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  • 基于FPGA的多波形信号发生器设计学术期刊资料
  • 系统的介绍了基于基于FPGA的多波形信号发生器设计原理以及制作方法
  • 蛮好的多波形信号发生器设计多波形信号发生器设计多波形信号发生器设计多波形信号发生器设计多波形信号发生器的设计
  • 本文主要讨论基于单片机的波形信号发生器设计,给出了具体的电路图和源程序。
  • 信号发生器在电子实验中作为信号源,通常用得的是正弦波、三角波、方波以及用作触发信号的脉冲波。本次制作的是能产生九种波形信号发生器
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  • 基于555定时器的波形信号发生器设计
  • 配以相应的外围器件实现的波形发生器具有设计简单、外围电路少、频率稳定性高、可靠性高、输出波形稳定、现场可编程等优点,因而在现代电子设计中,常常采用FPGA器件来实现多种波形信号发生器,利用FPGA实现多种波形...

    1  引言

    传统的波形发生器多采用模拟分立元件实现,产生的波形种类要受到电路硬件的限制,体积大,灵活性和稳定性也相对较差。采用FPGA器件直接实现多种波形信号发生器,配以相应的外围器件实现的波形发生器具有设计简单、外围电路少、频率稳定性高、可靠性高、输出波形稳定、现场可编程等优点,因而在现代电子设计中,常常采用FPGA器件来实现多种波形信号发生器,利用FPGA实现多种波形信号发生器的方法也很多,但其设计方法均过于复杂,要求设计人员对VHDL 语言要相当熟悉,才能编写相应的程序。采用Matlab/DSP Builder建立模型来实现多种波形信号发生器,其设计简单,不需要编程,也能根据需要设计出相应的多波信号发生器[1][2][4][6]。

    2、多波信号发生器的数学模型

    2.1 锯齿波的产生

    在Matlab/Simulink下,有一模块名叫Increment Decrement模块,由于Increment Decrement模块随着时间的变化而不断的从0计数到255 ,到了255后清0,接着又从0开始计数这样周期性的产生锯齿波。

    2.2 正弦波的产生

    利用Increment Decrement不断计数,根据计数找到查找表的地址取出里面的值,正弦函数的调用格式为Sin(【起始值:步进值:结束值】),该模块为一个输入为6位输出值为8位的正弦查找表模块。

    2.3 方波的产生

    由于产生的正弦波的值从0到255,我们可以使用一个比较器进行比较,根据比较值的大小产生占空比不同的方波,此处我们设置一个值为127的常数,当输出正弦波的值大于等于127的时候比较器的值为1,反之为0。比较器输出的值可以进行放大,比如放大127倍。这样即可生成方波。

    2.4 三角波的产生

    同理利用比较器的性质跟Increment Decrement模块输出的值进行比较,当Increment Decrement模块输出的值小于等于127时比较器模块10为1,然后再与Increment模块相乘,相乘的结果为127到0;当 Increment Decrement模块输出的值大于127时比较器模块9为0,与Increment模块相乘,相乘的结果为0到127;以上两者进行相加后在经过一个绝对值变化器,就可以产生的很好的波形。根据以上分析其建立的模型如图1所示[5]。

    201049105414113.gif

    3、用ModelSim进行RTL级的VHDL仿真

    3.1 多波信号发生器的模型文件MDL转换成VHDL

    在Simulink中完成仿真验证后,就需要把设计转到硬件上加以实现。这是整个DSP Builder设计流程中最为关键的一步,在这一步,可以获得针对特定FPGA芯片的VHDL代码。双击多波信号发生器数学模型中的 SignalCompiler模块,然后再在弹出的对话框中分别点击“Convert MDL to VHDL”、“Synthesis”和“Quartus II”,这样就可以把多波信号发生器的数学模型文件转换成特定的VHDL代码。

    3.2 用ModelSim进行RTL级的VHDL仿真

    201049105414599.gif

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    条件:安装好ArbExpress Application软件,同时一定要安装TekVISA(官网下载)

    步骤1:导入txt文档。点击File→open。出现下面界面,注意选择格式为.txt,选择对应的文件。

    步骤2:select a file format,

    点击OK,出现下图所示界面

    步骤3:点击File→save as,将文件保存为tfw格式。将文件存入USB就可以导入到任意波形信号发生器啦!

