正弦信号发生器(参考2)
正弦信号发生器
正弦信号发生器信号发生器是一种不需要外加输入信号，依据自激振荡的原理，产生具有肯定幅度的周期性输出信号的装置。
它广泛应用于测量、自动掌握、通信、广播电视以及金属的熔炼、淬火、焊接等工程技术领域中。
1．自激振荡的产生条件正弦信号发生器是通过放大器引入合适的正反馈而构成的。
产生自激振荡必需满意两个条件：（1）振幅条件反馈电压的幅度要与原输入电压的幅度相等，就是说要有足够的反馈量，表达式为（2）相位条件反馈电压与原输入电压必需同相位，就是说必需满意正反馈的要求。
总之，相位条件保证了起振，振幅条件维持了等幅振荡。
2．RC桥式正弦信号发生器RC桥式正弦信号发生器又称文式电桥（Wienbridge）振荡器，其原理电路如图所示。
这个电路由两部分组成，即放大器和选频网络。
前者为由集成运放和电阻Rf 、Rl 所组成的电压串联负反馈放大器，取其输入电阻高和输出电阻低的特点。
后者由Z1 和Z2 组成，同时构成正反馈连接。
由图可见，Z1、Z2和Rl、Rf 正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大器的两个输入端，桥式振荡器由此而得名。
关于推导运算放大器的各种运算关系的总结：分析运算关系的前提，是运算放大器应工作于线性工作区（从电路结构上应有负反馈存在）。
当认清运放工作于线性工作区之后，通常采纳如下三种方式：（1）对于由多个运算放大器组成的运算放大电路，要擅长化整为零，分割成若干个基本单元运算电路（反相比例、同相比例，求和、差动、积分、微分等）。
再利用这些基本单元运算电路的基本关系式，进行推导运算关系。
（2）对于往往是由一个运算放大器构成的运算电路，但又不和基本单元运算电路的电路结构一样。
只能仿照书中基本单元运算电路的推导过程，利用虚断、虚短、虚地来推导。
（即使用ii=if 或u+=u-把输入量ui 与输出量uo 联系起来，形成一个关系式）。
【例】在右图所示的电路中，试写出通过负载电阻RL 的电流iL 与输入信号ui 之间的关系式。
正弦波信号发生器实验报告
正弦波信号发生器实验报告
实验名称：正弦波信号发生器实验
实验目的：了解正弦波的基本属性，掌握正弦波信号的发生方法，对正弦波信号进行基本的测量和分析。
实验器材：函数发生器、示波器、万用表。
实验原理：正弦波（Sine Wave）是最常见的一种周期波形，其特点是正弦曲线的波形，具有完全的周期性和对称性。
在电路和信号处理系统中，正弦波信号非常常见，在很多实际应用中具有重要的作用。
函数发生器是一种能够产生各种各样波形的仪器，包括正弦波、方波、三角波等等。
而在产生正弦波信号的过程中，函数发生器利用一个内部的振荡器电路来产生振荡信号，再将其经过信号调制映射到正弦波的形式。
实验步骤：
1.将函数发生器的输出端口连接到示波器的输入端口，并将函数发生器的频率设定在1kHz左右。
2.打开示波器，选择一个适合的纵向和横向刻度，并将其垂直和水平方向校准至
合适位置，以显示正弦波的波形。
3.选择函数发生器的正弦波输出模式，调整幅度与频率，以获得所需的正弦波信号，可使用万用表对其进行精确测量。
实验结果：经过实验，我们成功产生了一路1kHz左右的正弦波信号，并使用示波器和万用表进行了基本的测量和分析，包括正弦波的频率、幅度、相位等基本特性。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了正弦波的特性及用途，掌握了正弦波信号发生器的基本使用方法，熟悉了正弦波信号的测量和分析方法，并在实践中获得了相应的实验数据。
这些知识和经验对我们今后的学习和工作将有非常重要的作用。
正弦信号发生器实验报告
正弦信号发生器实验报告正弦信号发生器实验报告一、引言正弦信号发生器是电子实验室中常见的一种仪器，用于产生稳定的正弦信号。
它在各种电子设备测试和实验中起着重要的作用。
本实验旨在探究正弦信号发生器的原理和性能，并通过实际操作来验证其功能。
二、实验目的1. 理解正弦信号的特性和应用；2. 掌握正弦信号发生器的基本原理和结构；3. 学习使用正弦信号发生器进行实际测试。
三、实验原理正弦信号是一种周期性的交流信号，具有连续变化的幅度和相位。
正弦信号发生器的基本原理是通过振荡电路产生稳定的正弦波形。
振荡电路通常由放大器、反馈网络和滤波电路组成。
其中，放大器负责提供足够的增益，反馈网络则确保振荡电路的稳定性，滤波电路则用于滤除其他频率成分。
四、实验器材和材料1. 正弦信号发生器2. 示波器3. 电阻、电容等元件4. 连接线等五、实验步骤1. 将正弦信号发生器与示波器连接，使用示波器观察输出的信号波形；2. 调节正弦信号发生器的频率和幅度，观察波形的变化；3. 使用示波器测量输出信号的频率和幅度，并记录数据；4. 更换不同数值的电阻和电容，观察对信号波形的影响；5. 分析实验结果，总结正弦信号发生器的性能和特点。
六、实验结果与分析通过实验观察和测量，我们得到了一系列关于正弦信号发生器的数据。
首先，我们发现随着频率的增加，正弦信号的周期变短，波形变得更加紧凑。
