实验五任意函数信号发生器解读
【精品】电路实验报告 函数信号发生器
【精品】电路实验报告函数信号发生器一、实验目的1.理解函数信号发生器的基本原理；2.掌握函数信号发生器的使用方法；二、实验仪器函数信号发生器、万用表、示波器、电阻箱等。
三、实验原理函数信号发生器是一种可以产生各种不同波形的电子仪器，它由信号源、调制放大器、波形出口、控制电路等几个部件组成。
在使用中可以通过调节控制电路中的各个参数来控制信号波形的频率、幅度、相位等参数。
四、实验内容1.使用函数信号发生器产生各种不同波形的信号，并记录下所产生的波形、频率、幅度等参数。
2.利用万用表对所产生的波形进行测量，并记录下相关参数。
3.使用示波器观察所产生的波形，并记录下所观察到的波形形态，判断所产生的波形是否符合要求。
4.使用电阻箱对信号幅度进行调整，调整后再次进行相应的测量、观察和记录。
五、实验步骤1.将函数信号发生器插入电源插座，并开启电源开关。
5.对信号幅度进行调整，如需调整信号幅度，可以使用电阻箱对信号幅度进行调整。
六、实验数据及处理下表列出了实验中所产生的部分波形及其相关参数。
| 波形形态 | 频率 | 幅度 ||----------------|---------|-----------|| 正弦波 | 1KHz | 1Vpp || 正弦波 | 5KHz | 500mVpp|| 方波 | 2KHz | 2Vpp || 三角波 | 1KHz | 1Vpp |七、实验结果分析根据实验数据分析，可以得出以下结论：2.在产生不同波形的信号时，需调节控制电路中的各个参数，如频率、幅度、相位等，才能产生相应的波形。
3.在调试波形时应注意信号幅度，如波形幅度过大或过小，都会影响到实验的结果。
八、实验注意事项1.实验中要注意安全，避免触电、短路等事故的发生。
3.在实验中应认真记录实验数据，为进一步分析和处理提供有力的数据支持。
函数与任意波发生器原理及使用精品文档
函数与任意波发生器原理及使用精品文档一、函数与任意波发生器的原理信号发生器的核心部分是一个数字模拟转换器（DAC），它能够将数字信号转换为模拟电压信号。
通过改变DAC的输出电压，可以改变信号的幅值。
同时，通过改变DAC的采样率和相位，可以改变信号的频率和相位。
函数与任意波发生器不同于传统的信号发生器，它能够生成任意形状的波形。
这是通过在DAC输出之前加入一个波形存储器来实现的。
波形存储器中存储了一系列的采样值，这些采样值组成了特定的波形。
通过改变波形存储器中的采样值，可以生成各种不同的波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
二、函数与任意波发生器的使用方法1.连接和设置首先，将函数与任意波发生器连接到待测试的电子设备上。
需要注意的是，输出信号的频率和幅值应该与待测试设备的要求相匹配。
然后，打开函数与任意波发生器的电源，并打开数字控制器。
接下来，通过数字控制器设置所需的波形类型、频率、幅值和相位等参数。
通常，函数与任意波发生器都提供了一个用户界面，通过旋钮或按钮可以方便地进行设置。
2.选择波形类型3.设置频率和相位设置所需的输出频率和相位。
函数与任意波发生器通常支持广泛的频率范围，并提供了高精度的频率调节功能。
相位是指波形的起始位置，通过调节相位可以实现波形的移动和延迟。
4.调整幅值和偏置根据测试需求，设置所需的波形幅值和偏置。
波形幅值是指波形的峰峰值或峰值，可以通过改变函数与任意波发生器的输出电压范围来实现。
偏置是指波形的直流分量，可以通过改变函数与任意波发生器的偏置电压来实现。
5.输出信号设置完所有参数后，通过函数与任意波发生器的输出端口连接到待测试设备上。
然后，启动输出信号。
函数与任意波发生器将按照所设置的波形类型、频率和幅值等参数产生相应的信号。
三、函数与任意波发生器的注意事项1.避免输出过载在设置波形幅值时，要注意不要超出函数与任意波发生器的输出能力。
如果输出信号过载，会导致失真和不稳定的波形。
函数信号发生器实验报告
北京邮电大学电子电路综合设计实验实验报告实验题目：函数信号发生器的设计院系：电子工程学院班级：2014211212姓名：李瑞平学号：2014211104班内序号：07一、课题名称：函数信号发生器的设计二、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：方波三角波正弦波频率可调幅度三、设计任务要求：1．基本要求：设计制作一个方波-三角波-正弦波信号发生器，供电电源为±12V。
1）输出频率能在1KHZ~10KHZ范围内连续可调；2）方波输出电压V opp=12V(误差<20%)，上升、下降沿小于10μs；3）三角波输出信号电压V opp=8V(误差<20%)；4）正弦波信号输出电压V opp≥1V，无明显失真。
2．提高要求：1）三种波形输出峰峰值V opp均在1~10V范围内连续可调；2）将输出方波改为占空比可调的矩形波，占空比可调范围30%~70%四、设计思路1. 结构框图实验设计函数发生器实现方波、三角波和正弦波的输出，其可采用电路图有多种。
此次实验采用迟滞比较器生成方波，RC积分器生成三角波，差分放大器生成正弦波。
除保证良好波形输出外，还须实现频率、幅度、占空比的调节，即须在基本电路基础上进行改良。
由比较器与积分器组成的方波三角波发生器，比较器输出的方波信号经积分器生成三角波，再经由差分放大器生成正弦波信号。
其中方波三角波生成电路为基本电路，添加电位器调节使其频率幅度改变；正弦波生成电路采用差分放大器，第一个电路是由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路。
单限比较器输出的方波经积分器得到三角波；第二个电路是由差分放大器组成的三角波—正弦波变换电路。
函数信号发生器
函数信号发生器操作手册，EE1640C 型函数信号发生器计数器操作使用说明书，函数信号发生器操作使用方法EE1640C 型函数信号发生器计数器整体外观如下图所示其中各按键和旋钮功能如下：（1）频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测频信号的频率（2）幅度显示窗口：显示函数输出信号的幅度（3）频率微调电位器：调节此旋钮可改变输出频率的1 个频程（4）输出波形占空比调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性。
当电位器处在中心位置时，则输出对称信号。
当此旋钮关闭时，也输出对称信号（5）函数信号输出信号直流电平调节旋钮：调节范围：–10V～10V（空载），-5V～5V（50Ω负载）当电位器处在中心位置时，则为0 电平。
当此旋钮关闭时，也为0 电平（6）函数信号输出幅度调节旋钮：调节范围20dB （7）扫描宽度/调制度调节旋钮：调节此电位器可调节扫频输出的频率宽度。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统。
