函数信号发生器的设计与实现
函数信号发生器的设计说明

函数信号发生器的设计说明设计说明:函数信号发生器一、引言二、设计目标1.实现多种基础波形的产生,包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
2.实现复杂信号的产生,如脉冲信号、调频信号、调幅信号等。
3.提供可调节的信号频率、幅度、相位等参数。
4.具备高稳定性和低失真度的特点。
三、系统架构系统主要由以下模块组成:1.控制模块:负责接收输入的指令、参数,并对其他模块进行控制。
2.信号生成模块:负责产生各种类型的基础波形信号和复杂信号。
3.波形控制模块:负责对生成的信号进行频率、幅度、相位等参数的调节和控制。
4.输出模块:负责将生成的信号输出到外部设备。
四、关键技术1.时钟模块:使用高精度稳定的时钟源来提供基准时钟信号,用于信号的定时和同步。
2.数字信号处理芯片:通过运算、变换等算法实现各种基础波形信号的产生,可以实时调节频率、幅度等参数。
3.数字模拟转换模块:将数字信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
4.软件算法:基于不同的波形类型,设计相应的算法来生成信号,并实现参数的实时调节。
五、设计流程1.确定系统的整体架构和功能模块划分。
2.根据每个模块的功能需求和接口特点,选择合适的硬件和软件实现方案。
3.实现控制模块,包括指令的解析、参数的读取和传递等。
4.实现信号生成模块,根据不同的波形类型和参数要求,设计相应的算法实现信号的产生。
5.实现波形控制模块,设计参数的调整和控制界面,并与信号生成模块进行交互。
6.实现输出模块,将产生的信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
7.进行系统整体调试和测试,确保各个功能模块正常工作。
8.优化系统性能和稳定性,提高波形的准确度和控制精度。
六、预期效果本设计实现的函数信号发生器具备以下优势:1.具备多种基础波形和复杂信号的产生功能,可满足不同场合的需求。
2.通过软件算法,实现参数的实时调节和控制,提供灵活的操作界面。
3.采用高精度时钟源和数字信号处理芯片,保证信号的稳定性和精确度。
函数信号发生器的设计

函数信号发生器的设计函数信号发生器是一种电子测试仪器,用于产生各种波形信号,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。
一、设计原理函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理,即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。
振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。
其中,放大器负责放大电信号,反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端,形成正反馈,使电路产生自激振荡,滤波电路则用于滤除杂波和谐波,保证输出信号的纯度和稳定性。
函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号,这是通过改变振荡电路的参数来实现的。
例如,正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节,方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现,三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。
二、实现方法函数信号发生器的实现方法有多种,其中比较常见的是基于集成电路的设计和基于模拟电路的设计。
下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。
1. 基于集成电路的设计基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单,只需要选用合适的集成电路,如NE555、CD4046等,然后按照电路图连接即可。
具体步骤如下:(1)选择合适的集成电路。
NE555是一种常用的定时器集成电路,可以产生正弦波、方波和三角波等信号;CD4046是一种锁相环集成电路,可以产生锯齿波信号。
(2)按照电路图连接。
根据所选集成电路的电路图,连接电容、电阻、电感等元器件,形成振荡电路。
同时,根据需要添加反馈电路和滤波电路,以保证输出信号的稳定性和纯度。
(3)调节参数。
根据需要调节电容、电阻等参数,以改变输出信号的频率和幅度。
同时,根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数,以改变输出信号的波形和稳定性。
(4)测试验证。
连接示波器或万用表,对输出信号进行测试和验证,以确保输出信号符合要求。
函数信号发生器的设计与实现