而幅度的调节则使得波形的振幅增大或减小。
这表明正弦信号发生器能够根据用户的需求产生不同频率和幅度的信号。
此外，我们还发现在改变电阻和电容数值时，信号波形也会发生变化。
较大的电阻和电容会导致信号的衰减，而较小的电阻和电容则会使信号更加稳定。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择适当的电阻和电容数值，以获得所需的信号特性。
七、实验总结本实验通过对正弦信号发生器的实际操作和观察，我们深入了解了正弦信号的特性和应用。
我们学习到了正弦信号发生器的基本原理和结构，并通过实验验证了其功能和性能。
2kHz正弦信号发生器
2kHz 正弦信号发生器设计一、设计目的1、了解数字波形产生的原理2、学习用DSP 产生各种波形的基本方法和步骤，提高用C 语言进行DSP 编程的能力。
3、掌握DSP 与D/A 转换器接口的使用。
二、设计设备计算机、DSP 硬件仿真机、ZYE1801B 实验箱，60M 示波器，连接线若干。
三、设计原理数字波形信号发生器是利用DSP 芯片，通过软件编程和D/A 转换来产生所需要的信号波形的一种方法。
在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中，经常会用到各种数字波形发生器。
譬如，一般产生正弦波的方法有两种：1、查表法：此种方法用于对精度要求不是很高的场合。
如果要求精度高，所需要的表格就很大，相应的存储器容量也要很大。
2、泰勒级数展开法：这是一种更为有效的方法。
与查表法相比，需要的存储单元很少，而且精度比较高。
一个角度为θ的正弦函数和余弦函数，都可以展开成泰勒级数，取其前5项进行近似得：35792222sin (1(1(1(1))))3!5!7!9!2*34*56*78*9x x x x x x x x x x θ=-+-+=----24682222cos 11(1(1(1)))2!4!6!8!23*45*67*8x x x x x x x x θ=-+-+=---- 其中：x 为θ的弧度值。
也可以用递推公式求正弦和余弦值：θθθθ)2sin()1sin(cos 2sin ---∙=n n n θθθθ)2cos()1cos(cos 2cos ---∙=n n n利用递推公式计算正弦和余弦值需已知COS θ和正、余弦的前两个值。
用这种方法，求少数点可以，如产生连续正弦、余弦波，则累积误差太大，不可取。
通过3个拨码开关对DSP 进行输入，输入的0-7对应8种不同的波形，DSP 根据输入的数据进行不同的波形处理，把处理后的数字数据发送到D/A 转换器，经D/A 转换器转换后输出模拟量，用示波器进行测量，观察。
正弦信号发生器实验报告
正弦信号发生器实验报告
《正弦信号发生器实验报告》
实验目的：
本实验旨在通过搭建正弦信号发生器，探究正弦波的特性以及其在电子电路中的应用。
实验材料：
1. 电压源
2. 电阻
3. 电容
4. 二极管
5. 信号发生器
6. 示波器
实验步骤：
1. 按照电路图搭建正弦信号发生器电路。
2. 调节电压源的输出电压，使其为所需的正弦波幅值。
3. 使用示波器观察输出波形，并调节电路参数，如电阻、电容的数值，以获得理想的正弦波形。
4. 测量并记录输出波形的频率、幅值等参数。
实验结果：
经过调节电路参数，成功搭建了正弦信号发生器。
通过示波器观察到了理想的正弦波形，并测量了其频率、幅值等参数。
实验结果表明，通过合理设计电路参数，可以得到稳定、准确的正弦波信号。
实验分析：
正弦信号是电子电路中常见的信号波形，具有周期性、稳定性好的特点，因此
在通信、音频处理等领域有着广泛的应用。
通过本实验，我们深入了解了正弦
波的产生原理，掌握了调节电路参数以获得理想波形的方法。
实验结论：
通过搭建正弦信号发生器，我们成功地产生了稳定的正弦波信号，并对其进行
了观察和测量。
这为我们进一步理解正弦波的特性以及其在电子电路中的应用
奠定了基础。
总结：
本实验通过实际操作，加深了对正弦信号发生器的理解，提高了实验操作能力，为今后的电子电路实验打下了良好的基础。
同时，也为我们将来在工程领域的
实际应用提供了宝贵的经验。
正弦波信号发生器的基本概念
平衡条件讨论
.Hale Waihona Puke Xf 正反馈网络 F·a. 相位平衡条件
一个振荡器，只在振荡频率f0时满足相位平衡条件。
在电路中应包含选频网络
.
.
Xid 放大环节 A· Xo
.
Xf 正反馈网络 F· b. 幅度平衡条件
若 ,则电路减幅振荡，最后停止振荡。
若 ，电路增幅振荡。
AF=1是维持等幅振荡的唯一条件
2．振荡的建立与稳定 A·F·=1只能维持振荡，但不能建立振荡。
正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的 信号发生器常称为振荡器
1. 正弦波自激振荡的基本原理
.
.
Xid
放大环节 A· Xo
.
Xf 正反馈网络 F·
自激振荡原 理方框图
.
输入Xid
工作原理 放大环节 A·
. ..
输出Xo= AXid
. ..