在调频时调节此电位器可调节频偏范围，调幅时调节此电位器可调节调幅调制度，FSK 调制时调节此电位器可调节高低频率差值，逆时针旋到底时为关调制（8）扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过衰减―20dB‖进入测量系统（9）CMOS 电平调节旋钮：调节此电位器可以调节输出的CMOS 的电平。
当电位器逆时针旋到底（绿灯亮）时，输出为标准的TTL 电平。
（10）左频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向左调整一个频段。
（11）右频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向右调整一个频段。
（12）波形选择按钮：可选择正弦波、三角波、脉冲波输出。
（13）衰减选择按钮：可选择信号输出的0 dB、20dB、40 dB、60 dB 衰减的切换。
（14）幅值选择按钮：可选择正弦波的幅度显示的峰－峰值与有效值之间的切换。
（15）方式选择按钮：可选择多种扫描方式、多种内外调制方式以及外测频方式。
函数发生器课程设计实验报告
函数发生器课程设计实验报告实验名称：函数发生器课程设计实验目的：1.掌握函数发生器的基本原理和特性；2.熟悉常见函数发生器的操作方法；3.学会使用函数发生器进行实际测量与实验。
实验原理：函数发生器是一种可以产生不同频率和波形的电子仪器，常用于科学研究、电子工程实验和生产测试等。
函数发生器可以通过调节工作模式、频率、幅度和偏移量等参数来产生不同的电信号。
常见的波形包括正弦波、方波、锯齿波和三角波等。
实验器材与仪器：1.函数发生器2.示波器3.电源实验步骤：1.连接函数发生器、示波器和电源，确保电路连接正确并稳定。
2.打开函数发生器，并将频率设置为100Hz，幅度设置为5V。
3.在示波器上观察输出波形，并记录实际测量值。
4.将函数发生器的频率和幅度分别调节为500Hz和10V，重复步骤3。
5.将函数发生器的工作模式切换为方波，重复步骤3。
6.将函数发生器的工作模式切换为锯齿波，重复步骤3。
7.将函数发生器的工作模式切换为三角波，重复步骤3。
实验结果与数据分析：经过实验测量得到的数据如下：1.正弦波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。
2.正弦波频率为500Hz，峰峰值为9.79V。
3.方波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。
4.锯齿波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。
5.三角波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。
由实验数据可知，函数发生器能够按照设定参数的要求产生不同频率和波形的电信号。
通过调节频率和幅度等参数，可以控制输出信号的特性，满足实际需求。
同时，通过示波器对输出信号进行测量和观察，可以验证函数发生器的工作状态和输出波形的准确性。
实验总结：本次实验通过对函数发生器的使用，熟悉了其基本原理和操作方法，并能够进行实际测量与实验。
函数发生器作为一种常用的仪器设备，广泛应用于各个领域的科学研究和工程实践中。
掌握函数发生器的使用方法对于今后的学习和工作具有重要的意义。
在实验过程中，需要注意正确连接电路和设备，并确保信号的稳定性和准确性。
函数发生器实验报告
函数发生器实验报告函数发生器实验报告引言：函数发生器是一种用于产生各种波形信号的实验仪器。
它在科学研究、电子工程、通信技术等领域中有着广泛的应用。
本次实验旨在通过搭建函数发生器电路并进行一系列实验，探究函数发生器的工作原理和性能特点。
实验目的：1. 了解函数发生器的基本原理和组成结构；2. 掌握函数发生器的使用方法和参数调节技巧；3. 研究函数发生器在不同频率、幅度和波形下的输出特性。
实验仪器和材料：1. 函数发生器主机；2. 示波器；3. 电缆和连接线；4. 电阻、电容等元件。
实验步骤：1. 搭建函数发生器电路：根据实验要求，连接函数发生器主机和示波器，并确保电路连接正确稳定。
2. 调节函数发生器参数：通过函数发生器主机上的旋钮和按钮，调节频率、幅度、波形等参数，观察示波器上的波形变化。
3. 测量输出信号的频率和幅度：利用示波器上的测量功能，测量函数发生器输出信号的频率和幅度，并记录数据。
4. 观察不同波形下的输出特性：通过调节函数发生器主机上的波形选择按钮，观察并记录正弦波、方波、三角波等不同波形下的输出特性。
5. 研究函数发生器的调制功能：尝试使用函数发生器的调制功能，如调幅、调频、调相等，观察输出信号的变化，并记录实验结果。
实验结果与分析：1. 频率和幅度调节：通过调节函数发生器主机上的旋钮，我们成功地改变了输出信号的频率和幅度。
频率的变化范围从几赫兹到数百千赫兹，幅度的变化范围从几毫伏到数十伏特。
这些调节功能使得函数发生器在实际应用中具有较大的灵活性。
2. 波形输出特性：我们观察到函数发生器能够产生多种波形，如正弦波、方波、三角波等。
通过调节函数发生器主机上的波形选择按钮，我们可以轻松地切换不同的波形。
这为不同实验需求提供了便利。
3. 调制功能实验：通过使用函数发生器的调制功能，我们实现了信号的调幅、调频、调相等操作。
这些操作使得输出信号具有了更多的变化特性，扩展了函数发生器的应用范围。
信号发生器实验实训报告
一、实验目的1. 熟悉信号发生器的基本原理和组成。
2. 掌握信号发生器的操作方法和使用技巧。
3. 学习通过信号发生器进行信号测试和调试的方法。
4. 培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理信号发生器是一种能够产生各种波形信号的电子设备，广泛应用于科研、生产和教学等领域。
本实验所使用的信号发生器为函数信号发生器，可以产生正弦波、方波、三角波等基本波形信号。
三、实验设备1. 信号发生器一台2. 示波器一台3. 测试电缆若干4. 负载电阻若干四、实验内容1. 信号发生器的基本操作（1）打开信号发生器，调整频率、幅度和波形等参数。
（2）观察信号发生器输出波形，确认波形是否正常。
（3）调整输出幅度，使其符合实验要求。
2. 正弦波信号的测试（1）将信号发生器设置为正弦波，调整频率和幅度。
（2）使用示波器观察输出波形，确认波形为正弦波。
（3）测试输出波形的频率、幅度和相位，记录数据。
3. 方波信号的测试（1）将信号发生器设置为方波，调整频率和幅度。
（2）使用示波器观察输出波形，确认波形为方波。
（3）测试输出波形的频率、幅度和占空比，记录数据。
4. 三角波信号的测试（1）将信号发生器设置为三角波，调整频率和幅度。
（2）使用示波器观察输出波形，确认波形为三角波。
（3）测试输出波形的频率、幅度和上升时间、下降时间，记录数据。