摘要信号发生器是科研、教学实验及各种电子测量技术中很重要的一种信号源,随着科学技术的迅速发展,对信号源的要求也越来越高,要求信号源的频率稳定度、准确度及分辨率要高、以适应各种高精度的测量,为了满足这种高的要求,各国都在研制一些频率合成信号源,这种信号源一般都是由一个高稳定度和高准确度的标准参考频率源,采用锁相技术产生千百万个具有同一稳定度和准确度的频率信号源,为了达到高的分辨率往往要采用多个锁相环和小数分频技术,因此使电路复杂、设备体积圈套、成本较高,传统的频率合成器由于采用倍频、分频、混频和滤波环节,使频率合成技术(DDS),与传统的频率合成技术相比,DDS具有频率分辨率高、频率转变速度快、输出相位连续、相位噪声低、可编程和全数字化、便于集成等突出优点、成为现代频率合成技术中的佼佼者,得到越来越广泛的应用,成为众多电子系统中不可缺少的组成部分。
本文介绍一种以AT89S52、AD9850和8279为核心器件的DDS正弦信号发生器。
AD9850是一款专业极的正弦信号产生器件。
它的特点正如上文所述的,电路整体结构简单,输出信号波形好,控制简单,而且易于实现程控。
AT89S52和8279将在正文部分仔细的说明。
本次因为是毕业设计,我也首次采用12864LCD作显示器件。
采用12864作显示器件的好处是可以显示汉字。
关键词:单片机,电压A/D转换,C语言Title Function signal generator’s design and Realization AbstractSignal generator is a research, teaching experiments and a variety of electronic measurement technology is very important as a signal source, with the rapid development of science and technology, demands on the signal source more and more require the signal source frequency stability, higher accuracy and resolution to suit a variety of high-precision measurements, in order to meet this high demand, all countries in the development of a number of frequency synthesized signal source, such sources are normally a high stability and high accuracy degree of standard reference frequency source, using phase-locked with the same technologies used to produce millions of a degree of stability and accurate frequency signal source, in order to achieve high resolution and often using multiple phase-locked loop fractional-N technology, divider, mixer and filter links, so that frequency synthesis (DDS), and compared to the conventional frequency synthesis, DDS has a frequency resolution high frequency changes in speed, the output phase continuous, low phase noise, programmable and fully digital, easy integration and other advantages, become a modern leader in synthesizer technology, get more and more widely used, a large number of electronic systems an indispensable component.This article describes a kind of AT89S52, AD9850 and 8279 as the core component of the DDS sine wave generator. AD9850 is a highly professional sine signal generation device. It features, as described above, the circuit structure is simple, the output signal waveform is good, control is simple and easy to implement program-controlled. AT89S52 and 8279 will be detailed in the body of the note.This is because a graduation project, I was first introduced 12864LCD for display devices. 12864 for use of the benefits of display device can display Chinese characters.Keywords:DDS, MCU, AD9850, LCD, C language目录1. 前言 (1)1.1 本课题的研究现状 (1)1.2 选题目的及意义 (2)1.3 发展函数信号发生器的意义 (3)2. 函数发生器系统设计 (5)2.1 设计方案的比较 (5)2.2 系统模块设计 (5)2.2.1 控制模块 (6)2.2.2 按键及其显示模块 (6)2.2.3 波形产生模块 (6)2.2.4 D/A转换 (7)2.3 系统总体框图 (9)3. 系统硬件设计 (10)3.1 基本原理 (10)3.2 单片机介绍 (10)3.3 各部分电路原理 (15)3.3.1 DAC0832芯片原理 (15)3.3.2 NE5532介绍 (18)3.3.3 三端稳压集成电路7805概述 (18)3.3.4 应用电路 (19)4. 系统软件设计 (21)4.1 系统软件设计方案 (21)4.2 系统软件流程图 (22)4.3 信号产生程序 (24)4.3.1 正弦波产生 (24)4.3.2 三角波产生 (25)4.3.3 方波产生 (26)4.3.4 锯齿波的产生 (27)5. 调试跟测试结果 (29)5.1 系统功能测试 (29)5.1.1 硬件的调试 (29)5.1.2 软件的调试 (29)5.2 测试的仿真波形 (30)6. 结论 (32)谢辞 (34)参考文献 (35)附录 (36)附录1路原理图 (36)附录2 PCB图 (37)附录3 程序清单 (37)附录3 程序清单 (38)1.前言函数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。
DDS函数信号发生器的设计与实现-课程设计.docx

DDS函数信号发生器的设计与实现•课程设计DDS函数信号发生器的设计与实现一、主要功能要求:1、设计任务(1)正弦波、三角波、方波、锯齿波输出频率范围:1KHZ~1MHZ(2)具有频率设置功能,频率步骤:100HZ;(3)输出信号频率定度:优于10 A4(4)输出电压幅度:在5K负载电阻上的电压峰一一峰值Vopp^lV;(5)失真度:用示波器观察使无明显失真。
2、基本要求:(1)掌握采用FPGA硬件特性、及软件开发工具MAXPLUS II的使用。
(2)掌握DDS函数信号发生器的原理,并采用VIIDL语言设计DDS内核单元。
(3 )掌握单片机与DDS单无连接框图原理,推导出频率控制字、相位控制字的算法。
(4)设计键盘输入电路和程序并调试。
掌握键盘和显示(LCD1602)配合使用的方法和技巧。
(5)掌握硬件和软件联合调试的方法。
(6)完成系统硬件电路的设计和制作。
(7)完成系统程序的设计。
(8)完成整个系统的设计、调试和制作。
(9)完成课程设计报告。
3、捉高部分:(1)三角波、方波输出频率范围:1KHZ〜1MHZ;(2)产生二进制PSK、ASK信号:再50KHZ固定频率载波进行二进制键控,二进制基带序列码速率固定为10Kbps,二进制基带序列信号自行产生。
(3)设计高速DA转换电路。
4、发挥部分:(1)对数据频率进行倍频。
二、整体设计框图及整机概述:1、DDS的实现原理:它建立在采样定理的基础上,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,然后再通过查表将数据读出,经过D/A转换器转换成模拟量,把存入的波形重新合成出来.2、整体设计框图图一DDS函数信号发生器系统框图结构3、整机概述:整个DDS信号发生器由单片机子系统,DDS子系统,模拟子系统三部分组成。
单片机子系统由单片机、人机接口组成,人机接口由液晶显示器和键盘组成,通过键盘选择信号波形和输入信号频率,液晶用来显示波的类型和波当前的频率值。
智能函数信号发生器的设计与实现 毕业论文答辩 ppt课件