反馈Xf=FXo
正反馈网络 F· 正反馈
如果X. f=X. id
可在输出端继续维持原有的输出信号
.
输入Xid
如果X. f=X. id
. ..
反馈Xf=FXo 由· 及
放大环节 A·
. ..
输出Xo= AXid
正反馈网络 F·
·.
. ··
··
知电路产生自激振荡的平衡条件为
··
式 ·· 中
· ·
上式可分解为 a. 幅度平衡条件
b. 相位平衡条件
.
.
Xid 放大环节 A· Xo
振荡电路的起振条件：
AF > 1
A·F·> 1
A·F·> 1 输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。
正弦信号发生器原理
正弦信号发生器原理
正弦信号发生器主要由振荡电路、放大电路和输出电路三部分组成。
振荡电路是实现正弦信号的关键部分，通过在电路中引入反馈机制，产生自激振荡。
其中，通常采用的是RC振荡电路或LC振荡电路。
在RC振荡电路中，通过调节电容和电阻的数值，可以调整正弦信号的频率。
而在LC振荡电路中，则通过调节电感和电容的数值来控制频率。
振荡电路输出的信号较小，需要经过放大电路进行放大。
放大电路通常采用集成运算放大器（OP-AMP）作为基础组件，通过调整电阻、电容的数值和配置方式，可以进一步增大振荡电路输出的信号幅度。
最后，正弦信号经过输出电路进行整形，使其具有合适的输出特性。
输出电路中通常包括滤波电路，用来去除掉信号中的高频杂散成分，以及输出阻抗匹配电路，使其能够与外部设备连接。
总结起来，正弦信号发生器通过振荡电路产生基准信号，经过放大电路增大信号幅度，最后经过输出电路整形并输出。
通过调节振荡电路的参数，可以得到不同频率的正弦信号。
信号发生器设计(正弦,方波,三角,多用信号发生器)
模拟电路课程设计报告设计课题：信号发生器设计班级：10通信工程三班学生姓名：陶冬波学号：2010550921指导教师：设计时间：目录一、信号发生器摘要--------------------3二、设计目的---------------------3三、设计内容和要求四、设计方案------------------------------------------34.1 RC桥式正弦波产生电路--------------------------------------3 4.2方波产生电路----------------------------------------------------6 4.3三角波产生电路-------------------------------------------------84.4多用信号发生器-------------------------------------------------9五、组装调试及元件清单---------------------------105.1 测试仪器---------------------------------------------------------10 5.2信号发生器元件清单-----------------------------------------------115.3调试中出现的故障、原因及排除方法----------------------11六、总结设计电路，改进措施----------------------116.1 正弦波产生电路改进措施--------------------------------------116.2多用信号发生器改进措施---------------------------------------11七、收获和体会-----------------------------------------12八、参考文献--------------------------------------------12信号发生器设计一、信号发生器设计摘要：本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。
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。
基于DSP的正弦信号发生器设计（参考）
正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。
引言引言正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。
广泛应用。
目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC 值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，价格较贵，价格较贵，而本而本文借助DSP 运算速度高，系统集成度强的优势设计的这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。
号发生器具有速度更快，且实现更加简便。
系统原理系统原理一般的采样型SPWM 法分自然采样法和规则采样法，自然采样法是将基准正弦波与一个载波三角波相比较，由两者的交点决定开关模式的方法。
由于自然采样法得到的数学模型需要解超越方程，因而并不适合微控制器进行实时控制，又因为实践检验对称波形比非对称波形在三相电的相电流中引起的谐波失真小，所以我们使用对称规则采样法作为本系统的数学模型。
学模型。
这里说明一下使用TI 公司的DSP 芯片TMS320LF2407（以下简称2407）来产生PWM 信号的原理：由于产生一个PWM 信号需要有一个适合的定时器来重复产生一个与PWM 周期相同的计数周期，并用一个比较寄存器来保持调制值，并用一个比较寄存器来保持调制值，因此，因此，比较寄存器的值应不断与定时寄存器的值相比较，这样，当两个值相匹配时，时寄存器的值相比较，这样，当两个值相匹配时，就会在响应的输出上产生一个转换（从低就会在响应的输出上产生一个转换（从低到高或从高到低），从而产生输出脉冲，输出的开启，从而产生输出脉冲，输出的开启（或关闭）（或关闭）（或关闭）时间与被调制的数值成正比，时间与被调制的数值成正比，因此，改变调制数值，相关引脚上输出的脉冲信号的宽度也将随之改变。
正弦信号发生器(幅值频率可调)
