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
Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｉ ａｙ ｗａ ｅ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｉｉ ｌｆ ｑ ｅ ｃ ｙ ｔｅ ｉ ；ｗ ｖ ｆｒ ｅ ｅａ ｏ ｉ ｕ ｔ ｉ ｅ ｉ ｕｔ ｄ ｓ ｎ； ｙ ｗｏ ｄ ：ａｂ ｔ ｒ ｖ ｆ ｍ ｅ ｅ ａｏ ；ｄ ｇｔ ｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｎ ｈ ｓ ｒ ｏ ａ ｒ ｓ ａ ｅｏ ｉ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｃ ｒ ｉ；Ｆ ｌ ｒｃ ｒ ｉ ｅ ｉ ｎ ｃ ｔ ｃ ｇ
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。
DDS任意波形发生器波形数据生成及传输接口设计
签舫 名开 ：
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日介 日 期 介对 少
第一章 绪论
第一章 绪论
波形发生器概 述 波形发生器即通常所说的信号发生 器是一种常用的 信号源， 广泛应用于电 子 电 路、自 动控制和科学试验领域，是 一种为电 子测量工作提供符合严格技术要求 的电 信号 设备， 和示波器、电 压表、 频率计等仪器一样是最普通、最基本也是应 用最广泛的电 子仪器之一， 几乎所有电 参量的 测量都要用到 波形发生器。
中的数字部分及该部分与单片机的接 口进行 了设计 ，其中的波形 ＲＭ是任意波形 Ａ
数据的接收 端。 在此基础上，使 用当前 流行的虚 拟仪 器设计语言 Ｌ ｗｎ叨 ／ｖ ｂ ｄ ａ ｉ ５Ｃｌ 作为开发工具，利用计算机强大的计 算显示 功能， 设计实现任意波形发 生器的 操
作面板 。通过在操作面板上选择 正弦波、方波 、三角波 、锯齿波等常规波形或手 动绘制测试需求的任意波形 ，并 设置波 形参数 ，产 生符合接 收要求 的波形数据 ， 进而控制硬件模块产 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相应 的波 形信号。产生手 动绘制任 意波 形数据 是设计过程 中的重点和难点，集 中体现 了任意波形发生器的 “ 任意性” 。在众多 的计算机接口
ＡＢＳＴＲ ＡＣＴ
户 ｔ 了节 ｖｆ ｎ ｅｅ ｏ Ａ Ｇ ｓｎ ｏｈ ｏ ｔｏ ｌ ｎ 刀 ｅｓ 厄ｅ ｎ Ｇｎ ａｒ Ｗ ｉｏｅ ｔ ｍ ｓｐ ｕ ｉ ｔｍ ｔｉ 曲ｌ ｒ 出 ｏ ｒ （ ） ｔ ｆ ｅ Ｐａ ｓ ｎ ｎ ｒ ｍ ｄ ｔｔｇｄ ａ ， ｃ ｒ ｒ ｅｓ ｄ ｅＰ ｇ ｉｃｏ ｏ ｓ ａｓ ｏｅ ｅｉ ｏ ｌ ｗ ｈ ｅ ｅ ｔｔ ｅ １ ｉ ｄ ｅ１ ｆｉ ｌｏ ｎ ｒ ｓｎ ｍ ｎ ｈ Ｐ ｓ ｈ ｖ ｏ ｎ ｒ ｔｎ ｇ ｕ ｓ ｉ ｎ ｅ ｎ ｒ ｅ ｃ ． Ｄｒｔ ｉｔ ｆ ｕｎ ｙ ｅｓ Ｓ ａｖ ｅ ｅ １ ｎ ｌ ０ ｉａ ｌｄ ｔ ｉｃ Ｄｇａ ｒ ｅｃ ｎ ｓ仍Ｄ ） ｄａ ｄ ａｙｉ ９ ｓｓ ｆ１ ｇａ ｅ ｉｌ ｅ ｙｓ 小 ｉ ｑ ｃ ｎ ｒ ７ ｏ ｉ １ ｉ ｔｈｏ ｇ ｆ ｆ ｕ ｃ ｓ ｈｓ ｉ Ｌ Ｔ ｅ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｇ ａ ｆ ａ ｔ Ｃ ｏ ｒ 闪ｎ ｅ ｌ ｏ ｒ ｅ ｙ”ｔ ｉ ｔ Ｕ ｍ 比 ｄ 邓ｔ ｚ ｗ ｏ ｄ ｓ ｎ ｙ ｅｓ ， ｓ ｒ ｏ ｓ ｎ ｅ ｌ ｅ ｉ ｖ ｒ 叩 ｎ
任意波形发生器设计报告.