争辩人: 专业:电子信息科学与技术 指点教师:
一 智能函数信号发生器设计的背景和意义
函数信号发生器是一种常用的信号源,它 提供符合一定电技术要求的电信号,并提供知 波形、知频率、知幅度大小的输出信号。信号 发生器是最根本、运用最广泛的电子丈量仪器 之一。它作为一种通用的电子仪器,在消费、 科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的运用。
3.D/A转换电路
D/ A 转换电路主要由D/ A 转换芯片DAC0832 和两 个运算放大器LM324 组成。DAC0832 有三种联接方式. 一种是两级缓冲器型,即输入数据经两级缓冲后,送 D/ A 转换电路。 第二种是单级缓冲器型,输入数据经 输入存放器直接送入DAC存放器,然后送D/ A转换电 路。第三种是两级缓冲器直通,输入数据直接送D/ A 转换电路进展转换。电路中采用直通联接方式,即/ WR1 、/ WR2 、/ CS 和/ XFER 全部接地、ILE和Vcc 接+ 5V 电源,使DAC0832 处于直通形状。此时,单 片机的数据输出线直接与DAC0832 的数据输入线相连。 D/ A 转换电路可采用单极性输出,也可采用双极性输 出。此电路采用双极性输出,即经两个运算放大器 LM324 后输出电压Aour。
三 软件设计
主要是波形数据的存储、波形数据的选择、 波形频率大小的调整, 经过程序得到各种波形。 波形参数存入正弦波、三角波和方波三个数组 中, 波形的选择经过独立按键, 一个按键切换三 种波形, 频率的改动采用调整定时计数初值来 实现, 由独立按键来调整频率。波形的产生, 利 用计数溢出产生中断, 单片机顺序读取存储在 各波形数组中的波形数据, 将波形数据经P0口 送到数模转换芯片得到模拟信号。
Hale Waihona Puke 1.产生波形子程序为了实现三种波形的输出,我们需求建立 方波数据表、三角波数据表、正弦波数据表。 同时,波形的产生, 要利用计数溢出产生中断, 再由单片机顺序读取存储在各波形数组中的波 形数据,因此要建立中断函数。而要实现利用数 码管显示波形频率,那么要建立数码管显示函 数。经过键扫描子函数我们可以实现波形频率 的添加、减少和波形切换。
函数信号发生器的设计与实现 (1)资料

计算机与信息学院电子信息工程系综合课程设计报告专业班级电子信息工程11-2班学生姓名及学号陈雪莹20112661指导教师方静课题名称函数信号发生器2013~2014 学年第三学期函数信号发生器的设计与实现一.课题的基本描述在科学研究和实际工业测量控制系统开发过程中,方波、三角波和正弦波等是常用的基本测试信号,函数信号发生器就是用来产生、模拟这些真实信号源的通用电子设备。
本课题要求设计一种以单片机为控制器的简易函数信号发生器,包含:主控电路、D/A转换电路、按键和波形选择电路以及显示输出电路,可以输出正弦波、三角波和方波三种信号,输出信号的频率可用按键进行增、减调整,并在LCD(12864)实时显示输出波形。
二.设计的基本要求1. 正弦波、三角波频率调节范围:0.1-50HZ 输出幅值:1.0-1.5V方波频率调节范围:1Hz-1KHz 输出幅值:5V2.通过按键选择输出信号类型,幅值、频率等相关指标;3. 具有显示输出波形的频率和幅度的功能。
三.技术方案及关键问题(1).总体方案:数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。
89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等,只要将89C51再配置按键、数模转换及波形输出等部分,即可构成所需的函数信号发生器。
因此本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生三角波、正弦波、矩形波三种波形,再通过D/A转换器PCF8591T将数字信号转换成模拟信号,最终由液晶屏12864显示出来。
通过按键来控制三种波形的类型选择、频率和幅度的变化,并通过数码管显示其各自的类型,液晶屏显示幅度和频率的大小。
系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
基于单片机的函数信号发生器的设计与实现

基于单片机的函数信号发生器的设计与实现一、引言函数信号发生器是一种用于产生不同形式的函数信号的仪器。
在电子领域中,经常需要使用函数信号进行信号调试、测试和仿真。
传统的函数信号发生器通常较为昂贵,而基于单片机的函数信号发生器则能够以较低的成本实现,并且具有良好的可调节性和稳定性。
本文将介绍基于单片机的函数信号发生器的设计与实现。
二、设计原理基于单片机的函数信号发生器主要由以下几部分组成:单片机控制模块、波形发生模块、幅度控制模块、频率控制模块和显示模块。
其中,单片机控制模块采用单片机进行控制和信号生成,波形发生模块用于产生不同形式的函数信号,幅度控制模块用于调节信号的幅度,频率控制模块用于调节信号的频率,显示模块用于显示当前的信号参数。
三、基本功能和设计过程1.单片机控制模块的设计:选择合适的单片机,搭建合适的电路,并进行相应的编程。
具体的控制程序需根据单片机型号和要求进行设计和实现。
2.波形发生模块的设计:选择合适的波形发生电路,包括正弦波、方波、三角波等。
这些波形的发生可以采用基于单片机的数字方法生成。
3.幅度控制模块的设计:通过调节电路中的阻值来实现对信号幅度的调节。
可以使用模拟方法或者数字方法实现。
4.频率控制模块的设计:通过调节电路中的电容或者电阻来实现对信号频率的调节。
可以使用模拟方法或者数字方法实现。
5.显示模块的设计:选择合适的显示设备,如LCD液晶显示屏,将信号的参数通过单片机发送到显示设备上进行显示。
四、设计实例以基于PIC16F877A单片机的函数信号发生器为例,简要介绍其设计与实现步骤。
1.单片机控制模块的设计:选择PIC16F877A单片机,并搭建相应的电路。
使用C语言编写程序,根据用户的输入和要求,通过PWM或DAC控制输出信号的幅度和频率。
2.波形发生模块的设计:根据需要,选择合适的波形发生电路进行设计。
可使用PIC16F877A的PWM输出产生正弦波,方波和三角波等。
简易函数信号发生器的设计报告

