微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
信号发生器设计与实现实验报告(一)
信号发生器设计与实现实验报告(一)信号发生器设计与实现实验报告1. 引言•介绍信号发生器的作用和重要性•提出本实验的目的和研究重点2. 实验原理•详细介绍信号发生器的基本原理•解释信号发生器的工作方式和内部结构3. 实验设备和材料•列举使用到的实验设备和材料•概述它们在实验中的作用和使用方法4. 实验步骤1.第一步：设置实验仪器–详细描述如何设置信号发生器和接收器–解释各个参数的设置意义和范围2.第二步：生成标准信号–介绍如何使用信号发生器生成标准信号–提供示例参数设置和操作步骤3.第三步：测量信号参数–阐述如何通过接收器测量信号的频率、幅度等参数–解释测量原理和相关工具的使用方法5. 实验结果分析•展示实验结果数据和测量值•分析实验结果与设定值之间的差异•探讨可能的误差来源和改进措施6. 结论•总结实验的目的、方法和结果•强调实验的重要性和实际应用7. 参考文献•引用使用到的参考资料、教材和相关文献8. 致谢•表达对参与实验的人员、设备提供者等的感谢之情以上是一份符合Markdown格式的信号发生器设计与实现实验报告的基本结构。
在每个部分中，使用标题和副标题进行内容分类和组织。
尽量使用简洁明了的语言和清晰的逻辑，使读者易于理解实验的过程和结果。
9. 实验讨论9.1 实验步骤的有效性•分析实验步骤的合理性和可行性•探讨实验过程中可能存在的困难和解决方法9.2 实验结果的可靠性•讨论实验数据的准确性和可重复性•提出实验结果可能存在的误差来源和影响因素9.3 设备性能的评价•对使用的信号发生器和接收器的性能进行评价•分析其在实验中的表现和优缺点9.4 实验改进的建议•根据本次实验的经验，提出改进实验方法的建议•探讨如何提高实验的效率和结果的精确度10. 实验应用展望•探讨信号发生器在其他领域的应用前景•分析信号发生器在科研和工程实践中的价值和重要性11. 结语•总结全文的主要内容和观点•强调本次实验的价值和对个人学习的意义以上是继续完整的信号发生器设计与实现实验报告。
毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现
摘要摘要传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现，功能单一而且用户的购置、维护费用高。
更重要的是，对于传统的信号发生器，其功能一旦确定便不能更改，用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器，传统信号发生器的不足是显而易见的。
虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。
本课题完成了“虚拟信号发生器”的理论研究，在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。
本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程。
本虚拟仪器可完成输出多种信号波形的同时产生与输出，信号输出频率、幅度等参数实时可调。
本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点：用户可自由定义其功能；系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。
关键词: 虚拟仪器, 信号发生器,虚拟信号发生器, LabVIEW目录AbstractThe functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers.Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1研究背景及动态 (1)1.2本项目的研究意义及本文主要研究内容 (2)1.2.1本项目的研究意义 (2)1.2.2本文的主要研究内容 (2)第2章虚拟仪器和Labview简介 (4)2.1虚拟仪器的产生背景 (4)2.2虚拟仪器的概念 (5)2.3虚拟仪器的分类 (5)2.4虚拟仪器系统的构成 (6)2.4.1虚拟仪器系统的硬件构成 (7)2.4.2虚拟仪器系统的软件构成 (7)2.5虚拟仪器的优势 (8)2.6虚拟仪器的发展方向 (9)2.7图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW简介 (9)2.8本章小结 (12)第3章信号发生器 (13)3.1信号发生器概述 (13)3.2信号发生器的分类... . (14)3.2.1正弦信号发生器.. (14)3.2.2函数发生器.. (15)3.2.3脉冲信号发生器.. (15)3.2.4随机信号发生器.... . (15)3.3本章小结 (16)第4章基于虚拟仪器的信号发生器的设计 (17)4.1虚拟仪器的简单应用 (17)4.1.1 创建虚拟仪器 (17)4.1.2 为前面板添加控件 (19)4.1.3 修改信号 (22)目录4.1.4 本节小结 (24)4.2虚拟仪器实现多功能信号发生器 (24)4.2.1“信号发生器1”的设计 (25)4.2.2“信号发生器2”的设计 (29)4.2.3“信号发生器3”的设计 (31)4.2.4 本节小结 (33)4.3本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)谢辞 (37)第1章绪论在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。
虚拟信号发生器的设计
虚拟信号发生器的设计（巢湖学院物理与电子科学系王乐07037022）摘要:虚拟仪器是由一些必要的硬件获取调理信号，并以通用计算机为平台，实现不同测量软件对采集获得信号进行分析处理及显示。
它改变了传统电子测量仪器的概念和模式，用户完全可以自己定义仪器的功能和参数，即“软件既是仪器”。
计算机技术与网络技术的飞速发展，使得虚拟仪器已经成为现代电子测量仪器发展的趋势。
本文介绍了一种以LabVIEW为开发平台，能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和任意波测试信号发生器，其平率、幅值、相位、电压偏置等参数可以设置，不但输出波形参数可调、而且可同步显示。
本系统通过采用TCP/IP技术来实现远程数据传输功能，当两台计算机设置好端口后，就可以进行数据传输。
与传统仪器相比，本系统具有高效、开放、使用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点，可用于医疗，工程等精密仪器的测试，具有较强的实用性和开发价值。
关键词:虚拟仪器，Labview，函数信号发生器，网络通信。