学号：**********西北农林科技大学电子技术课程设计报告题目：正弦信号发生器(幅值频率可调)学院(系)：机械与电子工程学院专业年级：学生姓名：指导教师：完成日期： 2013年7月3日目录1. 设计的任务与要求............................................................. - 2 -1.1 课题要求................................................................ - 2 -1.2具体要求................................................................. - 2 -1.3课题摘要：............................................................... - 2 -1.4设计步骤：............................................................... - 2 -2. 设计方案确定................................................................. - 3 -3. 硬件电路设计................................................................. - 4 -3.1整体电路框图............................................................. - 4 -3.2 主要元器件介绍.......................................................... - 4 -3.2.1 NE555芯片......................................................... - 4 -3.2.2 555定时器接成多谐振荡器.......................................... - 6 -3.2.3 NE5532P芯片....................................................... - 6 -3.3 整体电路设计............................................................ - 7 -3.4分立电路的设计及元件参数的选取及计算..................................... - 8 -3.4.1 555多谐振荡电路.................................................. - 8 -3.4.2带通滤波电路....................................................... - 8 -3.4.3反向比例运算放大器................................................. - 9 -4.调试与仿真................................................................... - 10 -4.1使用的主要仪器和仪表.................................................... - 10 -4.2分立电路的仿真（仿真图、操作的步骤、方法和结果）........................ - 10 -4.2.1 仿真图........................................................... - 10 -4.2.2仿真结果.......................................................... - 10 -4.3调试电路的方法和技巧：.................................................. - 12 -5. 总结........................................................................ - 13 -6. 参考文献.................................................................... - 15 - 附录一......................................................................... - 16 -1.元器件清单............................................................... - 16 -2.电路原理图............................................................... - 17 -3.PCB封装图................................................................ - 18 -4.3D效果图................................................................. - 21 -1. 设计的任务与要求1.1 课题要求:设计一个频率幅值可调的正弦信号发生器1.2具体要求：1.利用振荡电路产生正弦信号，要求有可调参数用以修改频率2.利用放大电路控制输出信号振幅。
信号发生器使用 (2)
信号发生器使用一、信号发生器信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
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。
能够产生多种波形的信号发生器，如产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的信号发生器称为函数信号发生器信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。
所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。
随着科技的发展，实际应用到的信号形式越来越多，越来越复杂，频率也越来越高，所以信号发生器的种类也越来越多，同时信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。
信号发生信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。
所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。
随着科技的发展，实际应用到的信号形式越来越多，越来越复杂，频率也越来越高，所以信号发生器的种类也越来越多，同时信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。
二、信号发生器的分类信号发生器所产生的信号在电路中常常用来代替前端电路的实际信号，为后端电路提供一个理想信号。