2008级计算机科学与技术专业微机接口课程设计报告2010-2011学年第一学期项目名称：任意波形发生器姓名：_ 学号：成绩：姓名：学号：成绩：指导教师：一、设计：1、设计说明：利用实验仪上的数模转换器DAC0832，将程序中的一组波形的数据转换为电压的变化曲线，并用示波器测量模数转换器的输出端,观察生成的波形2、设计目标：设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节3、实验电路图：4、设计内容： （1）主程序（2）子程序：方波程序、正弦波程序、锯齿波、三角波、键盘扫描与处理 各模块的流程图如下：A 、 主程序和键盘扫描流程：B 、 三角波、方波、正弦波、锯齿波解析如下：三角波的产生较为简单，因为它的上升沿遵循数据加1的规律。
下降沿则按数据减1的规律产生。
所以在波形的上升沿只要判断上一次的数据是否为最大值FFH ，如果不是最大值，将原数据加1输出；而在波形的下降沿只要判断上一次数据是否为0，如果不是0，则将原数据减1即可 方波只有两个值，可以采用两个极端值0和FFH正弦波使用查表法产生查表法是事先将正弦波的数据计算出来，列表放在程序中，运行时直接调取数据锯齿波与三角波类似，只是下降时直接降至0即可。
各流程图如下：延时N主程序处理流程 键盘扫描流程二、程序模块代码： .model small .stack;***********定义8255有关参数****************** addrA EQU 200h addrB EQU 201h addrC EQU 202h CTRL EQU 203h addrDA EQU 208h;*******************定义8279有关的参数*******************方波流程三角波流程锯齿波流程Z8279 EQU 212H ; 8279的控制口地址D8279 EQU 210H ; 8279的数据口地址LEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示外部译码八位显示（8279的控制字）LEDFEQ EQU 38H ;8279 扫描频率;*************以上参数写在主程序开头*****************.codestart:mov al,90h ;方式0，A口输入，B、C口输出mov dx,CTRLout dx,almov ax,csmov ds,axcall CSH8279 ;调用子程序CSH8279call SMXS ;调用子程序SMXSs:call KeyPress;调用子程序keyscanmov di,offset KeyNummov si,offset XSDATAmov al,[di] ;波形号mov [si+6],almov al,[di+1] ;暂存值mov [si],almov al,[di+2] ;幅度mov [si+3],alcall SMXSmov di,offset KeyNummov al,[di]cmp al,1jne C1call A1 ;跳转到方波jmp s ;无条件跳转sC1:cmp al,2jne C2call A2 ;跳转到锯齿波jmp sC2:cmp al,3jne C3call A3 ;跳转到三角波jmp sC3:cmp al,4jne C4call A4 ;跳转到正弦波C4:jmp smov ah,4chint 21hKeyNum DB 0,0,0 ;波形参数,第一个为波形号，第二个为暂存值,第三个为幅度参数DMBIAO DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H DB 5EH,79H,71H,00h ;段码表，1亮，0灭，可以根据需要再设计显示字符;段中已有的显示字符是0--F和全灭。
任意波形发生器的设计任务书080707
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子科学与技术0601班指导教师：吴友宇工作单位：信息工程学院题目: 任意波形发生器的设计初始条件：本设计既可以使用集成计数器、存储器、D/A转换器、运放、555定时器、必要的门电路等；电阻、电容、二极管、开关等分立元件若干。
本设计也可以使用单片机系统构建任意波形发生器。
自行设计所需电源。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：①可产生三种以上波形，如：三角波，方波和正弦波，由开关进行切换选择。
②波形数据存放于EPROM中。
③可通过改变CP信号的周期改变输出波形的频率，频率范围：100~9999Hz。
④产生的波形信号幅值：0.5~5V。
⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：1、2008 年7 月5 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2008 年7 月5 日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。
2、2008 年7 月6 日至2007 年7 月7 日，方案选择和电路设计。
2、2008 年7 月8 日至2007 年7 月10 日，电路调试和设计说明书撰写。
3、2008 年7 月11 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
课设答疑地点：鉴主14楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日。
任意波形发生器设计