The design of virtual signal generator andremotereslizationAbstract:The virtual instrument which conditioning signals isgained by some essential hardware.It takes the general-purposecomputer as a platform and the signal is realized through thedifferent measurement software,such as signal’s analyze,processand display etc.The concept and mode of traditional measuringinstruments are changed,the parameters and functions can betransformed by the user,namely,"software is the instrument".Withthe rapid development of computer and network technology,thevirtual instrument has become a developing trend of modernelectronic measuring instruments.In this paper development platform LabVIEW is introduced firstly,then the test signals of Sine,triangle,square sawtooth andarbitrary waveform is described in the virtual signal generator.The functions of signal generator are set,such as frequency,amplitude,phase,voltage bias etc.Not only output parameters canbe adjusted but also the corresponding wave is acquiredsimultaneously in this system. The function of remote datatransmission is performed by TCP/IP technology.Data is transportedwhen the port parameters between two computers areset. Compared with traditional machines,advantages of the virtualinstrument are showed in efficiency,opening,easy using,strongfunction,cost-effective and operation etc.It can be used fortesting of medical and engineering precision instruments.Key words：Virtual instrument，LabVIEW，Function generator，NetworkCommunication第1章绪论在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。
虚拟信号发生器的设计
虚拟仪器应用设计实验四虚拟信号发生器的设计姓名：班级：学号：日期：2013-9实验四虚拟信号发生器的设计一、实验目的利用LabVIEW开发环境设计信号发生器、测量算术平均值二、实验内容1、虚拟信号发生器的设计（1）打开一个新的VI。
（2）创建前面板。
①右击前面板空白处，弹出控件选板。
②在控件选板上单击【新式】/【下拉列表与枚举】/【枚举】，将其托放在前面板上。
③使用标签工具将其命名为信号源。
④在控件选板上单击【新式】/【数值】/【数值显示控件】，将数值显示控件托放在前面板上，照此拖放六个，使用标签工具将其分别命名为信号频率、采样、相位输入、幅值、采样频率、占空比。
⑤右击信号源控件，在弹出的快捷菜单中选择【编辑项】，在【编辑项】选项卡中单击“插入”,输入“正弦波”，对应的数字显示为0。
同样的方法输入“三角波”、“方波”、“锯齿波”，对应的数值显示分别为1、2、3。
如图所示。
⑥在控件选板上单击【新式】/【布尔】/【停止按钮】，将其托放在前面板上，同时隐藏其标签。
⑦在控件选板上单击【新式】/【布尔】/【垂直翘板开关】，将其托放在前面板上，并使用标签工具将其命名为重置相位。
⑧在控件选板上单击【新式】/【图形】/【波形图】，将其托放在前面板上。
（3）切换到VI的程序框图。
（4）创建程序框图。
①右击程序框图空白处，弹出函数选板。
②在函数选板上单击【编程】/【结构】/【While循环】，将其拖放在程序框图中，并包围前面板上所有控件的对应节点。
③在函数选板上单击【编程】/【结构】/【条件结构】，将其拖放在while循环结构中。
④使用连线工具将信号源节点（枚举型）连接到条件结构的选择器接线端，此时选择器标签值由“真”、“假”变为“正弦波，默认”、“三角波”。
⑤右击条件结构边框，在弹出的快捷菜单中选择【在后面添加分支】。
同样的方法重复操作一次。
此时条件结构添加了两个分支，其标签值分别为“方波”、“锯齿波”。
⑥在函数选板上单击【信号处理】/【信号生成】/【正弦波】，将其拖放在标签值为“正弦波，默认”的条件结构中。
基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现_翻译设计
基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现_翻译设计虚拟仪器是一种将传感器、仪器和设备等硬件部件替换为软件实现的测量仪器。
基于虚拟仪器的信号发生器是利用计算机软件生成各种类型的信号，以模拟实际测量中的信号源。
以下是基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现的一般步骤：1. 软件平台选择：选择适用于信号发生器设计的虚拟仪器软件平台，例如LabVIEW、MATLAB等。
2.界面设计：根据信号发生器的功能需求，设计用户界面。
用户界面应包括信号参数设置、波形展示、开始/停止等控制按钮。
3.信号生成算法实现：根据需要生成的信号类型（如正弦波、方波、三角波等），编写相应的信号生成算法。
算法可以利用基本的数学函数和算法来生成各种类型的信号。
4.参数设置与控制：在用户界面中添加对信号参数的设置和控制。
用户可以通过界面输入信号频率、幅度、相位等参数，并通过控制按钮控制信号的开始和停止。
5.波形展示：在用户界面中显示生成的信号波形。
可以使用波形绘图工具来实时绘制信号波形，或将生成的信号保存为文件进行后续处理和分析。
6.实时更新和响应：信号发生器应能实时更新生成的信号，并对用户输入的参数和控制进行及时响应。