由于信号源信号的特征参数均可人为设定，所以可以方便地模拟各种情况下不同特性的信号，对于产品研发和电路实验特别有用。
在电路测试中，我们可以通过测量、对比输入和输出信号，来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求。
例如，用信号发生器产生一个频率为1kHz 的正弦波信号,输入到一个被测的信号处理电路（功能为正弦波输入、方波输出），在被测电路输出端可以用示波器检验是否有符合设计要求的方波输出。
高精度的信号发生器在计量和校准领域也可以作为标准信号源（参考源），待校准仪器以参考源为标准进行调校。
制作一个正弦信号发生器的设计
制作一个正弦信号发生器的设计
一、正弦信号发生器的概念
正弦信号发生器是一种可以产生所需频率的正弦波信号的设备，可以
帮助开发者测量和分析频率特性，也可以用于相关系统的诊断。
正弦信号
发生器可以产生指定频率的正弦波形，以满足不同系统的需求。
它也可以
通过波形对比法进行精确的波形测量，用于分析电子系统特性。
（1）电路设计
正弦信号发生器的电路设计主要有两种：一种是基于模拟电路的设计，另一种是基于数字电路的设计。
（1）模拟电路
模拟电路设计采用的是电路模块，主要有振荡器、滤波器、缓冲器和
调制电路。
（a）振荡器
振荡器主要由振荡电路和调整元件组成，振荡器的作用是形成振荡的
正弦波，以满足信号发生器产生不同频率的要求。
（b）滤波器
滤波器的作用是滤除振荡器产生的额外噪声，以得到纯净的正弦信号。
（c）缓冲器
缓冲器的主要作用是将振荡器的正弦波输出，缓冲器的作用是减少信
号失真，使正弦波更加完美。
（d）调制电路
调制电路的作用是对信号发生器产生的正弦波进行调制，使其能够输出更加稳定的信号频率。
（2）数字电路
采用数字电路设计的正弦信号发生器。
2005年全国大学生电子设计大赛(A题：正弦信号发生器)
2005年全国大学生电子设计大赛A题：正弦信号发生器目录1.A组题1 (2)2.A组题2 (17)3.A组题3 (32)4.A组题4 (41)5.A组题5 (86)正弦信号发生器1华南理工大学电子与信息学院摘要这个正弦信号发生器利用最新的频率合成技术，实现了1KHz~30MHz的正弦波输出，频率步进可达到1Hz，可输出调制度可调的AM信号，5KHz、10KHz 最大频偏的FM信号，100KHz固定频率载波、码速10kbps的PSK，ASK信号。
采用了超宽带、超低噪声的高速运放，提高了输出电压的幅度。
整个系统以ADuC841为控制中心，有很高的精确度和稳定度。
双CPU结构，大大增强了信息的处理能力；行列式键盘输入，大屏幕LCD输出，操作简便，人机界面友好。
AbstractThis sine wave generator, based on the DDS new technique, can generate a sine wave with a frequency ranging from 1KHz to 30MHz，which has a frequency step of 1Hz！The system can also output an AM signal with an adjustable modulation index, an FM signal with a frequency deviation of 5kHz or 10kHz, controlled by the keyboard input. Meanwhile it has a function of outputting PSK or ASK signals, with a code rate of 10kps and 100KHz carrier. Applying the low noise, high speed ,wide pass band Op Amp, increases the output voltage amplitude. The whole system has anADuC841 as its controller center, which provides a high precision and stabilization. Two CPUs enhance the ability of processing. Matrix keyboard and large screen LCD display provide a friendly interface, which makes the operating more easy.一、方案设计与论证1.1 方案比较本题目的要求是设计一个正弦信号发生器，并且能够输出模拟幅度调制(AM)信号，模拟频率调制(FM)信号，二进制PSK、ASK信号。
实验十-正弦信号发生器实验
实验10正弦信号发生器实验
1、实验目的：
1）学习分频器，计数器和LPM_ROM的使用方法
2）学习DDS的基本原理。
2、实验原理：
图1 正弦信号发生器的原理图
图2 DDS信号源的原理图
3、实验内容
选择模式NO.5,打开试验箱左上侧的+/-12V开关（D/A输出需要），将示波器探头接于主系统左下角的两个挂钩处，最右侧的时钟选择，用短路帽接插clock0为65536Hz 或750KHz处，这时可以从示波器上看到波形输出
1)用VHDL语言描述一个16进制计数器，然后再描述一个正弦表译码器，使用
元件例化语句描述图1所示原理图(FPGA内部)，在QuartusⅡ上进行编译、综
合、适配。
引脚锁定以及硬件下载测试。
时钟输入锁clcok0(750KHZ)，正弦
表输出锁DAC0832输入，复位和时钟使能锁按键，进行编译、下载和硬件测
试。
2)用VHDL语言描述一个1024进制计数器，然后使用lpm_ROM再描述一个10
位地址的正弦表译码器，使用元件例化语句描述图1所示原理图(FPGA内部)，
在QuartusⅡ上进行编译、综合、适配。
引脚锁定以及硬件下载测试。
3)如图2所示，把上述计数器改为+M计数器，M为3位，采用按键输入。
记录
4、思考
怎样提高输出频率的范围
参考程序见文件。
正弦信号发生器的设计
正弦信号发生器的设计正弦信号是电子工程中非常常见的一种波形信号。
在很多应用场合中，为了满足一些特殊的输出要求，设计一个合适的正弦信号发生器是非常必要的。
本文将介绍如何设计一个简单的正弦信号发生器。
一、介绍正弦信号正弦信号是一种基本的周期信号，在数学和工程领域都有广泛的应用。
正弦信号的数学表达式为：y(t) = A*sin(ωt+φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为相位差。
正弦信号具有周期性和连续性，可以描述很多物理和电子现象，如机械振动、电磁波等。
在电子工程领域中，正弦信号可以用于通讯系统、音频系统、数码系统等各个方面。
如果需要设计一个正弦波信号发生器，一些基本要素必须要考虑。