任意波形发生器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN学号：毕业设计题目：任意波形发生器设计作者刘慧届别2016院部物理与电子学院专业电子科学与技术指导老师易立华职称副教授完成时间摘要任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG)作为一种多波型的信号发生器，它不仅可以产生锯齿波、正弦波等常规波形，而且还能表现出载波调制的多样化特点，使波形发生调幅、调相、调频和脉冲调制等。
甚至能利用计算机软件实现波形的编辑，生成用户所需要的任意波形。
任意波形发生器广泛应用于自动控制、电子电路和科学试验领域，是一款给电子测量工作提供符合技术要求的电信号设备。
因此在各个领域都得到迅猛的发展。
本论文设计一款任意波形发生器，该系统由输入模块、FPGA模块、DAC数模转换模块、显示模块4个部分组成。
该设计将虚拟化的仪器技术、串行总线接口技术和直接数字频率合成技术完美地结合在一起，以现场可编程门阵列（FPGA）作为硬件基础，然后再通过逻辑设计、系统软件设计和系统硬件电路设计，实现了一款基于直接数字频率合成技术的低成本、便携式、可扩展的可立即使用的任意波形发生器。
关键词：数字频率合成器；verilog；FPGA；仿真AbstractArbitrary waveform generator (Arbitrary Waveform Generator,AWG) is a multi wave signal generator. It can not only generates a sawtooth wave, sine wave and so on conventional waveform and the diversification of the modulated carrier, so that the waveform occurrence amplitude modulation, phase modulation, frequency modulation and pulse modulation. Can even use computer software to realize the waveform of the editor, the user needs to generate arbitrary waveform. Arbitrary waveform generator is widely used in the field of automatic control, electronic circuit and scientific experiment. It is an electrical signal equipment which meets the technical requirements for electronic paper designs an arbitrary waveform generator, which is composed of 4 parts, input module, FPGA module, DAC module and display module. The design the virtual instrument technology, serial bus interface technology and direct digital frequency synthesis technology perfect combination together, convertible to field programmable gate array (FPGA) as the basis of hardware, and then through the logic design, system software design and the hardware circuit design, and the implementation of a arbitrary waveform generator based on direct digital frequency synthesis technology of low cost, portable, scalable and can be immediately used.Keywords: Digital frequency synthesizer; Verilog; FPGA;Simulation目录摘要................................................................................................. 错误!未定义书签。
DDS任意波形发生器的设计与实现
DDS任意波形发生器的设计与实现DDS任意波形发生器的设计与实现近年来，随着电子技术的飞速发展，任意波形发生器在信号发生、测试、测量等领域扮演着重要的角色。
而Direct Digital Synthesis（DDS）任意波形发生器作为一种数字信号处理技术，由于其高精度、低失真、灵活性强等优点，成为了目前最为常用的任意波形发生器技术之一。
DDS任意波形发生器工作原理基于数字信号处理与相位累加器。
其主要组成部分包括振荡器、相位累加器、数字控制模块和DAC（数模转换器）模块。
其中，相位累加器用于产生一个累加的相位值，该相位值会被数字控制模块处理后再输入DAC模块进行数模转换，并输出到外部电路。
而该外部电路连接到输出端口，可以控制输出的幅值以及频率，从而生成所需的任意波形。
在DDS任意波形发生器的设计与实现过程中，需要考虑多个关键因素。
首先，选择合适的振荡器型号以及参考时钟。
振荡器的质量和稳定性直接影响到输出信号的频率稳定性。
而参考时钟的准确性则决定了相位累加器的性能。
其次，在相位累加器的设计中，需要合理选择累加的相位步进值以及相位累加位数。
过大的步进值可能导致相位分辨率降低，而过小的步进值会增加累加器的位数，增加系统的复杂度。