5. 信号发生器的应用（1）利用信号发生器产生各种波形信号，进行电路测试和调试。
（2）使用信号发生器进行信号调制和解调实验。
（3）利用信号发生器进行信号分析实验。
五、实验结果与分析1. 正弦波信号测试结果频率：1kHz幅度：2Vpp相位：0°2. 方波信号测试结果频率：1kHz幅度：2Vpp占空比：50%3. 三角波信号测试结果频率：1kHz幅度：2Vpp上升时间：50μs下降时间：50μs实验结果表明，信号发生器能够产生各种波形信号，且波形质量符合实验要求。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们熟悉了信号发生器的基本原理和组成，掌握了信号发生器的操作方法和使用技巧。
函数信号发生器实验报告
函数信号发生器实验报告函数信号发生器实验报告引言函数信号发生器是一种广泛应用于电子实验室中的仪器设备，用于产生各种形式的电信号。
本实验旨在通过对函数信号发生器的使用和实验验证，进一步了解信号发生器的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 熟悉函数信号发生器的基本操作；2. 掌握函数信号发生器产生不同形式信号的方法；3. 通过实验验证信号发生器的输出特性。
二、实验原理函数信号发生器是一种能够产生各种形式信号的仪器，其基本原理是通过内部电路将直流电压转换为不同形式的交流信号。
常见的信号形式包括正弦波、方波、三角波等。
三、实验步骤1. 打开函数信号发生器的电源，并将输出连接到示波器的输入端。
2. 调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数，观察示波器上的波形变化。
3. 逐步调节函数信号发生器的参数，产生不同形式的信号，并记录下相应的参数设置和观察结果。
4. 将函数信号发生器的输出连接到其他电路中，观察信号在不同电路中的响应情况。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们通过调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数，成功产生了正弦波、方波和三角波等不同形式的信号。
通过示波器观察到的波形，我们可以看出不同形式的信号在频率和振幅上的差异。
在进一步的实验中，我们将函数信号发生器的输出连接到其他电路中，例如放大电路和滤波电路。
观察到信号在不同电路中的响应情况，我们可以了解到信号发生器在实际应用中的作用和效果。
五、实验总结通过本次实验，我们对函数信号发生器的基本操作和原理有了更深入的了解。
我们学会了如何通过调节函数信号发生器的参数来产生不同形式的信号，并通过连接到其他电路中观察信号的响应情况。
在实验过程中，我们也遇到了一些问题和困难，例如在调节参数时需要注意避免过大的幅度和频率，以免对电路和仪器造成损坏。
此外，我们还需要注意信号发生器的精度和稳定性，以保证实验结果的准确性。
通过本次实验，我们进一步认识到函数信号发生器在电子实验中的重要性和广泛应用。
实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用(实验指导书)
实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用示波器是用于显示信号波形的仪器，除了可以直接观测电压随时间变化的波形外，还可测量频率和相位差等参数，也可定性观察信号的动态过程。
它能够测量电学量，也可通过不同的传感器将各种非电量，如速度、压力、应力、振动、浓度等物理量，变换成电学量来间接地进行观察和测量。
函数信号发生器能够用来产生正弦波、三角波、方波等各种电信号，并且能够设置和调整信号的频率、周期、幅值等重要参数。
【实验目的】1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。
2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。
3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。
4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。
【实验仪器】1. 示波器DS5042型，1台。
2. 函数信号发生器DG1022型，1台。
3. 电缆线（BNC型插头），2条。
【实验原理】1. 函数信号发生器产生的波形参数（1）正弦电压波形参数正弦波的数学描述为u（t）=U0+U m sin(2πft+ϕ)，其中：U0：正弦电压的直流分量，单位V。
U m：正弦电压的幅值，又称正弦波交流分量的最大峰值，相应的-U m为交流分量的最小峰值，用V pp=2 U m来表示正弦电压信号的峰峰值，U m/2为交流分量的有效值或均方根值，单位V。
f：为正弦电压的频率，单位Hz，相应的记ω=2πf为正弦信号的角频率，单位rad/s，正弦电压信号的周期T=1/f。
ϕ：正弦电压信号的相位角。
（2）余弦电压波形参数利用正弦函数和余弦函数之间的关系可知，当相位角ϕ=90º时，sin(2πft+90º)=cos(2πft)。
（3）操作函数信号发生器产生正余弦信号从“确定信号所在通道的CH1/CH2按键”入手确定正/余弦波形应在函数信号发生器的哪一个通道设置并输出，通过“产生正弦波（Sine）的按键”进入正余弦信号设置的菜单，可对正余弦信号的相应参数进行设置，在设置的菜单内，还可以在菜单内按下相应的“同相位”的功能键，建立函数信号发生器CH1、CH2两通道产生的正弦波形之间的相位同步关系。
实验五放大电路实验
实验五放大电路实验
【实验目的】
学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。
【实验类型】
验证性。
【实验内容及要求】
1.阻容单级共射放大电路静态工作点的测量。
测量电路如下，将电位器调至33%，
完成下表数据测量。
图1
2.放大电路动态指标（Av、Ri、Ro）的测量。
（1）在信号输入端接函数信号发生器，利用示波器测量输入输出信号的波形，并调整读数指针读出电路输出正弦波的幅值，算出电压放大倍数，填写下表。
图 2
（2）测量输入、输出电阻。
输入电阻测试：虚拟信号发生器的信号频率仍为1H Z，幅值30mV，电位器调至33%。
在放大器输入端串联一个5.1KΩ电阻，利用万用表测量5.1KΩ电阻两端的电位值，根据公式计算Ri。
R i=U i
I i
=
U i
U S−U i
×R
输出电阻测试：电路连接恢复成图2，电位器百分比调至33%。
利用示波器分别测量空载时的电压U O 和负载为10K Ω时的输出电压U OL 的幅值，根据公式计算输出电阻。
R O =(
U O
U OL
−1)×R L 将上述测量值填入下表：。
实验五差分放大电路
1．函数信号发生器2.双踪示波器
3．交流毫伏表4.万用表