简易函数信号发生器的设计报告设计报告:简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中,函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域,可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器,能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号,并能够调节频率和幅度。
同时,为了提高使用方便性,我们还计划增加一个显示屏,实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路,由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形,输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生,可以采用集成电路作为振荡器。
例如,使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波,使用施密特触发器可以产生方波,使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要,设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率,可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数,可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率,从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度,可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗,通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时,也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求,选择合适的振荡器和放大器电路,并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如,根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件,并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
简易函数信号发生器的设计与实现

简易函数信号发生器的设计与实现陈贞【摘要】This paper introduces a design of a simple function signal generator that output sine wave square wave ,and triangle wave based on the LM324 chip .The circuit structure is simple in structure ,hav-ing the characteristics of adjusting the signal amplitude ,frequency and other parameters ,having better per-formance output in the simulation software and laboratory tests ,altering laboratory standard function gen-erator to complete the general experimental requirements ,and saving the cost of teaching .%介绍以L M 324运放芯片为核心,实现正弦波-方波-三角波输出的简易函数信号发生器的设计。
该电路结构简单,信号的幅度、频率等参数可调,在仿真软件和实验室检测都有较好的性能输出,可替代实验室标准的函数信号发生器完成一般的实验要求,节省教学成本。
【期刊名称】《武汉工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P75-78)【关键词】运放;LM324;函数信号发生器;正弦波;方波;三角波【作者】陈贞【作者单位】武汉工程职业技术学院湖北武汉430080【正文语种】中文【中图分类】TN750 引言信号源是研制、生产、测试和维修各种元器件以及整机设备时的重要设备。
函数信号发生器设计

函数信号发生器设计函数信号发生器是一种可以输出各种形式的信号的电子设备,如正弦波、方波、脉冲等。
它通常用于科学研究、电子工程实验、教学以及通信系统的测试和调试等领域。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理、关键模块以及一些常见的应用。
一、设计原理1.参考振荡器:参考振荡器是整个函数信号发生器的核心部分,它负责产生一个稳定的基准频率,通常采用石英晶体振荡器作为参考源。
2.频率调节电路:频率调节电路通过改变参考振荡器的频率来控制信号发生器输出的信号频率。
通常采用电压控制振荡器(VCO)或者数字频率合成技术来实现。
3.振幅调节电路:振幅调节电路用于调节信号发生器输出信号的幅值,通常采用放大电路或者可变增益放大器来实现。
4.波形调节电路:波形调节电路用于调节信号发生器输出信号的波形,可以实现正弦波、方波、脉冲等不同形式的信号输出。
二、关键模块设计在函数信号发生器的设计中,有几个关键模块需要特别注意。
1.参考振荡器设计:参考振荡器的设计要求具有高稳定性和低噪声,可以选择石英晶体振荡器或者TCXO(温度补偿石英晶振)作为参考源。
2.频率调节电路设计:频率调节电路的设计要求具有较大的频率范围和较高的分辨率。
可以采用电压控制振荡器(VCO)和锁相环(PLL)等技术来实现。
3.振幅调节电路设计:振幅调节电路的设计要求具有较大的增益范围和较低的失真。
可以选择可变增益放大器和反馈控制技术来实现。
4.波形调节电路设计:波形调节电路的设计要求具有较高的波形质量和波形稳定性。
可以选择滤波电路、比较器和数字信号处理器等技术来实现。
三、常见应用1.信号测试与调试:函数信号发生器可以用于测试和调试各种电子设备和电路,如滤波器、放大器、通信系统等。
通过调节信号的频率、幅值和波形等参数,可以对电路性能进行评估和优化。
2.教学和实验:函数信号发生器可以用于电子教学实验室和科研实验室的教学和研究。
通过实际操作和观测信号的变化,学生和研究人员可以更好地理解和掌握信号处理和调制技术。
毕业设计(论文)-基于fpga的函数信号发生器的设计与实现[管理资料]
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基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现摘要波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一,代表了信号源的发展方向。
直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术,其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。
由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性,能有效地实现DDS技术,极大的提高函数发生器的性能,降低生产成本。
本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和DDS的理论。
然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程,接着分析了整个设计中应处理的问题,根据设计原理就功能上进行了划分,将整个仪器功能划分为控制模块、外围硬件、FPGA器件三个部分来实现。
最后就这三个部分分别详细地进行了阐述。
本文利用Altera的设计工具QuartuSH并结合VeI’i1og一HDL语言,采用硬件编程的方法很好地解决了这一问题。
论文最后给出了系统的测量结果,并对误差进行了一定分析,结果表明,,、三角波、锯齿波、方波,通过实验结果表明,本设计达到了预定的要求,并证明了采用软硬件结合,利用FPGA技术实现波形发生器的方法是可行的。
关键词:函数发生器,直接数字频率合成,现场可编程门阵列The Design and Realize of DDS Based on FPGAAbstractArbitrary Waveform Generator(AWG) is one of the most popular instruments in modern testing domains,Which represents the developing direction of signal sources· Direct Digital frequency Synthesis(DDS) advance dearly in full digital technology for frequency synthesis,its LUT method for synthes waveform .Adapts togenerate arbitrary Waveform· Field programable GateArray(FPGA)has the feature sof Iargeseale integration,high working frequency and ean realize lal’ge Memory,50FPGAeaneffeetivelyrealizeDDS.The of Corporation Altera ehosen to do the main digitalProcessing work,which based on its large sale and highs Peed. The 53C2440MCU ehosenasa control ehip· Inthisdesign,how to design the fpga chip and theInter faee between the FPGA and the control ehiP the the method ofSoftware and hardware Programming,the design used the software Quartus11 and languageverilog一HDL solves ,the PrineiPle of DDS and Basis of EDA technology introdueed Problem is the design are analyzed and the whole fun into three Parts:masterehiP,FPGA deviee and PeriPheral three Parts are described indetail disadvantage and thing sneed toadv anceareal Of the dissertation,or asquare wave with in the frequency rangeto20MHz .Planed and the way to use software and hardware Programming method and DDS Technology to realize Functional Waveform Generatoravailable.Keywords:DDS;FPGA;Functional Waveform Generator目录第一章绪论 ................................................ IV ............................................................................................................... IV ................................................................................................................. V ......................................................................................................... V....................................................................................................... VI .............................................................................................................. VII ...................................................................................................... VIIDMA输出方式.......................................................................... VII...................................................................................................... VII..................................................................................................... V III 第二章直接数字频率合成器的原理及性能 ................................................ I .................................................................................................................. I .......................................................................................................... I......................................................................................................... I I DDS原理 ............................................................................................. I II 第三章基于FPGA的DDS模块的实现 .......................................................... I (FPGA)简介 ............................................................................................. I II软件并建立工程 ....................................................................... I I新建Block Diagram/Schematic File并添加模块电路。
函数信号发生器的设计