另外，数字控制模块的设计需要考虑到输入的频率、相位和幅度的变化。
最后，需要合理选择DAC模块以及输出电路，以确保输出信号的质量和稳定性。
在实际实现过程中，可以使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为主要硬件实现平台，并利用VHDL（VHSIC Hardware Description Language）进行硬件描述，从而构建DDS任意波形发生器。
FPGA的高度灵活性使得其适用于DDS任意波形发生器的实现，并且其可重构的特点使得系统可以根据需要进行扩展和改进。
在软件方面，可以使用C语言编写相应的控制程序，以实现对DDS任意波形发生器的控制和调节。
DDS相关任意波形发生器的实现方案
DDS相关任意波形发生器的实现方案
任意波形发生器( Arbit rary Waveform Generato r,AWG) 是一种多波型的信号发生器，它不仅能产生正弦波、指数波等常规波形，也可以表现出载波调制
的多样化，如：产生调频、调幅、调相和脉冲调制等。
更可以通过计算机软件
实现波形的编辑，从而生成用户所需要的各种任意波形。
任意波形发生器的实
现方案主要有程序控制输出、DMA 输出、可变时钟计数器寻址和直接数字频
率合成( DDS) 等多种方式。
目前任意波形发生器的研制主要基于DDS 技术，
与传统的频率合成器相比，DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时
间等优点，广泛使用在通信、测量与电子仪器领域，是设备全数字化的一个关
键技术。
1 任意波形发生器的理论分析
1. 1 DDS 技术简介
DDS( Direct Digital Sy nthesis) 的概念由美国学者J. T ier ncy、C. M. Rader 和B. Gold 在1971 年提出。
该技术是从相位的概念进行频率合成，主要优点
是输出相位连续、相对带宽较大、频率分辨率很高、可编程、准确度和稳定度
都比较高。
DDS 技术是利用查表法来产生波形，而通过修改存储在ROM
里的数据，就可以产生任意波形。
1. 2 DDS 基本结构
DDS 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
如图1 所示。
图1 DDS 结构框图
线性数字信号通过相位累加器逐级实现，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，。
基于单片机的任意波形发生器的设计
根据本设计的任务要求跟指导老师的要求，我就选择了下面的一些器件跟电脑软件来完成本设计。在硬件系统上我采用了主控制芯片是STC89C52的单片机跟AD9833的模块，以及DAC0832数模转换芯片，在软件上我就选择了Protel99sE来设计本任务的电路的原理图跟PCB图。接下来我就根据要求画出电路图跟PCB图，然后向学校申请一个实验室，之后进行手工焊制电路板。
七十年代的时，我们已经步入了频率合成的第三个时代，那是因为直接数字合成DDS技术的诞生，它的诞生是来源于超大规模集成电路结合数字信号处理理论而形成的伟大的技术。也就在七十年代，DDS的概念被J.Tiemey和CM.Tader等人开始提出假象来:首先是利用数字方式累加相位来完成的相加和作为一个地址，然后再用刚刚那个地址通过正弦函数表的查询而得到正弦波幅度的离散数字的序列，之后通过数模转换器跟显示器输出来正弦波。DDS具有众多优点，突出的优点有变频的速度快，频率连续性强等，也就因为这些优点使它在这短短几十年的时间里发展如此的迅速，我们现在还在运用它来作为一些电子产品的芯片。
如图2.1所示是DDS的一般构造。这个非线性函数 可以表示为正弦信号的函数。开始应该选择一个函数 ，然后再将这个函数进行数字量化，接着以x、y为地址跟数据，最后按循序的输入到波形存储器中合成一个正弦波。波形存储器中的地址是被DDS运用相位累加技术来控制的，在一个周期中，它最后的结果都是通过相位累加器把前一个相位的增量相加的。为了改变DDS最终的输出值就应该改变相位的增量，在输出频率周期中的稳定性就决定最终输出频率的稳定性。因为本设计中的波形是通过周期内取连续的点而完成的，所以它显示的波形是呈现星星点点的，而且不是一个连续的波形，这是必须通过波形滤波器来过滤掉一些不需要的错误波形，最后就能在示波器呈现出相对比较稳定的，不失真的正弦波。
基于DDS的任意波形发生器设计与实现
基于DDS的任意波形发生器设计与实现基于DDS的任意波形发生器设计与实现一、引言任意波形发生器是一种能够产生各种复杂波形信号的仪器，广泛应用于电子测量、通信系统、医疗设备等领域。
传统的任意波形发生器需要通过外部模拟电路，通过改变电压来产生不同的电压信号，从而得到不同形状的波形。
但这种方式存在着设计复杂、波形精度有限等问题。
而现在，随着数字技术的快速发展，基于直接数字合成（DDS）的任意波形发生器逐渐成为了新的选择。
二、DDS的工作原理DDS基于数字信号处理技术，通过数字技术生成复杂波形信号，并将其转换为模拟信号输出。
其基本工作原理如下：1.时钟信号的产生DDS需要一个稳定的时钟信号，并且要求其频率远高于输出信号的最高频率。
常见的时钟源可以是晶振或者外部频率源。
2.相位累加器相位累加器是DDS的核心部件，其作用是将时钟信号进行频率除法，并将相位结果累加。
累加得到的相位值将作为波形图的横坐标，决定波形的频率。
3.频率累加器频率累加器用于通过改变累加阶数来控制相位累加器的工作速度，从而实现波形的频率可调控。
4.相位查找表（Phase Lookup Table，简称LUT）相位查找表存储了一系列的相位值对应的幅度。
通过输入相位信息，即可查找到相应的幅度值。
5.数字到模拟信号转换DDS通过数模转换器，将数字信号转换为模拟信号输出。