5．直流稳压电源
实验二、单级共射放大电路
一．实验目的
1．学会放大器静态工作点的测量和调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
2．掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
四．实验内容
1．用机内校正信号对示波器进行自检。
（1）扫描基线调节
将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”（）和“Y轴位移”（）旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。
频率计读数(Hz)
示波器测量值
毫伏表读
数（V）
示波器测量值
周期（ms）
频率(Hz)
峰峰值（V）
有效值（V）
100Hz
1KHz
10 KHz
100 KHz
3．测量两波形间相位差
（1）观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点
Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如div挡）和扫速较高挡位(如5μS/div挡),把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。
（2）测试“校正信号”波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（v/div）,使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
函数信号发生器(F05A)
目 录第一章概述 1 第二章主要特征 1 第三章技术指标 2一、函数信号发生器 2二、计数器 5三、其它 6 第四章面板说明7一、显示说明7二、前面板说明8三、后面板说明13 第五章使用说明14一、测试前的准备工作14二、函数信号输出使用说明 14三、计数器使用说明 32 第六章遥控操作使用说明34 第七章B路信号说明 52 第八章功率放大模块说明 57第九章注意事项与检修58 第十章附录USB接口驱动安装59 第十一章仪器整套设备及附件63南京盛普仪器科技有限公司 1本仪器是一台精密的测试仪器，具有输出函数信号、调频、调幅、FSK 、PSK 、猝发、频率扫描等信号的功能。
此外，本仪器还具有测频和计数的功能。
本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研的理想测试设备。
1、采用直接数字合成技术（DDS ）。
2、主波形输出频率为1µHz ~ 20MHz 。
3、小信号输出幅度可达1mV 。
4、脉冲波占空比分辨率高达千分之一。
5、数字调频、调幅分辨率高、准确。
6、猝发模式具有相位连续调节功能。
7、频率扫描输出可任意设置起点、终点频率。
8、相位调节分辨率达0.1度。
9、调幅调制度1% ~ 100% 可任意设置。
10、输出波形达30余种。
11、具有频率测量和计数的功能。
12、机箱造型美观大方，按键操作舒适灵活。
13、具有第二路输出，可控制和第一路信号的相位差。
概述 12主要特征南京盛普仪器科技有限公司 2一、函数发生器1、波形特性主波形：正弦波、方波波形幅度分辨率：12 bits 采样速率：200Msa/s正弦波谐波失真：-50dBc （频率≤ 5MHz ） -45dBc （频率≤ 10MHz ） -40dBc （频率>10MHz ）正弦波失真度： ≤0.2%（频率：20Hz ~ 100kHz ）方波升降时间： ≤ 25ns （SPF05A ≤ 28ns ）注:正弦波谐波失真、正弦波失真度、方波升降时间测试条件：输出幅度2Vp-p （高阻），环境温度25℃±5℃储存波形：正弦波，方波，脉冲波，三角波，锯齿波，阶梯波等26种波形，TTL 波形（仅F20A ，输出频率同主波形） 波形长度：4096点波形幅度分辨率：12 bits脉冲波占空系数：1.0% ~ 99.0%（频率≤10kHz ），10% ~ 90%（频率10kHz ~ 100kHz ）脉冲波升降时间： ≤1uS直流输出误差：≤±10%+10mV （输出电压值范围10mV~10V ） TTL 波形输出：（F05A 、F10A ）输出频率：同主波形输出幅度：低电平 < 0.5 V 高电平 > 2.5 V 输出阻抗：600 Ω2、频率特性频率范围：主波形：1µHz ~ 5MHz （SPF05A 型） 1µHz ~ 10MHz （SPF10A 型） 1µHz ~ 20MHz（SPF20A 型）储存波形： 1µHz ~ 100kHz3技术指标分辨率：1µHz频率误差：≤±5×10-4 频率稳定度：优于±5×10-53、幅度特性幅度范围：1mV ~ 20Vp-p（高阻），0.5mV ~ 10Vp-p（50Ω）最高分辨率：2µVp-p （高阻），1µVp-p（50Ω）幅度误差：≤±2%+1mV (频率1KHz正弦波)幅度稳定度：±1 % /3小时平坦度：±5%（频率≤5MHz正弦波）, ±10% （频率>5MHz 正弦波）±5%（频率≤50 kHz其它波形）, ±20% （频率>50 kHz 其它波形）输出阻抗：50Ω幅度单位：Vp-p，mVp-p，Vrms，mVrms，dBm4、偏移特性直流偏移（高阻）：±（10V-Vpk ac），（偏移绝对值≤2×幅度峰峰值）最高分辨率：2µV（高阻），1µV（50Ω）偏移误差：≤±10% +20mV （高阻）5、调幅特性载波信号：波形为正弦波，频率范围同主波形调制方式：内或外调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿）或外输入信号调制信号频率：1Hz ~ 20kHz（内部）100Hz ~ 10kHz（外部）失真度：≤1% (调制信号频率1KHz正弦波)调制深度：1% ~ 100%相对调制误差：≤±5% +0.5 (调制信号频率1KHz正弦波)外输入信号幅度：3Vp-p（-1.5V~ +1.5V）6、调频特性载波信号：波形为正弦波，频率范围同主波形调制方式：内或外（外为选件）调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿））或外输入信号调制信号频率：1Hz ~ 10kHz（内部）100Hz ~ 10kHz（外部）南京盛普仪器科技有限公司 3频偏：内调频最大频偏为载波频率的50%，同时满足频偏加上载波频率不大于最高工作频率+100 kHz 失真度：≤1% (调制信号频率1KHz正弦波) 相对调制误差：≤±5%设置值±50Hz (调制信号频率1KHz正弦波)外输入信号幅度：3Vp-p（-1.5V~ +1.5V）FSK：频率1和频率2任意设定控制方式：内或外（外控：TTL电平，低电平F1；高电平F2）交替速率：0.1ms ~ 800s7、调相特性基本信号：波形为正弦波，频率范围同主波形PSK：相位1（P1）和相位2（P2）范围：0.1 ~ 360.0°分辨率：0.1°交替时间间隔：0.1ms ~ 800s控制方式：内或外（外控TTL电平，低电平P2，高电平P1）8、猝发基本信号：波形为正弦，频率范围同主波形猝发计数：1 ~ 30000个周期猝发信号交替时间间隔：0.1ms ~ 800s控制方式：内（自动）/外（单次手动按键触发、外输入TTL脉冲上升沿触发）9、频率扫描特性信号波形：正弦波扫描频率范围：扫描起始点频率：主波形频率范围扫描终止点频率主波形频率范围。