函数信号发生器的设计首先,函数信号发生器的设计目的是输出一定的频率范围内的连续可变信号,并且可以调整信号的振幅、频率、相位等参数。
为了实现这一目标,函数信号发生器通常由以下几个主要部分组成:1.振荡电路:振荡电路是函数信号发生器的核心部分,它通常采用电容和电感构成的谐振电路,实现正弦波、方波等不同形状的振荡信号。
振荡电路的频率可以通过调整电容或电感的参数来实现。
2.控制电路:控制电路是用于控制振荡电路参数的一部分电路,它通常由微处理器或可编程逻辑器件实现。
通过控制电路,用户可以通过面板上的按钮或旋钮来设置信号的振幅、频率、相位等参数。
3.输出电路:输出电路将振荡电路产生的信号放大并输出到外部设备或电路中。
输出电路通常由放大电路和阻抗匹配电路组成,以确保信号能够正确地传输到外部设备。
4.显示与控制界面:函数信号发生器通常配备有显示屏和控制按钮,用于显示当前设置的信号参数和控制信号的生成。
通过显示界面,用户可以方便地调整信号的频率、振幅等参数。
了解了函数信号发生器的主要组成部分,接下来我们来了解一下其运行原理。
当函数信号发生器接通电源后,控制电路会读取用户设置的参数并进行处理。
然后,控制电路会通过控制振荡电路的参数,从而产生相应的频率、振幅和相位等信号。
振荡信号经过放大电路放大后,通过输出电路输出到外部设备。
总结起来,函数信号发生器是一种常用的仪器设备,用于产生可变的信号波形,通常用于电子设计和实验室测试中。
它由振荡电路、控制电路、输出电路和显示与控制界面等部分组成,并通过控制电路的设置来产生相应的信号。
函数信号发生器不仅可以产生正弦波、方波等常见形式的信号,还可以通过附加功能实现信号的调频、调相等特殊操作。
基于单片机的函数信号发生器的设计与实现

基于单片机的函数信号发生器的设计与实现首先,我们需要确定信号发生器的基本功能和要支持的信号类型。
常见的信号类型包括正弦波、方波、三角波和锯齿波等。
我们可以设计一个菜单界面,通过按键或旋钮选择需要生成的信号类型。
选择信号类型后,用户可以调节频率、幅度和相位等参数,生成相应的信号。
接下来,我们需要设计硬件电路。
基于单片机的函数信号发生器需要一个DA转换芯片来实现数字信号到模拟信号的转换。
我们可以选择常用的模数转换芯片,比如R-2R电阻网络型DA转换芯片。
通过电阻网络的调节,我们可以将单片机输出的数字信号转换为对应的模拟信号。
另外,我们还需要考虑信号的放大和滤波问题。
常见的做法是使用运放作为信号的放大器,通过运放的增益调节,我们可以将信号放大到合适的幅度。
同时,我们还需要滤波电路来去除高频噪声和谐波,以保证输出信号的质量。
在硬件设计完成后,我们需要进行软件编程。
我们可以选择一种合适的单片机,根据其开发环境和编程语言进行开发。
常见的单片机包括51单片机、AVR单片机和STM32等。
我们可以使用C语言或汇编语言编写程序,通过定时器和IO口控制输出信号的频率和幅度。
在软件编程中,我们需要实现信号类型的选择、频率、幅度和相位的调节,以及信号输出的控制。
可以根据用户的选择,生成对应的数字信号,并通过DA转换芯片转换成模拟信号。
同时,我们还可以在程序中添加一些附加功能,比如保存设置、显示当前参数等。
最后,我们需要进行整体调试和测试。
我们可以通过示波器来观察输出信号的波形和频谱,以验证信号发生器的功能和性能。
如果有问题,我们可以通过调整电路和程序进行调试和优化。
总之,基于单片机的函数信号发生器的设计与实现是一个相对复杂和庞大的项目。
它需要我们对单片机的原理和编程有一定了解,同时还需要具备一定的电路设计和调试能力。
但是,通过这个项目的实践,我们可以提高我们的技术能力和创新能力,在电子领域中取得更多的成就。
函数信号发生器的设计