三、基于DDS的任意波形发生器的设计与实现基于DDS的任意波形发生器的设计与实现包括以下几个关键步骤：1.波形参数的输入与存储首先，用户需要通过控制面板或者计算机软件输入所需波形的参数信息，包括频率、幅度、相位等。
系统需要提供一个存储器，将这些参数信息进行存储。
2.DDS模块的设计DDS模块是该任意波形发生器的核心模块。
根据输入的波形参数信息，DDS模块将根据上述工作原理，计算出相应的相位序列，进而产生对应的波形信号。
3.时钟模块的设计时钟模块用于产生高稳定性的时钟信号，其频率要远高于输出信号的最高频率。
4gsps任意波形发生器控制和触发模块设计
摘要摘要任意波形发生器是一种基本的测试测量仪器，在现代测量技术中有着广泛的应用。
如今随着被测系统越来越复杂，对任意波形发生器的要求也越来越高。
任意波形发生器除了需要具备强大数据和图形处理能力，以保证良好的用户体验外；为了拓宽任意波形发生器的使用场景，强大的触发模块也变得必不可少。
本论文设计并实现“4GSPS任意波形发生器”的控制及触发模块。
针对项目的指标要求，对大数据快速传输、触发方法和智能触发技术等内容进行研究。
本文的主要的工作如下：1、4GSPS任意波形发生器控制模块设计。
针对波形数据的快速生成和图形化界面的问题，采用内嵌式计算机实现任意波形发生器控制模块；针对每通道64M 点大数据量波形数据的快速传输问题，采用PCI 总线协议实现和主控器的通信。
在控制模块和波形合成模块的通信上，采用并行本地总线传输。
2、触发模块整体方案设计。
采用FPGA逻辑设计完成主要的触发功能。
采用高速比较器加DAC完成外部输入触发信号的电平比较和数字化。
针对触发功能和波形合成模块耦合的问题，将触发模块和波形合成模块的耦合进行拆解，转化为波形合成开始和波形合成结束两个操作。
3、触发模块硬件及逻辑设计。
采用多路复用技术，实现一片DAC输出多路参考电压。
针对内部触发、脉宽触发和触发释抑需要高精度的时间分辨力，采用四路分相技术实现使用较低时钟完成高分辨力时钟计数器。
经过测试验证，本文所设计的控制及触发模块能够快速准确提供其余模块工作所需的数据。
触发模块能够实现电平触发、边沿触发、脉宽触发和触发释抑等触发功能，任意波形发生器控制和触发模块达到项目指标要求。
关键词：PCI 四路分相脉宽触发触发释抑ABSTRACTArbitrary waveform generator which is a basic test and measurement instrument, is widely used in modern measurement field. Nowadays, the system needed to be tested has become more complicated, which put forward higher require on arbitrary waveform generator specification. Arbitrary waveform generator needs powerful drawing processing and data processing ability to guarantee user experience. In order to expand the using extent of arbitrary waveform generator, it is essential to have a powerful trigger module.This paper designed and implemented the 4GSPS arbitrary waveform generator control and trigger module. According to the requirements of the instrument, the fast transmission of large data, the trigger method and the pulse width trigger technology are studied. The main research works are as follows:1, design of Control Module for 4GSPS Arbitrary Waveform Generator. Arbitrary waveform generator control module adopts the embedded computer，which has solved the rapid generation of waveform data and graphical interface problems; in order to meet the need of fast transmission of great data quantity，which for each channel 64MB waveform data, control module interface is based on PCI bus. the communication between the control module and the waveform synthesis module is based on Local parallel bus, in order to reduce the serial to parallel conversion.2, the overall design of the trigger module. We adopt FPGA chip to realize the main trigger function in the design. Using high-speed comparator and DAC to complete the external