应确保信号发生器的稳定性和准确性。
7.验证与测试：对设计的虚拟仪器信号发生器进行验证和测试。
可以通过与实际信号源进行比较，验证生成的信号是否符合预期。
8. 优化与改进：根据测试结果对虚拟仪器信号发生器进行优化和改进。
可以增加新的功能，修复潜在的bug，并提高信号发生器的性能和稳定性。
总之，基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现主要包括选择软件平台、设计界面、实现信号生成算法、参数设置与控制、波形展示、实时更新和响应、验证与测试以及优化与改进等步骤。
虚拟信号发生器设计
目录第1章摘要 (3)第2章系统总体设计方案 (4)第3章单片机系统各模块原理 (7)3.1发光二极管 (7)3.2 16*16点阵 (8)3.3 数码管 (7)3.4 蜂鸣器 (11)3.5 串口通信 (12)第5章系统整体调试结果及说明 (14)第6章课设心得及总结 (15)参考文献 (15)录附 (16)第一章摘要随着电子技术的飞快发展，单片机也应用得越来越广泛，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。
单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比等特点。
单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。
利用单片机采用程序设计方法来产生波形，线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强等优点，而且还能对波形进行细微的调整，改良波形，易于程序控制。
只要对电路稍加修改，调整程序，就能实现功能的升级。
随着电子技术、计算技术和网络技术的高速发展，传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化，新型的虚拟仪器应运而生。
本次课程设计主要设计一个基于80C51单片机的虚拟信号发生器,采用Matlab软件编程，用于输出所需要的方波、正弦波、三角波、锯齿波、冲击串波、抽样波等多种信号，有效地实现信号发生器的基本功能。
由上位机通过串行口传送数据，并在LED上显示相应的参数,通过两个GUI界面的控制按钮来实现参数的调节功能。
应用伟福6000软件和MATLAB软件编写程序并实现单片机系统的仿真。
关键词: 80C51单片机串口通讯虚拟信号发生器第二章 系统总体设计方案本次课程设计是由数字信号和单片机相结合,用MATLAB 软件的GUI 工具箱来设计一个人机交换界面，单片机编程将数码管、发光二极管、16*16点阵、蜂鸣器各模块连接起来与电脑进行串行通信，再由MATLAB 编程发出设计出的五个信号，通过对幅值、频率、相位、采样频率等参数的变化，改变信号的波形，当数据传输过来时，蜂鸣器响铃，16*16点阵表示出传输的参数名，同时发光二极管和数码管表示参数的数值。
虚拟仪器的信发生器的设计方案
目录一、设计要求0一、设计要求0二、设计思路与预期实现功能：11、设计思路：12、预期实现功能：1三、函数发生器的设计11、登陆界面：12、函数信号发生器子VI<数码管显示）的设计23、频率输入与显示：34、倍率选择：35、波形选择：46、波形对称、方波占空比和信号幅度：47、扫描速率和扫描宽度：58、局部变量：59、调用子程序：510、未加入噪声时的波形显示波形显示：611、加噪声信号后的函数信号波形612、此次函数信号发生器整体程序框图6四、测试和结果8五、性能分析8六、虚拟函数信号发生器具体操作方法91、关于登录：92、关于频率调节与倍率选择：93、关于波形选择:94、波形的其他基本参数调节：95、停止按钮：9七、个人心得与体会9八、参考文献10一、设计要求题目：基于虚拟仪器的信号发生器的设计初始条件：查询现有信号发生器产品，找到参考设计的仪器参数及前面控制界面，用虚拟仪器软件完成相近大部分功能，并适当说明操作和设计思想。
输入信号可用软件模拟，或用函数发生。
要求完成的主要任务：至少完成设计内容中各部分基本内容，可添加适当相关内容。
1）用户认证入口。
2）能运用设计前面板中字体、颜色、修饰功能。
3）载入指定公司图标图片到前面板(信号发生器参考原形图片>。
4）设计中运用弹出对话框操作至少2处。
5）结构设计至少用到3种以上，<for循环，while循环，公式节点，事件结构，局部变量，全局变量等）6）最少完成3种信号的输出。
7）VI层次结构包含主程序－子程序调用，子程序图标修改<非默认形式即可）8）论述说明各环节分析及设计原理。
9）完成正文8-18页的报告。
二、设计思路与预期实现功能：1、设计思路：首先设计一个函数信号发生器的数码管显示子VI，然后设计一个登录界面，函数发生器程序放在登陆程序后面。
2、预期实现功能：此次设计的函数信号发生器ＶＩ包含有用户认证的登陆界面、具体函数信号的调节<包括信号的波形、频率、幅度的调节）、示波器的相关参数调节<包括扫波形对称、描宽度、扫描速率）、信号相关参数的数码显示<包括信号的频率、幅度）。
基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计与实现_张黎
图 ４ 正 弦 波 产 生 部 分 程 序
５．２ 锯 齿 波 的 实 现 锯齿波函数的调用路径：函数→信号处理 → 信 号 生 成
→ 锯 齿 波 。 执 行 上 述 操 作 后 ，出 现 如 图 ５ 所 示 函 数 。
图 ７ 正 弦 波 产 生 前 面 板
图 ５ 锯 齿 波 生 成 函 数
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＬａｂＶＩＥＷ ｉｓ ａ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｔｏ ｕｓｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｌｉｂｒａｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔ－ ｆｏｒｍ ｏｆ ＬａｂＶＩＥＷ，ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｓｉｇｎａｌ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ ｃａｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｈａｒｄｗａｒｅ ｂｙ ｃａｌｌｉｎｇ ＤＬＬ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌｓ ｂｙ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃａｒｄ． Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ，ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ，ｔｒｉａｎｇｌｅ ｗａｖｅ ａｎｄ ｓａｗｔｏｏｔｈ ｗａｖｅ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｕｃｈ ａｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｃａｎ ｂｅ ｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｓｉｇｎａｌ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＬａｂＶＩＥＷ
虚拟信号发生器的研究与设计 (毕业论文)
毕业设计(论文)课题：虚拟信号发生器的研究与设计专业：自动化班级：学生姓名：学号：指导教师：摘要本文仅就基于LabWindows/CVI虚拟信号发生器进行设计，虚拟信号发生器利用LabWindows/CVI提供的软件平台以及强大的函数库，通过简单的单片机MCU+DDS就可以产生频带宽，精度高，幅值、相位和频率连续可调的波形，借助PC机的网络传输功能可实现网络控制和信号处理。
基于LabWindows/CVI的虚拟信号采集卡利用C8051F020微处理器内的A/D通道及I/O端口完成虚拟信号采集，放大处理和数据传输任务，对信号的处理和显示可由PC机来完成或由网络控制，减少硬件的开支，易于实现自动测控。
最后，在对本文系统进行全面测试，结果表明本方案可行，具有较大的通用性。
通过虚拟信号发生器的设计，阐述利用labwindows/cvi进行虚拟仪器设计的方法、步骤和实现技术，并展望虚拟仪器的广阔应用前景。
利用其软件开发平台，按步骤阐述了虚拟信号发生器的设计和实现过程，最终实现了信号发生器的设计，该信号发生器可以选择波形以及幅值和频率。
更能可以由用户根据需要自行设计和扩展，人及界面友好。
关键词：信号发生器；虚拟仪器；labwindows/cviAbstractThe content of this paper is about virtual function signal generator which is based on LabWindows/CVI and digital signal processor. It includes designing the structure of virtual signal generator which is based on LabWindows/CVI and digital signal processor, which includes hardware and software structure, designing digital signal capture board which is based on C8051F020 and giving network measure and controlling based on TCP/IP and signal processor. Use LabWindows/CVI software platform and powerful function library, simple MCU+DDS while can generate signal wave with wide channel, high precision and continuous adjustive swing, phase and frequence, the transmission function of network, Virtual signal generator can achieve network control and signal process. Used A/D channel and I/O ports which insides C8051F020 microprocessor, Visual capture signal board based on LabWindows/CVI finishes analog signal capture, ampliation and data transmission . Signal process and display can be finished by personal computer or MCU. And by network control we can reduce hardware expenditure and simply achieve autocontrol. Finally, through all-sided test, the result showing the project is feasible and has been universal used.By the designing of the virtual signal generator,the designing methods,steps and technology of virtual instruments which is based on the labwindows/cvi are acquired,and prospect its wide application,after introduce the concept of the virtual signal generator,which makes the best use of the soft development platform,giving out the design and the implement steps of the virtual signal generator,and the virtual signal generator is carried out finally which can be used to select the waveform 、amplitude and frequency ,and the virtual instrument can be defined or develeped and according to the requirements and its man –machine interface is friendly.Keywords: signal generator ;Virtual Instrument ;labwindows/cvi目录第一章绪论.................................................. - 5 -第二章 LABWINDOWS/CVI简介..................................... - 7 -2.1LABWINDOWS/CVI概述 (7)2.2LABWINDOWS/CVI的特点 (7)2.3基于LABWINDOWS/CVI的虚拟仪器构成 (9)2.3.1 仪器硬件平台......................................... - 9 -2.3.2 虚拟仪器应用软件..................................... - 10 - 2.4虚拟仪器的内部功能 (10)2.5LABWINDOWS/CVI的运行环境 (10)2.6虚拟仪器技术及发展 (11)2.6.1 虚拟仪器特点......................................... - 11 -2.6.2 虚拟仪器技术应用..................................... - 12 -2.6.3 虚拟仪器的发展....................................... - 12 - 第三章虚拟信号发生器的理论研究 .............................. - 13 -3.1虚拟信号发生器的基本原理 (13)3.2.信号发生器现状及发展 (16)第四章虚拟信号发生器的设计................................. - 18 -4.1虚拟信号发生器设计 (18)4.1.1 虚拟信号发生器的工作原理............................. - 18 -4.1.2信号的频谱分析....................................... - 19 -4.1.3仪器硬件面板设计..................................... - 20 -4.1.4软件设计（程序设计）................................. - 24 -4.1.5运行程序完成项目文件................................. - 36 - 总结......................................................... - 41 -致谢............................................. 错误!未定义书签。
虚拟数字信号发生器的设计与实现
［ 关键 词】 单片机 软 面板 ＡＴ８ Ｓ５ ＲＳ ３ 串行通讯 ９ １ ２２ ［ 中图分类号 ］ ３ ８ １ ＴＰ ６ ． 【 文献标识 码］ Ｂ ［ 文章编号］０ ７ ４ ６ （ ０ ０ １ ０ 提 高 了 ＡＤ７ ２ Ｌ 的 Ｖｒ ｆ 参考 电压精 ５０ Ｎ ｅ端
度 。
加 逻 辑 器 件 做 接 口 电 路 ， 实 现 了 单 片 机 对 ＡＤ７ ２ ＬＮ 转 换 芯 片 的 操 作 。 ５０ 运 用 ＡＤＧ４ ８电 子 模 拟 开 关 和 ８个 精 ０
密 电 阻 ， 构 成 分 压 电 路 ，给 ＡＤ７ ２ ＬＮ 转 ５０
・
数 字技 术 ・
虚拟数字信号发生器 的设计与实现
王 守 华 （ 林 电 子 科 技 大 学 教 学 实 践 部 广 西 桂 林 ５ １ ０ 桂 ４ ０ ４）
【 摘 要 】 拟 仪 器概 念 的 提 出 ，给 传 统仪 器 带 来 了一 次 革 命 。结 合 嵌入 式 技 术 的 运用 ，极 大 改变 了数 字 系统 固 有的 设 计 思路 。基 虚
信 ， 传 送 所 设 置 的 信 号 参 数 。 整 机 系 统 电 路 如 图 ｌ所 示 。
１． 数 ／模 转 换 的原理 １
在 单 片 机 数 ／模 转 换 电 路 的 设 计 中 ，
使 得 它 的 开 发 和 应 用 具 有 良 的 发 展 前 做 到 了 电 路 设 计 的 最 小 化 ， 即 没 用 任 何 附
在 系 统 中 ， 这 些 参 数 值 在 主 机 界 面 相 应 输 入 框 设 定 ， 然 后 单 片 机 根 据 这 些 参 数 来 发 生具体 的信号。 为 了 提 高 Ａ ／ Ｄ 转 换 精 度 ， 设 计 了 一 精 密 稳 压 电 源 模 块 ， 输 出 ＩＶ 直 流 电 压 ， 这 ６
基于LabVIEW的虚拟任意信号发生器设计
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ６ ２ ９ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ ５ ６
Ｖｉ ｒ ｔ ｕａ ｌ Ａｒ ｂ ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｙ Ｗ ａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌａ ｂＶＩ ＥＷ
赵 华 ， 张代 远 ， ＇ 。
（ １ ． 南京 邮 电大学 计 算机 学院 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ；
２ ． 江 苏省无线 传感 网 高技 术研 究重 点 实验 室 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ；
３ ． 南京 邮电大 学 计 算机技 术研 究所 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要： 为 了解 决传统 的专用 仪器 开发难 度大 、 周 期长 、 成本 高 的 问题 ， 提 出并 实 现 了采用 虚了开 发成本 ， 节省 了开 发时 间 ， 并且 可以和 其他虚 拟仪 器构成 一个 完整 的实 验 系统 而无 需添 加其 他硬 件 产 生信号 输 出供 其他 仪器使 用 。主要利 用 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 编程 ， 在计算机 内产 生信号 的数据 ， 通过 Ｄ ／ Ａ模 块将 产生 的数 据按 照
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ， ｌ ｏ ｎ ｇ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｓ ｔ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｐ ｒ ｏ —
实验5 虚拟信号发生器设计
实验5 虚拟信号发生器设计实验目的：综合使用Labview 编程技术，结合实际应用设计一款虚拟信号发生器。
设计要求：能产生常用信号、公式波形，可选择是否添加噪声；可设置波形的频率、幅值、直流偏移量、占空比。
设计过程：虚拟信号发生器就是利用采集卡的模拟输出功能来连续产生一些设定好的信号，相对于传统信号发生器，它具有更加丰富的功能。
图5-1即为一个虚拟信号发生器的实例。
前面板右边的几个控件用于设置信号的频率、幅值等基本参数。
下边的控件用于设置信号的类型，除了能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等基本函数波外，还能选择生成公式波形，只要在公式框中输入需要的波形公式代码，单击“更新”按钮即可。