函数信号发生器的设计一、设计原理函数信号发生器的设计原理是通过数字信号处理(DSP)技术将数字信号转换为模拟信号输出。
首先,将需要的信号波形用数字补偿(D/A)转换为模拟信号,然后通过滤波电路去除混叠频率,最后通过放大电路输出到外界。
二、主要组成部分1.数字信号处理(DSP)模块:负责将数字信号转换为模拟信号输出。
DSP模块通常由高性能的数字信号处理器(DSP芯片)和相应的存储器组成,用于实现各种信号处理算法和波形生成。
2.数字补偿(D/A)模块:负责将数字信号转换为模拟信号输出。
D/A模块通常由高精度的数字到模拟转换器(D/A芯片)和相应的放大电路组成,用于将数字信号转换为模拟电压输出。
3.滤波电路:负责去除混叠频率。
滤波电路可以使用各种类型的滤波器,如低通滤波器、带通滤波器等,根据需求选用适当的滤波器进行设计。
4.放大电路:负责将输出信号放大到适当的幅度。
放大电路通常由放大器和电源电路组成,用于放大信号并提供稳定的电源供电。
三、关键技术1.数字信号处理技术:函数信号发生器的核心技术是数字信号处理技术。
需要使用高性能的DSP芯片和相应的算法实现各种信号处理功能,如频率合成、相位调制、幅度调制等。
2.数字到模拟转换技术:数字信号转换为模拟信号的关键是使用高精度的D/A转换器。
需要选择合适的D/A芯片,具备高分辨率、低失真、高速度等特点。
3.滤波技术:信号在数字到模拟转换过程中会产生一定的混叠频率,需要通过滤波电路去除混叠频率。
滤波电路的设计需要考虑滤波器的类型选择、通带和阻带的频率范围、滤波器的阶数等因素。
4.放大技术:输出信号需要经过放大电路放大到适当的幅度。
放大电路的设计需要考虑功率放大器的选择、电源电路的设计以及稳定性等因素。
综上所述,函数信号发生器的设计原理是通过数字信号处理技术将数字信号转换为模拟信号输出。
其主要组成部分包括DSP模块、D/A模块、滤波电路和放大电路。
关键技术包括数字信号处理技术、数字到模拟转换技术、滤波技术和放大技术。
函数信号发生器

函数信号发生器毕业设计题目:函数信号发生器摘要:本毕业设计旨在设计和实现一种函数信号发生器,用于生成各种类型的函数信号,如正弦波、方波、三角波等,并能够对这些信号进行调频、调幅、调相等操作。
通过该信号发生器,可以方便地进行函数信号的实验和研究。
关键词:函数信号发生器;正弦波;方波;三角波;调频;调幅;调相一、引言函数信号是电子技术中常用的一种信号,它可以用于各种实验和研究中。
函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的仪器,由于其使用方便、功能全面,因此被广泛应用于实验室和工业中。
二、设计思路本设计采用数字信号处理技术,使用FPGA作为信号处理核心,通过FPGA内部的运算和控制单元,实现函数信号的生成和操作。
设计的主要功能包括:1.正弦波生成:利用FPGA内部的正弦函数算法,生成不同频率和幅度的正弦波信号。
2.方波生成:利用FPGA内部的脉冲计数器和硬件逻辑电路,生成不同频率和占空比的方波信号。
3.三角波生成:利用FPGA内部的数值计算单元,生成不同频率和幅度的三角波信号。
4.调频、调幅、调相:通过FPGA内部的数值计算和控制单元,实现对生成的信号进行调频、调幅、调相等操作。
三、系统设计1.控制单元:负责对信号发生器的各项功能进行控制和操作,包括选择信号类型、设置信号频率和幅度等。
2.信号生成模块:根据控制单元的指令,生成指定类型的函数信号,如正弦波、方波、三角波。
3.信号处理模块:对生成的信号进行调频、调幅、调相等处理,通过数值计算和控制单元的操作实现。
4.输出模块:将处理后的信号输出到外部接口,如示波器、音频放大器等,以便进行观测和分析。
四、实验验证为了验证函数信号发生器的功能和性能,可以进行以下实验:1.正弦波的频率和幅度调节:通过改变控制单元的设置,观察输出正弦波的频率和幅度的变化。
2.方波的频率和占空比调节:通过改变控制单元的设置,观察输出方波的频率和占空比的变化。
3.三角波的频率和幅度调节:通过改变控制单元的设置,观察输出三角波的频率和幅度的变化。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1、整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技术知识,需要设计一个简易的函数信号发生器,要求能产生方波和三角波信号,并且其频率可以调节,并自行设计电路所需电源电路。
1.2 整机实现的基本原理及框图1.函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件,也可以是集成电路。
本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。
产生方波、三角波的方案有很多种,本课题采用运放构成电压比较器出方波信号,采用积分器将方波变为三角波输出,其原理框图如图1所示。
2、直流电源电路一般由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。
基本组成框图如图2所示。
2、硬件电路设计在硬件电路的设计过程中,需要首先知道简易信号发生器的原理,在其基本原理与结构框图中,知道需要比较器与积分器的电路,所以在设计过程中需要实现用积分器将方波变为三角波。
根据在课堂所学的积分器放大电路设计出所需的积分器电路与比较器电路。
根据设计的电路图在洞洞板上进行布局,最后根据各个元器件之间的联系进行焊接。
器件选择(1)变压器将220V交流电压变成整流电路所需要的电压u1。
本次我们选用了双15V变压器(2)整流电路将交流电压u1转换成单方向脉动的直流u2,有半波整流、全波整流,可以利用整流二极管构成整流桥堆来实现。
建议用二极管搭建全波整流电路实现。
本次使用了IN5399二极管(4个)。
(3)滤波电路将脉动直流电压u2滤除纹波,变成纹波较小的u3,有RC滤波电路、LC滤波电路等。
建议采用大电容滤波。
本次使用了2200uF/25V电容(2个)。
(4)稳压器常用集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。
下面是其中一些典型应用及选择原则。
固定式三端稳压器的常见产品有:78XX 系列稳压器输出固定的正电压,如7805输出为+5V;79XX系列稳压器输出固定的负电压,如7905输出为-5V。
函数信号发生器设计报告

