信号源的设计和制作-毕业设计

信号源的设计和制作

学生：XX 指导教师：XX

内容摘要：本文介绍了信号发生器的基本原理以及工作流程，在电子信息技术领域，经常要用到一些信号作为测量基准信号或输入信号，也就是所谓的信号源。信号源的好坏在很大程度上决定了系统的性能，因而常称之为电子系统的“心脏”。随着电子技术的发展，对信号源的要求越来越高，要求其输出频率高达微波频段甚至更高，及频率分辨率达到m级Hz甚至更小，相应频点数更多，频率转换时间达到ns级，频谱纯度高，同时对频率的功耗、体积、重量等也有更高的要求。要实现高性能的信号源，必须在技术手段上有新的突破。针对以上对信号源高性能的要求，研究和制作一款频率和分辨率更高、转换时间更少、频谱纯度更高的信号发生器成为了人们广泛关注的焦点。而基于DDS技术的产品，可以很好的达到上述各项性能的要求，为当今科技更好更快发展提供了有效的设备基础，正是在这样的背景下，高精度的信号发生器应运而生。

关键词：信号发生器频率歩进占空比

Signal source design and production

Abstract:This article describes the basic principles and workflow of the signal generator, in the field of electronic information technology, often use some of the signal as a measurement of the reference signal or input signal, but also the so-called source. The quality of the signal source to a large extent determine the performance of the system, often called the "heart" of the electronic system. With the development of electronic technology, the signal source to the output frequency up to even higher microwave frequency bands and frequency resolution of mHz or even smaller, the corresponding frequency points more frequency switching time of the ns-level high spectral purity, frequency power, volume, weight, have higher requirements. To achieve high-performance signal source must be a new breakthrough in technology means. The above performance requirements of the source, research and production of a frequency and a higher resolution, less conversion time, higher spectral purity of the signal generator has become the focus of widespread concern. DDS technology-based products can be good to achieve the above performance requirements of today's technology better and faster development of equipment, it is in this context, high-precision signal generator came into being.

Keywords:Signal generator Frequency of stepper Duty cycle

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目录

前言 (1)

1 方案论证 (1)

1.1 波形产生 (1)

1.1.1 正弦波产生 (2)

1.1.2 方波产生 (2)

1.2 幅度调整 (2)

2 主要电路设计与计算 (2)

2.1 系统原理总图 (2)

2.2 直接数字合成 (3)

2.2.1 DDS 的基本原理 (4)

2.3 FPGA信号发生部分 (4)

2.3.1 正弦波 (5)

2.3.2 方波 (6)

2.4 波形处理部分 (6)

2.4.1 正弦波 (6)

2.4.2 方波 (7)

2.5 FSK信号输出 (7)

2.6 单片机控制电路设计 (7)

2.6.1 主要功能介绍 (8)

2.7 调幅模块设计 (9)

2.7.1 MC1496内部结构 (9)

2.8 幅度控制 (10)

3 软件设计 (11)

3.1 软件实现思想 (11)

3.2 软件流程图 (12)

4 系统调试 (13)

4.1 硬件电路调试 (13)

4.1.1 调试过程 (13)

4.1.2 调试经验总结 (13)

4.2 软件调试 (13)

4.3 总调试 (13)

5 结束语 (15)

参考文献 (17)

信号源的设计和制作

前言

本系统基于DDS工作原理并对累加器与地址存储器等加以优化，利用FPGA 编程实现DDS硬件功能，实现了题目要求产生频率可调正弦波、占空比可调脉冲的设计目的。以单片机（AT89S51）为核心，实现对波形、频率、脉冲占空比、幅度调整等的选择与连续控制。同时，将设定的参数和相关信息通过LCD12864显示。

所设计的信号发生器由振荡电路、稳幅电路、正弦波调幅电路、电压比较电路、脉冲波调幅电路组成。采用RC振荡方式产生振荡信号，通过二极管IN4148和运放TL082实现振荡信号稳幅，调幅之后输出正弦波信号，再经电压比较器和调幅电路实现脉冲波的占空比和幅度的变化。采用了多级电阻和多级双联电位器实现频率的分段和步进。

信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是外国的几大仪器公司，如日本横河、Agilent、Tektronix等.美国的FLUKE公司的FLUKE-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一，它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的方波，其最高频率可以达到5MHZ，最大输出幅度也达到10Vpp。国内也有不少公司已经有类似的仪器。如南京盛普仪器科技有限公司的SPF120DDS信号发生器，华高仪器生产的HG1600H型数字合成函数/任意波形信号发生器。

1 方案论证

本系统需设计制作一个能产生正弦波及脉冲波的信号源。其中要求信号频率在20HZ到20KHZ（可适当扩展到100KHZ）范围内实现程控步进可调，步长做到1HZ，脉冲波占空比在2%到98%间可实现步长为2%的程控调整，同时要求幅度可调，波形性能良好。综合这些因素，可知本系统的核心在于波形的产生（包括频率与占空比的控制）及幅度的程控。因此，方案考虑如下。

1.1 波形产生