实验五 正弦信号发生器设计
实验五正弦信号发生器设计一、实验目的1．熟悉利用QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法；2．掌握LPM模块的重要功能；3．熟悉MegaWizard Plug-In Manager的使用方法。
二、实验设备计算机，QuartusII 6.0 版软件，JTAG下载线，EDA实验挂箱（EP1C6Q240C8）。
三、实验原理设计一8位宽、1024点的正弦信号发生器。
正弦信号发生器的结构由四个部分组成：1.计数器或地址发生器（10位地址线）；2.正弦信号数据ROM（存放正弦波的采样数据，采样频率20MHz：8位数据线、10位地址线）；3.VHDL顶层设计；4.D/A转换器（8位）。
四、实验步骤和内容1．在QuartusII上利用MegaWizard Plug-In Manager功能，调用LPM_ROM函数定制8位宽、1024点ROM，并进行初始化。
然后对设计实体进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
2. 利用QuartusII文本编辑器设计10位二进制计数器，做为地址发生器，对设计实体进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
3. 利用层次化设计方法设计一8位宽、1024点的正弦信号发生器。
4. D/A转换器采用试验箱配备的DAC0832。
5. 引脚锁定和硬件下载测试。
引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。
将实验过程和实验结果写进实验报告。
6. 使用SignalTap II对设计的正弦信号发生器进行实测。
采样时钟使用系统时钟20MHz。
7. 使用在系统存储器数据读写编辑器对设计的正弦信号发生器进行实测，观测结果；8．实验报告。
将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试实验结果写进实验报告。
五、思考题如何实现对输出正弦信号的频率和相位可调？。
频率特性的测量实验报告
课程名称： 控制理论乙 指导成绩：实验名称： 频率特性的测量 实验类型：同组学生__ 一、实验目的和要求〔必填〕二、实验内容和原理〔必填〕 三、主要仪器设备〔必填〕四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析〔必填〕 七、讨论、心得 一、实验目的和要求1．掌握用李沙育图形法,测量各典型环节的频率特性；2．根据所测得的频率特性,作出伯德图,据此求得环节的传递函数. 二、实验内容和原理1.实验内容〔1〕R-C 网络的频率特性.图5-2为滞后--超前校正网络的接线图,分别测试其幅频特性和相频特性. 〔2〕闭环频率特性的测试被测的二阶系统如图5-3所示,图5-4为它的模拟电路图. 取参考值051R K =,1R 接470K 的电位器,2510R K =,3200R K =2.实验原理对于稳定的线性定常系统或环节,当其输入端加入一正弦信号()sin m X t X t ω=,它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号,但其幅值和相位随着输入信号频率ω的改变而改变.输出信号为其中()mmY G j X ω=,()arg ()G j ϕωω= 只要改变输入信号的频率,就可以测得输出信号与输入信号的幅值比()G j ω和它们的相位差()ϕω.不断改变()x t 的频率,就可测得被测环节〔系统〕的幅频特性和相频特性. 本实验采用李沙育图形法,图5-1为测试的方框图在表〔1〕中列出了超前于滞后时相位的计算公式和光点的转向.表中 02Y 为椭圆与Y 轴交点之间的长度,02X 为椭圆与X 轴交点之间的距离,m X 和m Y 分别为()X t 和()Y t 的幅值.三、主要仪器设备1．控制理论电子模拟实验箱一台； 2．慢扫描示波器一台；3. 任意函数信号发生器一台； 4．万用表一只. 四、操作方法和实验步骤 1.实验一〔1〕根据连接图,将导线连接好〔2〕由于示波器的CH1已经与函数发生器的正极相连,所以接下来就要将CH2接在串联电阻电容上,将函数发生器的正极接入总电路两端,并且示波器和函数发生器的黑表笔连接在一起接地.〔3〕调整适当的扫描时间,将函数发生器的幅值定为5V 不变,然后摁下扫描时间框中的menu,点击从Y-t变为X-Y显示.〔4〕改变函数发生器的频率,记录数据与波形.2.实验二：基本与实验一的实验步骤相同.五、实验数据记录和处理1.实验结果分析〔1〕实验一根据测得的数据,并经过一系列计算之后,得到的实验一幅频相频特性曲线如图所示：实验一幅频特性曲线〔实验〕实验一相频特性曲线〔实验〕通过运用公式理论计算得到的曲线如下图所示：实验一幅频特性曲线〔计算〕实验一相频特性曲线〔计算〕通过matlab仿真所得实验一中的幅频相频特性曲线如下图所示：由此可以看出,所测并计算之后得到的幅频特性曲线与相频特性曲线和公式计算结果所得到的曲线非常相近,并且与通过matlab仿真得到的波特图之间的差距很小,但仍然存在一定误差.（2）实验二根据测得的实验结果,在matlab上绘制幅频特性曲线图如下图所示：实验二幅频特性曲线〔实验〕实验二相频特性曲线〔实验〕根据计算结果,在matlab上绘制幅频曲线如下图所示实验二幅频特性曲线〔计算〕实验二相频特性曲线〔计算〕通过matlab程序仿真得到的幅频与相频曲线如下图所示：由上图分析可以得到,实验所测得到的幅频特性曲线与计算结果得到的曲线几乎一样,并且与matlab仿真的波特图非常相近.但是实验所测得到的相频特性曲线虽然和计算结果得到的曲线较为温和,但是却与matlab 仿真得到的相频曲线有着非常大的差别.这一点的主要原因为：...2.实验误差分析本次实验的误差相对于其他实验的误差而言比较大,主要原因有以下几点：（1）示波器读取幅值的时候,由于是用光标测量,观测到的误差相对来说非常大,尤其是当李萨如图像与x 轴的交点接近于零的时候,示波器的光标测量读数就非常困难了.（2）在调整函数发生器的频率过程中,由于示波器的李萨如图像模型对于横坐标扫描时间的要求,导致当频率增加的时候,可观测的点寥寥无几.只能用display里面的连续记录显示功能来记录波形.