。
（3）DDS及调制电路模块
其由FPGA和DAC组成。
本设计采纳Altera公司的Cyclone系列FPGA—EPIC3T144C8,此芯片有LE约3000个，片内RAM有52Kbit。
FPGA负责在数字域实现正弦波、FM、AM的合成，产生ASK和PSK调制信号并完成ASK、PSK、AM 和FM的调制，然后输出波形。
（4）滤波电路及放大电路
滤波电路是采纳美信的高速运放MAX4108设计的一个有源二阶低通滤波器，用以去除DDS合成信号固有的高次谐波，同时有两倍放大的功能。
（5）电源设计
高速DAC对模拟数字地之间的串扰灵敏，模拟数字地之间的串扰对DAC输出信号的波形阻碍专门大。
故本系统采纳一个线性电源对模拟电路供电，采纳一个开关电源对数字电路供电，模拟地和数字地之间通过一个磁珠相连。
这种设计实现了模拟数字电路尽可能大的隔离。
三、理论分析和参数设计
（1）载频参数设计
依照要求信号波形无明显失真，故一个信号周期内至少需插入16个点，而合成频率最高达10MHz，那么需要的FPGA和DAC接口数据传输速度为：
10M×16=160Mword/s
如此之高的频率传输可能很不稳固，为了解决波形失真和传输速度的矛盾，选用MAX5858A它是双路十位300M的DAC，内部含有4x/2x/1x插值滤波电路。
假设采纳4x 插值那么数据传输速度为
300Mwordps/4=75Mwordps
DDS输出的正弦波信号每秒钟有75M个插值点，并在DAC内部完成4阶插值和数字低通滤波，最后转化为实际电压输出。
如此既抑制了高频段输出正弦信号可能的失真，又降低了数据接口的传输速度，提高了系统的靠得住性。
系统频率调整的步进是100Hz，DDS 逻辑电路的工作时钟是75M，因此
75M/100=750000<219
因此，DDS的频率字只要多于20bit，频率调整步进就能够小于100Hz。
(2)AM/FM调制参数设计
AM要求：产生1KHz的正弦调制信号；调制度在10%-100%之间程控调剂，步进为10%。
本系统采纳一个10bit的操纵寄放器来保留调制度，其离散距离为1/1024，高于步进10%的要求，调制度能够由用户自行设置，也能够用按键以1%或10%步进调整。
FM要求：产生1KHz的正弦调制信号；调制产生最大频偏为5KHz/10KHz两级程控调剂。
AM和FM的调制信号均由另一个独立的DDS产生，在FPGA内部对信号完成数字调制。
（3）ASK/PSK调制参数设计
题目要求：产生码速度为10Kb/s的二进制基带序列信号，载波频率为100KHz。
ASK/PSK调制和AM/FM调制共用一套本振（即合成正弦信号的DDS模块）因此通过设定频率字可设置载波频率为需要100KHz.而码率为10Kb/s二进制基带序列信号那么能够通过设置好的移位寄放器循环移位取得。
（4）滤波电路参数设计
由于最终方案采纳DAC输出，而DAC的转换频率为75MHz，故需要一个截止频率在10MHz和75MHz之间的低通滤波器。
但是DAC的转换并非是理想的，输出信号的谐波干扰要紧集中在二次谐波，因此选取截止频率为18MHz的有源二阶巴特沃斯低通滤波器，来保证达到题目的要求。
四、软件设计
（1）单片机接收用户由键盘输入的数据和操纵指令，操纵LCD的显示，向FPGA发送操纵字。
整个软件流程如下所示：
（2）为了提供友好的提示界面，本系统设计了多级菜单界面，用户可通过选择菜单项设置输出信号的参数（频率，调制度，偏频等）。
用户确认输入后，单片机将设置的参数送至FPGA，使FPGA输出相应的信号。
(3)FPGA的数字逻辑电路负责在数字域实现FM和AM调制信号（通过离散化的）频率合成的主域ASK和PSK的调制信号，正弦波（载波）的频率组成，完成ASK、PSK、FM、AM在数字域的调制，然后操纵DAC形成正确的波形信号。
PSK调制的实现：本系统中PSK调制是通过调制信号延时作异或运算，然后通过DPSK 调制来间接实现，而DPSK的调制是通过降DDS相位累加器的相位步进瞬时设置为2π来实现反相．
FM调制通过给正弦波(载频)的频率字叠加一个偏移频率字来实现频率的转移;AM调制直接在FPGA内用数字乘法器实现;ASK调制直接用开关选通载频信号或截断载频信号实现.
整个逻辑设计框图如以下图(2）所示:
五、硬件电路设计
依照整体设计方案，整个系统的硬件模块有：单片机操纵模块、信号产生模块（FPGA)、DAC模块、滤波和放大。
(1)操纵模块要紧由单片机AT89851和LCD12864和4×4矩阵键盘组成，连接图如以下图所示：
（2）整个系统的信号生成采纳数字方式FPGA中实现，因此信号产生模块是整个系统的核心，可采纳成品的EPIC3T144开发板。
（3）DAC采纳MAX5858A，电路图如以下图所示，其中OPA681是一片高带宽增益运放，MAX5858A的差分电流输出的电流范围可由R2设定，输出最大值为32×V refo/Rset。
当它取Ω有约10mA的最大电流输出，结合后取Rf为50Ω的电流-电压变换，输出范围为-500～500mV。
DAC电路
电源地的处置
（4）滤波部份采纳一个二阶巴沃斯特低通滤波器电路，采纳MAX4108运放完成。
同时作两倍电压放大。
滤波器实际如以下图（4）所示：
滤波器电路
参考资料：《数字电路EDA技术入门与实战》，罗早霞赫建国，人民邮电出版社，2020 《全国大学生电子设计竞赛试题精解选》，陈永真宁武等，电子工业出版社，2007。