另外还可以在输出信号中添加噪声，并可以自定义噪声的类型和幅度。
图5-1 虚拟信号发生器前面板在Labview中要实现这样的一虚拟信号发生器，看是困难，其实并不复杂，其程序代码分为“初始化”、“主体程序”和“退出”3个模块，使用一个顺序结构将它们组合在一起就能完成整个软件的构架，下面是具体设计过程。
5.1 初始化初始化就是为一些控件或变量赋初值，以便程序具有合理的初始参数和严格的逻辑性，减少程序出错的几率。
虚拟信号发生器的“初始化”代码如图5-2所示，它们位于层叠式顺序结构的第0帧，这里主要进行了两项设置：通过属性节点来设置波形图显示控件的显示区域背景色以及清空显示波形；将“退出系统”按钮值设置为假（即非按下状态）。
图5-2 虚拟信号发生器的“初始化”代码初始化并不是必须的，设置的内容也不是固定的，用户可以根据程序的实际情况来决定具体的初始化内容，初始化只是为了使程序更加完善，逻辑性更强。
5.2 主体程序初始化完成后，进入层叠式顺序结构的第一帧，这里是虚拟信号发生器的主体程序，实际上就是一个连续模拟信号输出。
这里给出一种虚拟信号发生器的信号生成机制，如图5-3所示，当然，我们也可以根据实际情况，给出其它方案。
创建任务并配置通道后，首先将函数节点生成的信号模板写入到输出缓存中，然后，启动任务开始模拟输出，接下来进入循环，在循环中继续生成信号模板并写入输出缓存。
虚拟仪器课程设计报告--基于虚拟仪器的信号发生器设计
虚拟仪器课程设计报告——基于虚拟仪器的信号发生器设计组员：XXX班级：XXXXXXX专业：测控技术与仪器学院：机电学院指导老师：XXXXXX目录一、设计要求 (3)二、设计思路 (3)三、前面板设计 (3)四、后面板的程序框图设计 (5)五、设计结果 (8)六、结果分析 (11)七、发现问题及解决方案 (11)八、设计总结 (12)基于虚拟仪器的信号发生器设计一、设计要求（1）能产生正弦、方波（占空比可调）、锯齿波、三角波，幅度、相位、频绿可调；（2）最大输出频率：100KHz，最大幅度10V;(3) 幅度、相位、频率均连续可调；（4）界面美观，操作方便；（5）模拟输出通过示波器观察以上功能；二、设计思路（1）总体设计思路根据设计要求，先做出一个单通道的信号发生器，在LabVIEW界面上运行，实现基本的要求，即可以显示各种波形而且幅度频率等连续可调，然后再加上一个信号发生器，将它们进行捆绑，实现两个信号同时显示的双通道信号发生器功能，最后利用数据采集卡和DAQ 助手连接到示波器，检验结果是否和LabVIEW界面上运行的结果吻合。
（2）要求分析对于要求1：可以采用基本函数信号发生器，就可以产生相应的波形。
对于要求2：由于采集卡的限制，当达到100KHz的时候，波形会有所失真，这个时候需要调节相应的采样频率可以使波形得到相应改善。
对于要求3：设置一个旋钮按键就可以实现连续调节。
对于要求4：可以在修饰中根据自己的需要做相应的装饰。
对于要求5：可以使用DAQ助手和数据采集卡来实现输出，在示波器上显示。
三、前面板设计前面板是用户接口即交互式界面用于用户输入各种控制参数观察输出量和显示输出信号波形，在前面板中使用了各种仿真图标、旋钮开关等，并以数字显示或实时波形图等控件模拟真实仪器的面板，在使用中直接通过鼠标和键盘设定信号的相关参数。
我们设计的双通道信号发生器的前面板如下图所示：主要由以下几部分组成：（1）信号类型选择部分：包括四种波形的选择（正弦波、三角波、方波、锯齿波）。
基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计与实现
参数 的设置 ， 由仪器 的核 心部分产 生 ， 再经过 放大 、 衰 减等信
号调理环节， 最后向
路实验和设 备检测 中具 有 十分广 泛 的用 途 。传统 信 号发生 器价格 昂贵 、 体积较大 、 功能 固定 ， 应用场合受到一定限制［ ２ Ｉ 。 ２ Ｏ 世纪 ８ Ｏ 年 代 末 美 国研 制 成 功 了 虚 拟 仪 器 。虚 拟 仪 器是 以通用 计算 机 为硬件 平 台 ， 由测试 软件 实现 测量 功 能 的一 种计算 机 仪 器 系 统 ３ ］ 。当前 虚 拟 仪 器 的 构成 主要
１ 引 言
信号发生器又称 信号 源 ， 可 以根据 用 户对波 形 、 频 率等
２ 开发平台 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 介 绍
Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 是 美 国 ＮＩ 公 司推 出 的基 于 图 形化 编 程 的 虚 拟仪器 开发 平 台。该软 件功 能强 大且灵 活 ， 利 用 它 可 以
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌａ ｂ ＶＩ ＥＷ
Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｌｉ Ｃａ ｉ Ｌｉ ａ ｎ ｇ
Ｔｈ ｉ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｅ ｗａ ｖ ｅ ， ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ ｗａ ｖ ｅ ， ｔ ｒ ｉ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｗｔ ｏ ｏ ｔ ｈ ｗａ ｖ ｅ ． Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ
介绍在 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 开 发平 台下 ， 以数据采集 卡为硬件 基础 ， 采用虚拟仪器技术 ， 完成信号发生器 的设计 。系统采用调 用动态链 接 库的方式与数据采集卡进行通信 ， 实现数据的输 出， 并按照算法进行 数据处理 。该 系统可 以产生指定 的正弦 波 、 方波、 角
用户自定义虚拟函数信号发生器的设计与实现
（ ｅ ｔｏ ｃｅ ｃ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｅｌｃ ｒ ｎ Ｓ ｉｎ ｅＤｅ ａ ｔ ｎ ，Ｎｏ ｗｅ ｔＵ ｎｖ ｒ ｉｙ ￣ｈ ｓ ｉｅ ｓｔ ，Ｘｉａ ，７１ ０ ９） ’ｎ ０６
拟 仪 器 灵 活 性 和 通 用 性 的 体 现 ，该 虚 拟 函 数 信 号 发
生 器 应 该 适 用 于 各 种 类 型 的计 算 机 声 卡 ， 而 任 何 两 个声 卡 的增 益不 可 能完全 相 同 ，因此 在使 用前 必须 对 仪 器 进 行 标 定 ，本 文 采 用 １ ６位 声 卡 ， 方 法 如 下 ： 产 生一 个频 率 １ｋ ０ Ｈｚ （ 频 的 中 间 频 率 ） 幅 音 ， 度 ２ ０ ０份 的 正 弦 信 号 ，用 一 台 认 为 是 标 准 的 高 频 ００ 毫 伏 表 或 示 波 器 进 行 测 量 ，读 出 其 真 实 幅 值 ，假 设