这样记录下来的波形,由于本身点走动的时候带有一定厚度,导致记录波形的宽度非常大,并且亮度基本一致,无法判断曲线边界的具体值,造成的误差也是非常大的.（3）在绘制曲线过程中,由于测量数据点有限,而造成绘制曲线与计算值存在一定误差.（4）本次实验的计算量非常繁琐且冗杂,对于实验误差的影响也是非常大的.（5）电阻和电容等非理想元件造成的误差3.思考题（1）在实验中如何选择输入的正弦信号的幅值？解：先将频率调到很大,再是信号幅值应该调节信号发生器的信号增益按钮,令示波器显示方式为信号-时间模式,然后观测输出信号,调节频率,观察在各个频段是否失真.（2）测试频率特性时,示波器Y轴输入开关为什么选择直流？便于读取数据,使测量结果更加准确.（3）测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y轴,被测系统的输出信号送入X轴,则根据椭圆光点的转动方向,如何确定相位的超前和迟后？若将输入和输出信号所在的坐标轴变换,则判断超前和滞后的办法也要反过来,即顺时针为滞后,逆时针为超前.七、讨论、心得1.在实验过程中,一定要耐心仔细,因为可能会出现李萨如图像与光轴的两个交点非常接近于原点,由于曲线本身的宽度,造成的视觉误差会非常大.所以在用光标测量数据的时候,一定要非常仔细耐心,尽可能让误差降到最小.2.在实验过程中,随着频率的增加,李萨如图像的显示光点也会随之减少,这个时候一定要适当调节扫描时间,尽量往小调,让扫描光点增加,形成比较完整的曲线,以便于测量与观察.3.在做第二个实验的时候,即使扫描时间已经调到了最小,仍然无法看见完整的曲线,这时,需要摁下示波器上display按钮,然后点击是否记录轨迹,然后就可以让点完整清晰地将曲线还原回来,从而减小误差.4.在计算过程中,注意认真仔细.计算量繁杂,容易导致计算错误,可以多设几个变量来解决.5.在绘制曲线过程中,如果直接用角速度w的话,有可能会出现小频率的点比较密集,大频率的点比较疏松,得到的曲线误差比较大,并且并不美观.当数据相差较大时,我采用了将横坐标求对数之后,再将新得到的数据作为横坐标绘制图像,则实验图像变得非常美观和清晰,并且具有说服力.6.通过本次实验,我了解到了频率特性测量的方法以与怎样求幅频特性|G<w>|和相频特性φ<w>的值,并且通过将自己实验所得曲线、实际计算曲线与matlab仿真之间的对比,将理论、实践、仿真融为一体,使我更加加深了频率响应曲线的认识.这样的方法,在以后的学习过程中,会应用的更加广泛,并且具有非常深远的意义.。
RC一阶电路的响应测试实验内容
实验五RC—阶电路的响应测试一、实验目的1.测定RC-阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。
2.掌握有关微分电路和积分电路的概念。
3.学会时间常数T的测定方法。
4.进一步学会用示波器观测波形。
二、原理说明图5」所示的矩形脉冲电压波5可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U。
若将此电压5加在RC串联电路上（见图5.2）,则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在5的上升沿为电容的充电过程，而在5 的下降沿为电容的放电过程。
它们与矩形脉冲电压5的脉冲宽度匕及RC串联电路的时间常数T有十分密切的关系。
当5不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数T,会使电路特性发生质的变化。
图5.1矩形脉冲电压波形图5.2 RC串联电路图1 • RC 一阶电路的零状态响应所有储RC喚+ u - U °的电路％（t） = U 卢响应。
电路的微分方程为：RC dt +%-U叫其解为（• 忒八一丿，式中，T=RC为该电路的时间常数。
2.RC-阶电路的零输入响应电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。
电路达到'* ciu c- •'器经R放I V各响应为零输入响应。
电路的微分方程为：RC盂十％"其解为％（t）= U m e \RC —阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长（如图5.3 所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数T。
3.时间常数T的测定方法方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计出，T=RC。
方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的1二（约0.632）倍时所需要的时间即是时间常数T。
如图5.3 （a）所示，用示波器观测响应波形, 取上升曲线中波形幅值的0.632倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数：丫 =扫描时间X 0P其中，扫描时间是示波器上x轴扫描速度开关“t/div”的大小。
西工大数字电路实验报告——实验五
实验五：计数器及其应用一．实验目的：1. 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。
2. 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法。
3. 运用集成计数器构成1/N 分频器。
二． 实验设备：数字电路试验箱，数字双踪示波器，函数信号发生器，74LS90及Multisim 仿真软件。
三． 实验原理：计数是一种最简单基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。
计数器按计数进制有：二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按计数单元中触发器所接收计数脉冲和翻转顺序分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，可逆（双向）计数器等。
目前，TTL 和CMOS 电路中计数器的种类很多，大多数都具有清零和预置功能，使用者根据器件手册就能正确地运用这些器件。
实验中用到异步清零二-五-十进制异步计数器74LS90。
74LS90是一块二-五-十进制异步计数器，外形为双列直插，引脚排列如图（1）所示，逻辑符号如图（2）所示，图中的NC 表示此脚为空脚，不接线，它由四个主从JK 触发器和一些附加门电路组成，其中一个触发器构成一位二进制计数器；另三个触发器构成异步五进制计数器。
在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端)1(0R 、)2(0R 和置“9”端)1(9S 、)2(9S 。