函数信号发生器设计报告设计报告:函数信号发生器1.引言函数信号发生器是一种可变频率、可变幅度的仪器,用于产生不同形式的信号,如正弦波、方波、三角波等。
在电子设备测试和实验中,函数信号发生器被广泛应用于信号调制、滤波、频谱分析等领域。
本设计报告将介绍一个基于数字信号处理技术的函数信号发生器的设计原理、硬件设计和软件实现。
2.设计原理函数信号发生器的核心原理是利用数字信号处理技术产生不同形式的信号。
首先,通过一个高精度的时钟源产生一个固定频率的时钟信号。
然后,根据用户的设置或选择,通过计算得到一个相应频率的正弦波、方波或三角波等信号。
最后,通过一个数模转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
3.硬件设计3.1时钟源为了保证信号的稳定性和精确性,我们采用了一个高精度的晶振作为时钟源,并通过锁相环电路将其锁定在所需的频率上。
3.2数字信号处理器为了实现信号的生成和调节,我们选用了一款性能强大的数字信号处理器(DSP)。
该DSP具有高速运算能力和丰富的算法库,可以实现信号的运算和变换。
3.3数模转换器为了将数字信号转换为模拟信号输出,我们选择了一款高性能的数模转换器。
该数模转换器可以将数字信号转换为模拟信号,并具有较高的分辨率和抗干扰能力。
4.软件实现4.1界面设计4.2程序算法程序算法是实现信号生成和调节的核心部分。
通过对用户设置的信号频率和参数进行处理,根据相应的算法生成相应的信号波形,并通过数模转换器输出。
5.性能评估为了实现高性能的信号生成,我们需要进行性能评估。
通过测试不同频率下信号的稳定性、失真度和抗干扰能力等指标,评估函数信号发生器的性能,并进行相应调整和改进。
6.结论通过基于数字信号处理技术的函数信号发生器的设计和实现,我们可以实现高性能、高精度的信号生成和调节。
这对于电子设备测试和实验具有重要意义,并在实际应用中具有广阔的前景。
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实验1 函数信号发生器的设计与实现
姓名:_ _____
学号:
班内序号:____
课题名称:函数信号发生器的设计
摘要:采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波,根
据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求,选择运放、稳压管、限流电阻和电容。
三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现,选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性,同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。
关键词:方波三角波正弦波
一、设计任务要求
1.基本要求:
设计制作一个函数信号发生器电路,该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。
(1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调,无明显失真。
(2) 方波输出电压Uopp=12V(误差小于20%),上升、下降沿小于10us。
(3) 三角波Uopp=8V(误差小于20%)。
(4) 正弦波Uopp1V,无明显失真。
2.提高要求:
(1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。
(2) 自拟(三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调)。
二、设计思路和总体结构框图
总体结构框图:
设计思路:
由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路,三角波输入差分放大电路,利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换,从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波,达到信号发生器实验的基本要求。
将输出端与地之间接入大阻值电位器,电位器的抽头处作为新的输出端,实现输出信号幅度的连续调节。
利用二极管的单向导通性,将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连,另一端接入电位器,抽头处输出的结构,实现占空比连续可调,达到信号发生器实验的提高要求。
三、分块电路和总体电路的设计过程
1.方波-三角波产生电路
电路图:
设计过程:
①根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求,选择电压转换速率S R合适的运算放大器。
方波要求上升、下降沿小于10us,峰峰值为12V。
UA741转换速率为0.7V/us,上升下降沿为17us,大于要求值。
而LM318转换速率为70V/us,上升下降沿为0.17us,满足要求。
故产生方波的比较器用LM318,产生三角波的反相发生器用UA741。
②根据所需输出方波幅度的要求,选择稳压值合适的稳压管D3、D4的型号和限流电阻R0的大小。
输出方波幅度要求为12V,而U01m =±(U Z+U D),所以选用稳压值为6V的稳压管。
R0作用为限流,选择阻值2K。