这些要素包括输出幅度、输出频率、工作电源和电路稳定性。
以下是正弦信号发生器的设计方案：1.输出幅度要设计一个正弦信号发生器，首先要确定所需要的输出幅度范围。
对于数字信号处理器（DSP）的输出，其输出幅度通常在±1.0之间。
如果需要更大的输出幅度，可以通过放大引脚信号或者使用外部放大器实现。
2.输出频率输出频率可以由外部时钟或者基准晶振决定。
如果想要实现可调节的输出频率，可以在电路中使用像50-100MHz这样的精准低噪声晶振。
可以根据应用需求选择不同的晶振和滤波器电路。
3.工作电源正弦波信号发生器的工作电源应该保证稳定性和可靠性。
在低频和中频应用中，标准稳压器可以提供足够的电源稳定性；在高频应用中，需要使用低噪声电源或者瞬态响应较好的电源来保证信号质量。
4.电路稳定性正弦波信号发生器的电路必须要保证稳定性。
这可以通过使用负反馈电路、保持简单电路结构和使用稳定的输出功率等方法来实现。
此外，振荡器的端部是一个有驱动能力的阻抗，因此需要使用与振荡器相匹配的驱动设计。
下面是一个简单的正弦波信号发生器电路图：在图中，U1是一个晶体管振荡器，C4和L2是功率扩大电路，R1和R2是反馈电路，C1和C2是用于稳定电路的滤波电容，C3则被用来过滤高频噪声。
正弦信号发生器
A题正弦信号发生器摘要本文介绍以DDS芯片AD9851为产生正弦信号的波信号核心，以单片机为主控制器，实现了从低频100hz到高频10Mhz宽频带的频率任意设定（亦可以设定步进为10hz或者100hz等可调）、高精度（频稳度优于10-5）的正弦信号发生器，输出电压幅度为50欧姆负载上输出幅度大于1V。
并且实现了产生从1Mhz~10Mhz范围内调制度m a可调的模拟幅度调制（AM）信号，和把自行产生的M序列数字二进制基带信号调制成100khz固定频率载波二进制键控制的ASK 和PSK。
关键词DDS,PSK,ASK,模拟幅度调制（AM）信号，模拟频率调制（FM）信号，正弦信号发生器，M序列，多谐振荡器，模拟乘法器，可控增益宽带放大器，AD9851，AD603，MC1496AbsatractThis system is designed to generate sine wave generator. We use the DDS devise AD9851 as the system’s core, the single chip 89S52 as the MCU of the system. This sine wave generator can generate sine wave from 100khz to 10Mhz with a step 10hz or 100hz or 100khz, also, can generate AM analog signals, can generate ASK and PSK digital signal.KeywordDDS,PSK,ASK, sine wave generator, AM analog signals, LCD,MCU,DDS devise AD9851.1、设计任务和要求设计制作一个正弦信号发生器。
1.1基本要求（1）正弦波输出频率范围：1kHz~10MHz；（2）只有频率设置功能，频率步进：100Hz；（3）输出信号频率稳定度：优于10-4；（4）输出电压幅度：在50Ω负载电阻上的电压峰-峰值Vopp ≥1V；（5）失真度：用示波器观察时无明显失真。
二线制变送正弦信号发生器
二 、硬件 电路 （ ）ｖ Ｉ － ／ 模块 （ ２ 图 ） 在设 计时 ，用 Ｖ Ｉ 换器将 调理 电路 的 电压信 号转 换为 电流 ／变 信号再传输到受控端，即可解决在传输电压信号时，传输距离较 远所造成的压降和 电压噪声问题 。同时，将二线传输线上的电流 控 制在 ４２ｍ －０Ａ可 以大 大提 高线路 的抗 噪 声性能 ， 保证信 号 的稳定 传输。
摘 要 ：二线制 变送正弦信号发 生器的重点在于二线制变速器的设计，二线变送器依靠两条传输线提供的电压作为电 源，控制 自身的耗电功率来控制传输线的电流实现对被控端的控制作用。在控制端，调理电路采集输入 电阻转换为电压信
号 （ ．—２ 作 为Ｖ Ｉ ０ ４ Ｖ） ／变换 器的输 入 ，Ｖ Ｉ 器把输 入 电压转换 为适合二 线传 输 的电流 （ —２ｍＡ）传输 出去 以 实现 二 线 ／变换 ４ ０ 传输。 在受控端， 将采集的电流转换为电压信号将其放大并通过Ａ Ｄ转换， ／ 根据单片机能够处理的结果对Ａ ９ ３进行控制 ， Ｄ ８４ 输 出相应 频率 的正 弦波达 到设 计 的要 求 。 关犍 词 ：二线 制 变迭 器；正 弦发 生器 ；Ａ ８４ Ｄ９３ ；ＭＳ ４０ Ｐ ３ 单片机 中图分类号：Ｔ ３ 文献标识码 ：Ａ Ｍ９５ 文章鳊号 ：１０ － ５９（ ０ １ ２ ０ ８－ ２ ０ ７ ９９ ２１ ）１－ ０５ ０
图５
（ 上接 第 ８ 页 ） １ 校 园等 Ｃ ｂｅ 入 技术 可 以使有 线 电视公 司利用 现 有 的 Ｈ Ｃ 光 纤 同 ａｌ 接 Ｆ（ 轴混 合 网 ）网络 提供 宽 带业 务 。有线 接入 网发 展 的一个 重要 趋势 是 ＦＴ （ Ｔ Ｃ 光纤 到路 边 ）与 ＨＣ融合 ，进 而 向 ＦＴ Ｆ Ｔ Ｃ发展 。最 近 ， 接入 网 又提 出 了一种 新 的组 网方案 ：Ｆ Ｔ ＋Ｈ Ｃ ａ ｌ 接 入 的另 ＴＣ Ｆ 。Ｃｂ ｅ 个 选 择是 利用 现有 的有 线 网络—— Ｃ Ｔ 。 Ａ ｖ 无 线接 入技 术就 是利 用无 线 技术 作为传 输媒 介 向用 户提 供 宽 带接 入服 务 。除 了传 统 的无线 局域 网络 接入 外 ，近 来卫 星 宽带技 术正在迅速发展。用户通过计算机的调制解调器和卫星配合接入 互联 网 ，从 而获 得高速 互 联 网传输 、定 向发 送数 据 、 网站广 播等 服务 。 光纤用户网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的 接 入 网 。用 户 网光纤化 有很 多 方案 ，有 光 纤到路 边 （Ｔ Ｃ 、光纤 ＦＴ ） 到小 区 （Ｔ Ｚ 、光 纤 到办 公室 （Ｔ Ｏ 、光纤 到楼 面 （Ｔ Ｆ 、光 ＦＴ） ＦＴ） ＦＴ ） 纤到 家庭 （Ｔ Ｈ Ｆ Ｔ ）等 （ ）城域网网络设备的选型 五 １核 心交 换机 ． 核心网络骨干交换机是宽带 网的核心，应具备 ： （ ）高 性 能，高速第 二 、三层 交换 能 力 ； 路 由选 择速 度变 １ 把 为交 换速度 ； （ ）可扩 展性 ，采 用槽 式机 箱或 具有 堆 叠能力 ； ２ （ ）可升 级和 扩展 ，可配置 高密 度端 口和 大吞 吐 量扩 展卡 ； ３ （ ）高可 靠性 ，冗 余 设计 ，部件 易于 更换 ； ４ （ ）强 大 的 网络 控制 能力 ，提 供 Ｑ Ｓ 和 网络 安 全 ，支 持 ５ ｏ Ｒ ＤＵ 、Ｔ ＣＣ ＋ 认证 机 制 ； Ａ ＩＳ ＡＡ Ｓ等 （ ）良好的可管理性 ，支持通用网管协议，如 ＳＭ 、ＲＯ 、 ６ Ｎ Ｐ Ｍ Ｎ Ｐ Ｏ２等 。 ４Ｎ ｛ ２ 接入层交换机 ． 网络边缘交换机构成用户接入 网络 ，应具备： （ ）灵活性， １ 提供多种固定端口数量搭配供组网选择， 可堆 叠 、 易扩展 ； （ ）支持千兆／ ２ 百兆高速上连 、高性能；