其中)1(0R 、)2(0R 为两个异步清零端，)1(9S 、)2(9S 为两个异步置9端，CP1、CP2为两个时钟输入端，Q0~Q3为计数输出端，74LS90的功能表见表（1），由此可知：当R1=R2=S1=S2=0时，时钟从CP1引入，Q0输出为二进制；时钟从CP2引入，Q3输出为五进制；时钟从CP1引入，而Q0接CP2 ，即二进制的输出与五进制的输入相连，则Q3Q2Q1Q0输出为十进制（8421BCD 码）；时钟从CP2引入，而Q3接CP1 ，即五进制的输出与二进制的输入相连，则Q0Q1Q2Q3输出为十进制（5421BCD 码）。
北邮模电实验报告 函数信号发生器的设计
北京邮电大学电子电路综合设计实验报告课题名称：函数信号发生器的设计学院：班级：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) 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。
函数信号发生器解读
函数信号发生器本实验室采用EE1651型函数信号发生器。
一、主要特征EE1651型函数信号发生器能直接产生正弦波，三角波，方波，锯齿波和脉冲波。
TTL / CMOS与OUTPUT同步输出。
直流电平可连续调节，频率计可作内部频率显示，也可作外测频率，电压用LED显示。
二、工作原理函数信号发生器工作时，由V / I电压－电流变换器产生二个恒流源。
恒流源对时基电容C进行充电和放电，电容的充电和放电使电容上的电压随时间分别呈线性上升和线性下降，因而在电容两端得到三角波电压。
三角波电压经方波形成电路得到方波电压。
三角波电压经正弦波形成电路得到正弦波电压，最后经过功率放大输出。
三、主要技术参数：频率范围： 0.1Hz~1MHz 分七档波形：正弦波，三角波，方波，正向或负向脉冲波，正向或负向锯齿波TTL输出脉冲波：低电平≤0.8V，高电平≥1.8VCMOS输出脉冲波：低电平≤0.8V，高电平≥13 V连续可调输出阻抗：50Ω±10%输出幅度：≥20U P-P (空载)输出衰减：20dB，40dB直流偏置：0~±10V连续可调电源：220±10%，50±2Hz四、使用说明1、面板说明EE1651型函数信号发生器前面板布局参见图（1）显示窗口显示输出信号的频率（2）显示单位指示灯显示输出信号频率的单位指示，分“kHZ”“HZ”(3) 频段选择按键输出信号频段选择，分七档，揿下某键，输出信号为对应频段的频率。
（4）频率调节旋钮用于输出信号频率的微调，调节范围：0.2*档数——2*档数，与（3）配合使用，确定输出信号频率。
（5）波形选择按键用于选择输出函数波形，依次为正弦波、三角波、方波选择按键，揿下某键，输出函数为对应的波形。
（6）波形对称性调节旋钮调节此旋钮可改变输出信号的对称性。
当处于“关”位置时，为输出对称波形。
（7）函数输出口函数信号从此端口输出（8）外扫描输入口外扫描控制信号从此端口输入。
实验五 信号波形观测4.14
②正弦信号幅值的测定 在f=1000Hz时，分别观测幅值为0.1Vpp，1Vpp， 3Vpp 的正弦信号波形。
所测项目
示波器“V/div”值 峰峰值格数 峰峰值
计算所得有效值
正弦波信号幅值的测定0.1Vຫໍສະໝຸດ p1Vpp3Vpp
如果Volt/div为1V/div，Vpp为5div，则交流电压的幅值 =1V/div *5div=5Vpp。
2．方波信号的观测 ①调节方波信号输出幅值=2VPP，分别观测500Hz， 3kHz和30kHz的方波信号的波形和频率。
所测项目
示波器“t/div”值 一个周期占有的
格数 周期T 计算所得频率f
方波信号频率的测定 500 Hz 3kHz 30kHz
②使方波信号频率保持在3kHz，分别观测0.1V，1V， 3V的方波信号的波形和幅值。
函数信号发生器
7功能键
8旋钮
6视图切换
1电源 3菜单键 2波形选择
4数字键 5输出端
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
函数信号发生器基本使用：
1.启动电源 2.设置波形，按下正弦波sine或者方波square。 3.通过菜单键和数字键调整频率和幅值： 4.按下OUTPUT输出键，使之处于点亮状态，信号输出。
1.电源
3.多功能旋钮
4.常用菜单
5.运行控制
9.自动设置键
8.CH1、CH2双通 道
2.菜单操作键 6.垂直控制区 7.水平控制区
数字示波器的基本使用：
1.波形显示的自动设置： ①将被测信号连接到示波器通道线端。 ②按下AUTO按键，示波器将自动设置垂直、水平和触发控制，并在屏幕
上显示完整合适的波形。如需要，还可手动调整波形。按键RUN/STOP为 运行和停止波形采样按钮。 2.初步了解垂直系统 ①垂直旋钮POSITION控制信号的垂直显示位置。 当转动POSITION时，指示通道标识跟随波形而 上下移动。 ②垂直旋钮SCALE改变Vlot/div（伏/格）， 其数值在屏幕左下方显示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验五任意函数信号发生器
一、实验目的
1.理解数字合成信号源的基本原理。
2. 熟悉了解常见信号波形参数的设置与观测。
3.掌握数字合成信号源的使用方法。
二、实验内容
1.用外部示波器观察实验箱DDS信号源分别产生的16种波形。
2.选2~5种波形的信号改变频率、幅度,从示波器上观察、记录。
3.用实验箱的虚拟示波器重复做上面的1、2步骤,观察记录下波形数据。
4.用鼠标画图方法,从界面上输入任意波形数据。
5.用信号源高级设置设置信号参数,并输出波形。
三、实验器材
软件:中文WindowsXP,LabVIEW 7.0。
硬件:微型计算机、虚拟仪器实验箱(SJ8002。
四、实验原理
1.信号源在电子测量中的作用和组成
信号源是能够产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形的信号发生器,在电子系统的测量、校准、试验及维护中得到了广泛的应用。
信号源的用途主要有以下三方面:
(1激励源。
作为电子设备的激励信号,如在电阻两端施加一定电压幅度的信号,测量流过的电流来获得阻值,又如用音频信号源激励扬声器使其发声。
(2信号仿真
若要研究设备在实际环境下所受的影响,而又暂时无法放到实际环境中测试时,可以利用信号源给其施加与实际环境相同特性的信号来测试,这时信号源就要仿真实际的特征信号,如噪声信号,高频干扰信号等。
(3标准信号源
一类是用于产生一些标准信号,提供给某类设备测试专用如电视信号发生器。
另一类是用作对一般信号源校准,亦称为校准源。
2.直接数字合成基本原理
(1DDS组成原理
直接数字合成(Direct Digital Synthesis的基本原理是基于取样技术和计算技术,通过数字合成来生成频率和相位对于固定的参考频率可调的信号。
DDS原理框图如图7-1所示。
K
O
图7-1 DDS 组成原理
DDS 信号源主要由相位累加器、ROM 波形存储器、DAC 数模转换器以及低通滤波器组成。