input trigger signal voltage comparison. In order to solve the problem of coupling between the trigger module and the waveform synthesizing module, the coupling between the trigger module and the waveform synthesizing module was simplified, and the two operations are completed by the waveform synthesis start and the waveform synthesis.3, trigger module hardware and logic design. Multiplexing technology was used to achieve a DAC output multiple reference voltage. For internal triggering, pulse width triggering and triggering of the need for high-precision time resolution, the use of four-way split technology to achieve the use of lower clock to complete high-resolution clock counter.After testing and verification, the control and trigger module designed in this papercan quickly and accurately provide the data needed for the remaining modules to work. Trigger module can achieve level trigger, edge trigger, pulse width trigger and trigger release and other trigger function, arbitrary waveform generator control and trigger module to meet the project requirements.Keywords: PCI, four split phase, Pulse width trigger, Trigger depressionIII目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)1.2.1任意波形发生器控制模块的现状及发展 (3)1.2.2任意波形发生器触发功能的现状及发展 (4)1.3本文主要工作 (5)1.4论文章节安排 (6)第二章总体方案设计 (7)2.1控制及触发模块需求分析 (7)2.1.1控制模块需求分析 (7)2.1.2触发模块需求分析 (8)2.1.3 4GSPS任意波形发生器整体结构 (9)2.2任意波形发生器控制模块方案设计 (10)2.2.1嵌入式系统和内嵌式计算机比较 (10)2.2.2上位机通信研究 (12)2.2.3本地端数据通信设计 (13)2.2.4控制模块整体方案 (15)2.3任意波形发生器触发模块方案设计 (15)2.3.1TRIG-IN及EVENT触发信号处理方案研究 (15)2.3.2内部计时触发方法研究 (18)2.3.3触发模块和波形合成模块交互研究 (18)2.4本章小结 (19)第三章控制及触发模块的硬件设计和实现 (20)3.1控制及触发模块硬件结构 (20)3.1.1整体结构介绍 (20)3.1.2控制模块器件选型 (20)3.2数据及触发模块硬件设计 (22)3.2.1数据及触发模块硬件整体结构 (22)3.2.2 触发模块硬件设计及实现 (23)3.3 本章小结 (27)第四章控制及触发模块的逻辑设计和实现 (28)4.1控制模块逻辑设计和实现 (28)4.1.1 地址空间划分 (28)4.1.2 PCI接口逻辑设计 (29)4.1.3 本地总线逻辑设计 (31)4.1.4 SPI发送端逻辑设计 (33)4.2触发模块结构划分 (35)4.3触发功能逻辑设计 (36)4.3.1 工作模式及其触发处理 (36)4.3.2 触发信号处理 (37)4.3.3 智能触发逻辑设计及实现 (37)4.3.4 触发释抑逻辑设计及实现 (42)4.3.5 内部触发逻辑设计及实现 (43)4.3.6 远程触发及手动触发设计及实现 (44)4.4本章小结 (45)第五章测试与验证 (46)5.1测试平台的搭建 (46)5.2控制模块测试 (47)5.2.1 波形合成模块控制及波形数据传输测试 (47)5.2.2 时钟和模拟通道模块控制测试 (49)5.3触发模块测试 (49)5.3.1触发模块测试系统搭建 (49)5.3.2内部触发测试 (50)5.3.3事件触发测试 (51)5.3.4触发释抑测试 (53)5.3.5智能触发测试 (54)5.4本章小结 (56)第六章总结与展望 (57)致谢 (58)参考文献 (59)攻读硕士学位期间取得的成果 (61)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景任意波形发生器不但可以产生三角波、正弦波等常规函数信号，还可以根据实际测试需要，通过波形编辑软件，仿真出实际测试中难以复现或难以产生的信号[1]。
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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。