SystemView正弦信号发生器
例1：正弦信号发生器本例是一个能产生正弦信号，并对其进行平方运算的系统。
具体操作如下：1、单击工具条中的系统定时按钮，在打开的System Time Specification 对话框中单击OK ，接受系统默认值。
2、弹出信号源图标并在设计区窗口双击该图标（或单击鼠标右键选择Library…）打开信号源库，选中Periodic 组按钮，再选中正弦信号图标“Sinusoid ”。
单击Parameters 按钮，在频率框中输入“4”，单击OK 。
这样就定义了一个幅度为1、频率为4Hz 的正弦波信号。
3、现在弹出函数图标 并双击该图标显示出函数库窗口，选择“Algebraic ”组中的“X^a ”，单击参数按钮Parameters ，在指数框内输入“2”。
这个图标被用于对输入的正弦波进行平方运算。
4、单击工具条中的按钮，可建立一个文本框，调整其大小、位置后，在其中输 入Y(t)=X(t)^2，以说明图标实现的功能。
5、 弹出接收器图标双击该图标打开接收器对话框，选择“Graphic ”组的“SystemView ”。
6、 把信号源图标连接到函数图标，并将函数图标和接收器图标相连。
7、 弹出另一个接收器图标，同样选择为“SystemView ”类型，并将信号源图标连接到该接收器图标。
8、 单击按钮运行系统。
这时可看到接收器窗口中出现了正弦信号波形，见图2.1.1，将鼠标箭头放在图形中，箭头将变为十字，这时按住鼠标左键可调整图形的位置，单击图形，可调整图形大小。
图2.1.1一个建立正弦波平方的简单系统9、 单击分析窗按钮进入分析窗口，然后单击工具栏左边的数据刷新按钮即可在分析窗中观察到系统波形。
10、 观察功率谱。
在分析窗口单击接收计算器图标打开其窗口，选择Spectrum 项，再选中项，在右边“Select onewindow ”窗口中选择w1:Sink3，单击OK ，则在分析窗口中出现频率为4Hz 的正弦信号频谱。
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正弦信号发生器作者：曾立丁运鸿陈亮赛前辅导及文稿整理辅导教师：肖看摘要本系统以51单片机及FPGA为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、调幅（AM）、调频（FM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。
采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生5Hz－20MHz正弦信号，经滤波、放大和功放模块放大至6v并具有一定的驱动能力。
测试信号发生模块产生的1kHz正弦信号经过调幅（AM）模块、调频（FM）模块，对高频载波进行调幅或调频。
二进制基带序列信号送入数字键控模块，产生二进制PSK或ASK 信号，同时对ASK信号进行解调，恢复出原始数字序列。
另外，本系统还配备有液晶显示屏、遥控键盘，提供了友好的人机交互界面。
ABSTRACTThis system is in the core of Micro-Processor and FPGA (Field Programmable Gate Array), consist of sine signal generating module, Power amplifier, Amplitude Modulator, Frequency Modulator, ASK/PSK module and test signal generating module. The AD9851 controlled by Micro－Process in digital way to generate sine signal with the bandwidth 5Hz to 20MHz adjustable per 1Hz. After processing by LPF & power amplifier, the output signal has a peak value of move than 6V. The sine signal at 1 KHz was send to AM and FM module to modulate the high frequency carrier waveform. The binary sequential was send to the relative module to generate ASK and PSK signal. At last demodulate module demodulate the ASK signal and got the same binary sequential as set before.In order to provide a friendly user interface, the LCD and remote infrared control keyboard was introduced in this system.一、方案的设计和论证题目要求产生1kHZ－10MHz正弦信号，并在此基础上，产生模拟调幅信号、模拟调频信号、二进制PSK、ASK信号。
1kHZ－10MHz的正弦信号发生器是本设计的关键，以此为基础，对该信号进行各种调制，得到题目要求的各种波形。
1.正弦信号产生部分方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。
ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。
它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。
可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。
为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。
方案二：锁相环频率合成器（PLL）锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。
锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。