其工作原理如下:首先相位累加器根据输入的频率控制码输出相位序列,并作为波形存储器RAM 的地址,RAM 里面可以是预先存放的固定波形的一个周期的幅值编码,也可以是用户在使用过程中存入的任意波形的幅度编码,这样RAM 的数据线上就产生了一系列的幅度编码数字信号,然后把该编码经过D/A 转
换得到模拟的阶梯电压,最后经过低通滤波器使其平滑后即得到所需要的模拟波形。
频率控制字K 和时钟频率C f 共同决定着DDS 输出信号的频率O f ,频率分辨率正比于系统的时钟C f ,而反比于相位累加器的位数。
它们之间的关系满足: 2
c
o N f f K =⋅ (7-1 相应的,其频率分辨率为: 2
c
N f f ∆= (7-2
(2相位累加器原理
如果改变地址计数器计数步进值(即以值1(≥M M 来进行累加,则在保持时钟频率
c f 和RAM 数据不变的情况下,可以改变每周期采样点数,从而实现输出频率o f 的改变。
例如:设存储器中存储了2N 个数据(一个周期的采样数据,则地址计数器步进为1时,输出频率2N o C f f =,如果地址计数步进为M ,则每周期取样点数为2N M ,输出频率
(2N o c f M f =
(3DDS 的性能
DDS 信号源输出的信号实际上是以时钟c f 的速率对波形进行取样,从获得的样本值中恢复出来的。
根据取样定理2(max c o f f ≤,所以1
2-≤N M 。
实际中一般取2
2
-≤N M 。
当1=M 时,输出频率最小,c N o f f 21(min =。
输出频率的分辨率f ∆由相位累加器的位
数N 决定,即c N f f 21(=∆。
例如:参考时钟频率为1GHz ,累加器相位为32位,则频率分辨力为0.233Hz 。
而M 改变时,其频率分辨力不会发生变化,因此DDS 可以解决快捷变换与小步进之间的矛盾。
由于D/A 、存储器等器件的限制,DDS 输出频率的上限不高,目前仍只能达到几十MHz 。
3.DDS 频率合成信号源
(1单片集成化的DDS 信号源
单片集成DDS 芯片一般包含了相位累加器、波形存储器、D/A 及时钟源等部件,典型芯片如 AD9854。
外部输入的参考时钟为DDS 提供时钟频率,通过可编程寄存器,可以设置频率控制字和相位控制字,实现频率和相位控制。
D/A 之前加入了一个数字乘法器,以实现幅度调制。
(2基于可编程器件的DDS 频率合成信号源
单片集成的DDS 芯片合成信号波形的种类较少,灵活性较差,不便于任意波发生器等场合的应用。
基于可编程器件实现的DDS 信号合成可具有更大的灵活性。
相位累加与控制逻辑采用CPLD 、FPGA 等高速可编程芯片来实现,波形存储器也采用高速RAM 。
在参考时钟控制下,根据CPU 设定的频率控制字进行相位累加,累加器输出波形数据存储器(RAM 的地址,从RAM 中取出的数据经D/A 转换后便得到所需频率信号。
修改RAM 中的波形数据就可以非常灵活的产生各种波形,如正弦波、三角波、方波、钟型
波等函数信号和任意波形。
(3DDS/PLL 组合的频率合成信号源
DDS 具有极高的频率分辨率和极短的转换时间,但其输出频率上限较低;而锁相环具有很高的工作频率及较窄的带宽,但频率分辨率较低,转换时间较长。
因此,两者优缺点互补,可以将两者组合起来,取长补短,从而使频率合成信号源的性能大幅提高。
4.虚拟数字合成信号源
虚拟数字合成信号源界面如图7-2。
数字合成信号源输出分两路,分别是Aout1和Aout2。
初级使用直接设定信号的幅度,频率,选择波形按钮后输出设定的信号波形。
两路右边框图的波形显示均为示意图。
高级使用,点击“高级设置”进入后,设定“时钟频率”,“步进”,“幅度粗调”,“幅度微调”后,点“启动”输出设定的波形。
设定输出任意形状波形,点击“任意波形”进入后,用鼠标画出任意波形,再设定信号幅度,频率后输出需要的任意波形。
注意:数字合成信号源的输出信号频率范围正弦波为2Hz~2MHz ,方波为
2Hz~500KHz 其他波形为2Hz ~200KHz ,峰值幅度范围0.1V~8V ,设定各参数时需保证输出信号在此范围内。
如图7-5所示信号源高级设置包括波形,频率相关(时钟频率,步进,幅度相关(幅度初调,幅度微调等几部分的设置。
①频率设置
频率设置由前面的公式7-1计算得出,输出信号频率O f 与频率控制字K 和时钟频率C
f 相关。
SJ8002电子测量实验箱主板的相位累加器位数是24,故24N =;先选择时钟频率C f ,再确定频率步进值,令图7-6中的步进高位符号为H 、步进中位符号为M 、步进低位符号为L ,则频率控制字K 的计算公式为L M H K
+⨯+⨯⨯=256256256,由式(7-1就可以得到需要的输出信号频率O f 。
例如:选择“时钟频率”C f =80MHz ,“步进高位”H=0,“步进中位”M=5,“步进低位”L=25,则频率控制字13052525652562560=+⨯+⨯⨯=K ,再由公式7-1,得到24
2130580000000/2
6.222kHz n
o C f K f =⨯=⨯≈
其中H 取值范围0~15,M 和L 取值范围0~255。
②幅度设置
峰值幅度相关设置由图7-6的“幅度初调”和“幅度微调”控制,令幅度峰值符号为V ,幅度初调(幅度分辨率为M ,幅度微调为N ,则输出信号峰值幅度N M V ⨯=。
N 取值范围50~250。
例如:“幅度初调”选择为0.01N ,则幅度分辨率M=0.01;“幅度微调”设定N=150,则可得输出信号的峰值幅度(5.115001.0V N M V =⨯=⨯=
③信号源高级设置输出波形
按照表7-3的要求信号的频率,计算步进频率控制字的高、中、低位,根据幅度要求选择初调和微调,设定相关参数,点击“启动”后,观察示波器显示的波形,频率和幅度是否满足要求。
信号波形选用正弦波。
表7-3 频率和幅度参数设定要求信号频率(Hz
信号幅度
(峰值
V
选择
时钟频率
步
进H
步
进
M
步
进L
测试输
出信号
频率
(kHz
幅度
初调幅
度
微
调
输出信号幅度峰值(V 1
00
1 1 M
2
K
2
.5
2
0M 2
K
4 5
M
8
0K 6 2
0M
注意:数字合成信号源的输出信号频率范围正弦波为2Hz~2MHz,方波为
2Hz~500KHz 其他波形为2Hz~200KHz,峰值幅度范围0.1V~8V,设定各参数时需保证输出信号在此范围内。
六、思考和练习
1. 信号源高级设置输出波形,选择不同的时钟频率和步进都可以得到同一个输出频率,分析哪一种设置输出的波形最好?为什么?
2.DDS信号源输出频率上限受哪些因素限制?、若分频器的输入数据增大,则产生的波形频率是增大还是减小?
3.若DAC0832(II的输入数据增大,产生的信号幅度是增大还是减小?
4.本实验平台产生的信号频率范围如何?有多少个点频信号输出,其频率值分别为多少?
5.本实验平台产生的信号幅度范围如何?有多少个幅度值输出,每跳步的幅度间值相同吗?。