（ 北 大 学 电 子 科 学 系 西安 西 ７０６ ） １０ ９
摘
要 ： 了弥补常规函数信号发生器无任意波输 出的不足 ，以计算机声 卡为输 出设备 ，采用虚拟仪器技 术 ， 为 设
计并实现了基 于计算机 的函数信号发生 器。该函数信 号发生 器除 了能产生常规 的信号外 ，还能产 生频率扫描 和幅 度扫描信号 、用户 自定义 的谐波信号 、用户输 入函数表达 式的信号 ，以及用 户任意给定 数据点 的信 号，实 现了对 现用常规 台式信号源功能的扩展 。
维普资讯
电 子
测
量
技
术
第２ ９卷 第 ３ 期
基于虚拟仪器信号发生器设计与实现
Ｌ ｂ ＩＷ 与虚 拟 仪 器 有 着 紧 密 的联 系 ， Ｌ ｂ ＩＷ 中开 发 ２３ １ 前 面 板 设 计 ａＶ Ｅ 在 ａＶＥ ．． 的程 序 都 被 称 为 Ｖ （ 拟 仪 器 ）其 扩 展 名 默 认 为 ｖ。 所 有 的 Ｖ Ｉ虚 ， ｉ Ｉ 都 包 括 前 面 板 、 图 以 及 图标 和 连 接 器 窗 格 ３部 分 。 面板 是 图 框 前 形 用 户 界 面 ， 是 Ｖ 的 前 面 板 ， 户 可 以 在 面板 上 任 意 添 加 控 也 Ｉ 用 件 ， 常 用 的 仪器 控 件 类 似 ， 作方 便 。 图 是 定义 Ｖ 功 能 的 图 与 操 框 Ｉ 形 化 源 代码 。 在框 图 中 对 Ｖ 编 程 的 主要 工 作 就 是 从 前 面板 的输 Ｉ
Ｊ ｌ ０ ７ ｕｙ ２ ０
基于虚拟仪器信号发 生器设计 与实现
刘连 生 ， 海 兵 汪
（ 国 民航 大 学 ａ基 础 试 验 中心 ；． 空 自动 化 学 院 ， 津 ３ｏ ０ ） 中 ． ｂ航 天 ０ ３ｏ
摘 要 ： 绍 了基 于 Ｎ 公 司的软 件 开发 平 台 Ｉ ｂ Ｉ Ｗ 的 虚 拟仪 器设 计 方 法 。利 用 Ｉ ｂ Ｉ Ｗ 图形 编 程 语 言 。 计 了基 于 介 Ｉ Ｊ ＶＥ ａ Ｊ ＶＥ ａ 设
１ 基 于 Ｌａ ＶＩ Ｗ 的虚 拟 仪 器 开 发 ｂ Ｅ
Ｖ Ｅ 是 一 种 图 形 化 的编 程 语 言 和 开 发 环 境 ， 广 泛 地 过 配 置 ， 以 形 象 地 给 设 备 板 卡 命 名 以便 使 用 ， 将 ５ １ ＩＷ 它 可 如 ４ ２板 卡 被 工 业 界 、 术 界 和 研 究 实 验 室所 接 受 ， 公 认 是 标 准 的 数 据 采 命 名 为 “ ｂ 。 学 被 Ａｒ” 集 和 仪 器 控 制 软 件 。 Ｌ ｂ ＩＷ 不 仅 提 供 了 遵 从 Ｇ Ｉ ， Ｘ ， ａＶＥ ＰＢ Ｖ Ｉ
简易信号发生器设计及PLC实现
在 程序设 计 中用定时 器构建 信号
多领域 有着广 泛应 用 。信 号发生 器主 提供稳 定可 靠的输 出波形 ，且可 方便 发 生 器的 时钟 信 号 ， 由于Ｓ —２ ０ ７ ０ 系 要给被 测 电路 提供所 需要 的 已知信 号 地更新配置 ，操作 灵活 。 （ 各种 波形 ），然 后用其 他仪表 测量 感兴 趣的参 数 。常见的信 号发生 器可 系统组成 以产 生方波 、锯 齿波 、三 角波 、正余 弦波 等标准 波形 。从设计 角度 出发 ， 列 ＣＰＵ模块 能提供的定时 器有 ｌ 、 ｍＳ １ｍＳ ０ ｍｓ ０ 、１０ 三种 。能 产生的最高时 钟频率为 １ ｋＨＺ 。受此 限制 ，信 号发生
本 文 以 西 门 子 公 司 的 Ｓ —２ Ｏ ７ Ｏ 系 器能产生的信号频率均不 高。
列ＰＬＣ中的 ＣＰＵ ２ 模块为 核心 ， ２ ２
模拟 量输 出数 据 字格 式 如 图２ 所
信 号发生 器分 为模拟式 和数 字合成式 配 合ＥＭ２ ２ ３ 模拟 量 扩 展 模块 ，实现 示 。模 拟量输 出数据 字是左 对齐 的 ， 两 种 。数 字合成 式信 号发生 器无论频 了 一 简 易 信 号 发 生 器 。 系 统框 图 如 最高有效位是符号位 ，０ 示正值 。最 表 个连续 的０ ，在将数 据字 装载 率 、幅 度乃至信 号的 信噪 比均优于模 图 ｌ 所示 。ＥＭ２ ２ 有４ ３配 路模 拟 量输 低位是 ４ 寄存 器之前 ，低４ 的４ 被 位 个０ 拟 式 ， 不 仅频 率精 准 ，而 且 相 位抖 出 ，提 供 Ｄ／Ａ转 换通 道 。其 输 出有 ＮＤＡ Ｃ
简易信号发生器设计及 Ｐ Ｃ实现 Ｌ
哈尔滨理工大学 王华林
电子科技大学中山学院
王鹏
基于LabVIEW 的虚拟信号发生器的设计
基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计简介信号发生器在电子测量中具有很重要的作用，它能产生一定频率、波形和幅度的信号，用于测试电路的响应和性能。
LabVIEW是一款非常适合信号发生器设计的软件，它通过编程语言G语言来构建虚拟仪器，可以模拟实际的信号发生器。
本文将介绍如何使用LabVIEW设计实现一个简单的虚拟信号发生器。
设计需求我们需要实现如下功能：1.可以产生多种类型的信号，包括正弦波、方波、三角波和锯齿波。
2.可以调节信号的频率和幅度。
3.可以选择单一频率的信号或多频率的混合信号。
4.可以保存产生的信号到文件中。
设计思路我们可以按照如下思路实现该虚拟信号发生器。
1.实现信号类型选择功能，包括正弦波、方波、三角波和锯齿波。
2.实现信号频率和幅度的调节。
3.实现多频率的混合信号产生。
4.实现保存信号功能。
LabVIEW应用界面设计首先，我们需要在LabVIEW中构建虚拟信号发生器的界面。
我们可以通过“Front Panel”的控制引入模块，选择控件，例如“Waveform Graph”、“Waveform Chart”、“Numeric Control”、“String Indicator”、“Combo Box”、“Radio Buttons”、“File I/O”等等。
LabVIEW界面示意图LabVIEW界面示意图如图所示，我们可以选择用“Combo Box”控件选择信号波形类型，“Numeric Control”控件调整信号频率和幅度，并且使用“File I/O”控件将产生的信号保存到本地文件中。
信号产生我们需要使用LabVIEW中的函数模块来实现信号的产生。
下面以正弦波为例子，介绍如何实现。
1.选择“Function Palette”中的“Waveform”选项，拖动“Sine Waveform”到空白“Block Diagram”区域中。
2.在信号输出端插入“Waveform Graph”，并将其连接到“Sine Waveform”的输入端口。
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D3 AD9850D4
D2
D5
D1
D6
D0
D7
DGND DGND
DVDD DVDD
W_CLK RSET
FQ_UD IOUT
CLKIN IOUTB
AGND AGND
AVDD AVDD