通过鉴相器获得输出的信号F O 与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。
如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。
由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。
一般来说PLL 的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。
如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。
方案三：直接数字频率合成（DDS）DDS是一种纯数字化方法。
它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如下：图 1 DDS原理图方案一（VOC）不能实现稳定频率信号的输出并且难于数字控制。
并且电容、电阻参数随温度等其他因素的影响，频率稳定度以及电路的稳定度都较低，实现也较复杂，不予采纳。
虽然ICL8038可很好的实现频率输出的控制，但查看ICL8038的设计资料可知其频率输出范围为0.01Hz～300kHz，不能达到题目的要求，故不予选用。
PLL方案和DDS方案都能实现1kHz～10MHz的稳定的信号输出，且能达到100Hz频率步进，但是PLL的动态特性却很差，在频率改变时，环路从不稳定到稳定的过程有时间延迟。
相比较而言，DDS的频率输出范围一般低于PLL，且杂散也大于PLL方案，但DDS信号源具有输出频率稳定度高、精度更高、分辨率更高且易于程控等优点，且频率改变不存在失调过程，尽管有杂散干扰，只需在输出级加滤波器仍可以得到质量很好的正弦波形。
对于DDS的实现，采用可编程逻辑器件设计，可以按题目的具体要求量身定做，灵活的发挥DDS信号源的各项优良性能，但需加DA转换器等外围器件，设计工作量较大。
采用集成DDS芯片只需少量外围器件就能构成一个完整的DDS 信号源。
集成芯片的电磁兼容性、抗干扰等各方面性能一般比可编程逻辑器件设计的DDS信号源性能要好。
目前有许多可用作信号发生器的专用DDS集成芯片，如ADI公司推出的AD9851，其性能均能满足本题的要求。
2.模拟幅度调制(AM)信号的产生幅度调制是正弦载波信号的幅度随调制信号做线形变换的过程。
模拟幅度调制(AM)信号就是载波振幅按照调制信号的大小成线性变化的高频振荡，因此实现的原理就是把载波信号与调制信号相乘。
方案一：用高速DA转换器实现载波信号送入DA转换器的参考电压V ref端，调制信号通过AD采样后，把转换得到的数字量送到DA转换器的数据输入端，从而得到被调制信号调制的模拟调幅信号。
但此方案需要双极性的DAC，而且对DAC的速度也比较苛刻，设计起来难度较大，故不采用。
方案二：用高速模拟乘法器实现采用AD835高速模拟乘法器，来实现模拟调制。
模拟乘法器AD835的－3dB 截止频率为250MHz，能够满足题目的要求。
但是AD835的差分输入范围仅为±1V，因此必须对输入信号进行预处理。
综上所述，采用AD835集成高速模拟乘法器不但简化了硬件电路，并且AD835具有很低的附加噪声，在频率f<10MHz时只有50，能够大大提高系统的抗干扰能力以及稳定度，可轻松实现题目要求，故采用此方案。
对题目要求的10%～100%调制度的实现，可预先在FPGA中建立10个不同调制度对应的幅度表格，然后查询各表格，将数据送给CA3338 AD转换器输出对应幅度的1kHz的正弦波，处理后输入AD835模拟乘法器后便可得到对应调制度的AM 调幅波形。
3.模拟频率调制（FM）信号的产生由于本系统采用DDS方案做信号源，因此用模拟方法实现频率调制有一定困难，频偏较难精确控制，且容易引入干扰。
因此FM信号的产生可结合AD9851芯片用数字方法来实现。
AD9851是通过写频率控制字FSW来控制输出信号的频率的，频率控制字的值与输出信号的频率成正比。
对输入的1kHz信号经过处理后进行实时采样，得到的数据正比于载波信号的频率偏移量。
把不同幅度采样得到的数据对应不同的频率偏移量，不同的频率偏移量又对应不同的频率控制字，可以作为表存储在FPGA中。
零点对应中心频率，幅度最大的点对应正向最大频偏对应的频率，而幅度最小的点对应负向最大频偏对应的频率，实时改变载波频率。
由于题目要求5kHz与10kHz频偏，因此要制作两个查询表。
4.ASK、FSK信号的产生方案一：ASK的实现：数字基带序列和载波输入相乘实现（FSK也可通过此方法实现）。
方案二：模拟开关实现ASK、FSK是数字调制技术，可采用的模拟开关来实现。
将模拟地线和载波分别接到模拟开关的两个输入端，用数字基带序列控制模拟开关的切换，即可以得到ASK信号。
同样的道理，将载波及其倒π相信号分别通入模拟开关的两个输入端，用数字基带序列控制模拟开关的切换，可以得到PSK信号。
考虑到载波频率为100kHz，需要较高速的模拟开关。
方案三：用FPGA内调制实现。
一般来说，模拟开关成本低于模拟乘法器，使用也更加方便，故采用方案二。
同时，利用FPGA,我们也实现了方案三。
二、单元电路分析与硬件电路设计1.正弦信号发生器采用了直接数字频率合成技术，可采用ADI公司的DDS集成芯片AD9851。
AD9851由DDS电路、数据输入寄存器、频率相位数据寄存器、高速D/A转换和比较器组成。
其中高速DDS电路又由32位相位累加器和正弦查询表组成。
正弦查询表内存储了一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中00～3600范围的一个相位点。
每送入一个时钟脉冲信号，查询表就把形成的地址信息映射成正弦波幅度信号，然后经过D/A转换器输出模拟量。
AD9851系统时钟的最高频率可达180MHz。
为了提高系统的电磁兼容能力，AD9851内部集成了一个6倍频器，降低了所需外接时钟频率。
若外部介入的参考频率选用20MHz，则经AD9851内部6倍频后，系统时钟频率相当于120MHz。
由频率合成公式可计算出，在此时钟下的输出频率分辨率为：Hz＝0.0279Hz （1）最大输出频率为系统时钟频率120MHz，远超出本题100Hz的步进值，1kHz～10MHzs的要求。
AD9851内部有5个8位输入数据寄存器，其中32位用于装载频率控制字FSW。
FPGA编写时序通过对32位控制字的赋值可精确控制最终合成的信号频率fo。
FSW 与fo之间的转换公式为：（2）频率控制字可向数据输入寄存器连续装入5次数据，并行装入到AD9851中。
AD9851生成的模拟信号由I OUT、I OUTB端送出，该两端对应AD9851内DA转换器的差分电流输出端，其满度电流大小由接在R SET端的电阻值大小决定。