③根据输出三角波的幅度要求,确定R1与R f的大小。
方波经积分得到三角波,幅度为U02m= ±R4/R3(U Z+U D),要求中三角波峰峰值为8V,U Z+U D=6V,所以R4和R3的比值为2:3,故选取R4为20K,R3为30K。
R1为平衡电阻,阻值为R3和R4并联的值,故R1取12K。
④根据所要求的振荡频率确定R2和C的大小。
方波和三角波的振荡频率相同,为f==,此处选择C1为6800pF,R5为4.7k。
R6为平衡电阻,应与R5一致故为4.7k。
2.三角波-正弦波电路
电路图:
仿真图:
设计过程:
静态工作点:
I r=I c4+I b3+I b4=I c4+2I b4= I c4+2 I c4/β≈I c4= I c3I c4= I c3=(U cc+U ee-U be)/( R15+ R14)
设定静态工作点的要先确定I c3,本实验中,取I c3为1mA,故取R17=20K,R14 =2K。
两管输入对称,故R15 =R14 =2K。
R13用来调整电路的对称性,不能取太大,选取总阻值为100Ω的电位器。
并联电阻R8用来减小差分放大器传输特性曲线的线性区。
电容C2 C3 C5为隔直电容,为达到良好的隔直流、通交流的目的,其容值应该取的相对较大,实验中取值33uF。
C4为滤波电容,滤除谐波分量,改善正弦波形,取值20nF。
R9调节三角波的幅度,可调范围应该比较大,故取R9=100kΩ。
R9与R18为平衡电阻,取值为R9= R10=3.3KΩ。
流进T1,T2集电极电流为0.5mA,为满足其正弦波的幅度大于1V,取R16= R11=5.6kΩ,使得电流流经它们的电压降不至于很大。
三角波-正弦波变换过程:
3.总体电路
电路图:
电路设计:
由于正弦波的产生以三角波为基础,故将前一级方波-三角波电路处三角波的输出接到第二级电路的输入即完成整体电路的连接。
四、所实现功能说明
1.基本功能
接入工作电压之后可以分别产生幅度和频率可调的方波、三角波、正弦波。
方波:
三角波:
正弦波:
2.扩展功能调节占空比:
将原电路图的R5改为这样的结构,利用二极管的单向导电性,电位器的调节使两个方向串接的电阻值不同,使得电容C充电、放电的时间不同,从而实现调节占空比的扩展功能。
调节占空比电路图:
输出幅度连续可调:
将各个输出端与地之间接入大阻值电位器(小阻值电位器耗能大则信号幅度最大值达不到要求),实验中选20K电位器,电位器的抽头处作为新的输出端,实现输出信号幅度的连续调节。
输出幅度连续可调实现电路图:
3.主要测试数据
三种输出波形的输出频率在1-10KHz范围内连续可调,无明显失真。
方波的峰峰值为13.72V,大于实验要求的峰峰值,误差为14.33%,小于20%,满足实验要求。
上升下降时间满足要求。
三角波的峰峰值为8.2V,误差为0.25%,小于20%,满足实验要求。
正弦波的峰峰值为4.22V,大于1V,符合要求。
输出方波占空比可调范围大于30%-70%。
三种输出波形的峰峰值U opp均可在1V-10V内连续可调满足实验要求。
4.必要的测试方法
利用直流电压源产生工作电压,用示波器测试输出电压波形、幅值、频率、占空比等,用万用表测量电阻的阻值及电容容值。
五、故障及问题分析
在第一次试验中,第一级方波-三角波发生电路由于上次使用此器材箱的前
辈将电阻随意乱插在箱子位置,导致电路出现只有噪声一样杂乱无章的波形,检查电路,接线,思考良久才想到,于是将电路板重插,这次插电路板之前将整个器材箱中所有电阻用万用表测量一遍归位后终于开始。
重新测量后波形仍没出现,于是开始排错,重新检查了LM318及LM741的引脚图,发现6脚和7脚接反了,改正后波形出现,振幅符合误差范围(考虑由于双稳压管的误差),频率调节范围也达到要求,于是开始第二级电路的搭建。
第二级电路连好后,三角波峰峰值总是偏大,由于方波偏差带来三角波的误差较大,于是修改了仿真中R4原来为20K的电阻为18K,从而降低了R4/R3波
形总是出现失真,而且调节R9和R13均对波形无任何影响。
与同学讨论后将C4
的值由原定的20nF改为0.01uF,波形变为类似方波。
调节R6,改变三角波的幅度,调出正弦波形,调节R8使差分放大电路对,解决了问题。
在拓展要求的幅度连续可调实验中,电位器接入后幅度可调,但最大幅度小于10V,经过思考发现电位器阻值不够大,使得能量损耗大导致输出幅度减小。
在mutisim中模拟的时候波形还比较正常,电路设计正常,但在实际电路中为了保证波形的对称幅度以及形状,在不断的调试中更换一些电容电阻。
验收时,老师询问C4滤波电容的大小为多少合适时自己不懂答不上,后面学习后得知C4用以滤除正弦波波峰和波谷处的毛刺。
C4的容量不宜过大,具体容量的大小需要在实验中调试确定。
六、总结和结论
由于之前进行的模电实验总是比较简单,电阻电容等元件用的都不多,所以插电路板的习惯并不规范,这次实验用的元件很多,本实验用到了模电中运放比较器、积分器以及差分放大电路传输特性等知识,由于模电课在大二上学期已经
结束,所以这些知识都有些忘记,于是将相关内容复习了一遍.
本次实验对我的实践能力与理论分析能力都起到了很好的提高作用,遇到问题要冷静分析合理排查,找出错误纠正过来。
附录一MULTISIM绘制的电路原理图
电路图(包含拓展功能):
附录二所用元器件及测试仪表清单
8050 4个2DW232 1个LM318 1个
UA741 1个二极管2个仪器:示波器,万用表,直流稳压电源
附录三实际搭建电路图(含拓展功能):
参考文献
[1]任维政,高英,高惠平,陈凌霄《电子测量与电子电路实践》。