RSET DACBL
QOUT VINP
QOUTB VINN
28 DSS4
27 DSS5
26 DSS6
25 DSS7
24 DGND
微型虚拟任意信号发生器 的设计与实现
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
内容提纲
研究意义及现状 系统设计方案 硬件系统设计 软件系统设计 任意信号发生器测试效果
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
一、研究意义及现状
传统信号发生器
正弦波信号源 函数发生器 脉冲发生器 扫描发生器
针对特定应用 产生波形种类有限 波形不可编程
综合上述因素，本设计采用了MAXIM公司的MAX5541， 它是16位D/A，电压输出，10MHz三线式串行总线接口， 1us的信号建立时间。
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
设计思想
USB电缆
PC或笔记本
产生波形
VC软件
LabVIEW或LabScene
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
硬件系统设计框图
USB接口 通信模块
任意波形 产生模块
微控制器 89S52
CPLD 逻辑控制模块
放大 滤波 模块
DDS波形 产生模块
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.2 任意波形产生模块设计
任意波形产生原理 任意波形产生电路设计
D/A转换控制电路 D/A基准块
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.2.1任意波形产生原理
利用计算机产生所需信号的波形数据，存 入波形数据存储器，在CPLD的控制下同时 选通存储器和Ｄ/Ａ转换器,在两者之间建立 直接的数据通道,使存储器相应单元中的波 形数据传送给Ｄ/Ａ转换器产生具有一定幅 度、频率、相位的模拟波形。 波形频率由CPLD的时钟信号决定。 CPLD的时钟信号由AD9850提供。
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
研究意义及现状
虚拟任意波形发生器
综合其他信号源产生波形能力 产生波形可编程控制 适用于各种仿真试验、教学实验等
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
仪器发展历史
分立仪器
GPIB
虚拟仪器
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
美国NI公司虚拟测试系统软硬件产品
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
三、硬件系统开发
DDS波形产生模块设计 任意波形产生模块设计 USB通信接口设计
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.1 DDS波形产生模块设计
直接频率合成（DDS）原理 DDS波形成产方案选择 DDS波形产生电路
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.1.1直接频率合成(DDS)原理
直接频率合成技术（DDS）
3.1.3 DDS波形产生电路
AD公司提供的DDS芯片 ，内部包括32位相位累加器、正弦查询表、 高性能DAC、高速比较器和滤波器，能实现全数字编程控制的频率合 成器和时钟发生器，其最高时钟源可达125M；32bits频率控制字,5bit 相位调制,简化的控制接口,并行或串行输入形式。
DGND 1 DGND 2
目标——吉林大学虚拟实验室
DAQ
LabView
CCU
AWG
RLC
微型虚拟任意信号发S生C器O新P设E计与实现
WEB
二、系统设计方案
设计指标 USB通信接口，实现即插即用 无需外部电源，工作电流〈500mA 具有DDS模式和ARB模式； 波形频率 0.01Hz(DC)~80KHz(ARB模式点数为8 ) 0.01Hz(DC)~1MHz(DDS模式)。 频率分辨率 ：0.01HZ 波形存贮容量 ：32K 垂直分辨率 ：16位 波形幅度 ：0~2.5 Vpp 微型，80mm*70mm 采用LabVIEW或者LabScene作为上层软件
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.2.2任意波形产生电路设计
D/A转换器的选择
D/A转换器是整个系统的核心器件，波形信号的质量取决于 其分辨率和数据输出速率。其制约关系为： 1. D/A的分辨率越高，则高次谐波的分量越小； 2. 一周期的数据点数越多，模拟信号越平滑； 3. 一周期数据点数多，则信号所能达到的最高频率则降低； 4. D/A的输出速率越高，波形平滑度越好，一般情况下并行 D/A的输出速率高，但是占用的I/O也多；
23 +5V
22 RST9850
21 IOUT
R7 50
20 IOUTB
50
19 DGND
18 +5V
R8
17
16 VINP 15 VINN
R9 R110K
1K
AD9 85 0
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
IOUT IOUTB
并行装入方式的时序图
W_CLK、FQ_UD控制信号由CPLD内部产生； 总线DATA在W_CLK上升沿将数据装入寄存器，40位需重复 5次。最后在FQ_UD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到 频率、相位及控制数据寄存器控制数据寄存器。
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
3.1.2 DDS波形成产方案选择
方案一：根据DDS原理，用EEPROM存储 器、高精度D/A再配以CPLD的控制时序实 现； 缺点：成本高、调试难度大、开发周期长 方案二：根据系统需要，选择合适的DDS 芯片，配以简单的外围电路实现；可大大 缩短开发周期
微型虚拟任意信号发生器新设计与实现
U2 DGND
DGND OSC
OSC 3 CLKIN +5VD 4 +5V
R ESET9 85 0
R11 3 .9 K
DSS3 1 DSS2 2 DSS1 3 DSS0 4 DGND 5 +5V 6 W_ C LK7 FQ_UD 8 CLKIN 9 DGND 10 +5V 11
12 G_CLK 13
参考 频率源
频率 控制字
频率 累加器
正弦波形 存储器
D/A 转换器
信号
低通 输出 滤波器
根据奈奎斯特采样定律将一个正弦信号取样、量化、 编码，形成一个正弦函数表存于EPROM中，通过改变 相位累加器的频率控制字来改变相位增量，并将变化的 相位/幅值量化的数字信号通过Ｄ/Ａ转换器及低通滤波 器即可得到合成的模拟信号。