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  • 基于DDS的多波形程控信号发生器 **一.**基本要求如下: 一.任务 设计制作一个程控信号发生器,能产生幅度和频率可变的正弦波、方波、三角波和自定义波形。示意图如下: 图一:整体框图 二.基本要求 (1)...

    基于DDS的多波形程控信号发生器

    **一.**基本要求如下:
    一.任务
    设计制作一个程控信号发生器,能产生幅度和频率可变的正弦波、方波、三角波和自定义波形。示意图如下:
    图一:整体框图在这里插入图片描述

    二.基本要求
    (1)具有产生正弦波、方波、三角波信号的功能;
    (2)可通过键盘操作输出频率范围为20Hz~100KHz的波形;分三波段调节,分别为:20Hz~1KHz步进间隔10Hz,1KHz~10KHz步进间隔50Hz,10KHz~100KHz步进间隔100Hz;
    (3)输出波形幅度为4V;
    (4)能显示信号的周期、P-P值等信息;
    (5)波形无明显失真;
    三.发挥部分
    (1)输出波形的频率范围为20Hz~1MHz;
    (2)输出波形的P-P值为0—4V可调,步进0.1V,可以通过键盘直接输入频率值;
    (3)具有掉电存储功能,可以储存用户设置;
    (4)可以用键盘或扩展PC接口实现用户自定义波形输出;
    二,
    第一部分确定方案:1,采用使用stm32单片机内置串行DAC实现1M的输出,发现stm32的频率很难上去,三角波和方波以及锯齿波频率到400kHz使严重失真,所以我们换方案。----扎心了!!!
    2.采用DDS方法实现,使用FPGA作为信号发生部分,stm32作为控制和测量部分,采用并行的DAC实现,并行DAC900产生的波形可以轻松松上1M理论来说可以上到15MHz关键是要有一个好的滤波器。
    三,
    我们分模块实现其功能:

    2019年1月23日
    

    首先我们现在FPGA 上对软件进行调试,基本没什么问题,实现了波形的切换和频率的步进功能

    2019年1月24日
    

    第一块DAC900板子新鲜出炉,刚开始遇到一个小问题,就是出来的波很难看即使是频率很低的时候,后来发现是DAC数字电源端用FPHGA供电时,文波很大,后来用基准源供电,纹波明显减小,波形变得好看。波形到4MHz时三角波和方波以及锯齿波失真,我们使用的时DAC900内置的1.24v基准源,对波形的幅值不好改变,所以我们决定再外接一个DACTLV5636,通过stm32实现对TLV5636的控制实现可控输出。
    不过我们遇到了玄学问题(哭笑.jpg)不多说,上图:
    图二:dac原理图图二:DAC原理图
    问题是,当我一上电TLV5636的输出脚和地就短路,相当于TLV5636没有输出电压
    刚开始我以为是TLV5636芯片烧坏了,于是将TLV5636单独拿出来测试发现没有坏,
    然后我将TLV5636从板子上卸下来,发现两条路没有短,但是芯片一上电就短路,
    于是我们又怀疑是DAC900坏了,我们DAC900INT/EXT引脚拉低,使用其内部基准源发现其输出电压正常,
    又怀疑是其内部电压拉高较慢导致导致其输出电压始终处于低电压,我们先将INT/EXT单独拉高,再接给DAC商店上电,发现问题依旧存在
    然后我们怀疑是电流倒灌导致电压减小,于是我们在输出路上串联一个1M欧的电阻,发现电阻之后的电路没有短路,而之前的短路,相当于电阻将电路分为两个部分,一部分短路,另一部分没有短路,真的玄学!但是我相信我们一定能找到问题所在!

    2019年1月25日
    

    实在没辙,于是我决定将DAC900换一个但是由于手头只剩下一块DAC904,所以我将DAC904焊上去
    在这里插入图片描述图三:板子图
    换了DAC9004后可以实现幅值可控输出,同时要注意DAC9004使用外部基准源的时候一定要先将INT/EXT拉高,再给外部基准源上电,不然DAC9004内部阻态无法准确判断当前状态!
    但是我们又遇到了新的问题,就是输出的波形,上图:
    在这里插入图片描述
    图四:波形图
    刚开始以为是输出电压过大摆幅不够导致的,后来发现是因为数据线插错了
    目前为止,波形发生部分基本实现,有几个发现:
    1.DAC900INT/EXT引脚3.3v足够使能
    2.串联电阻不能防止电流倒灌,反而会因为分压倒是过电阻后电压减小

    2019年1月26日
    

    刚开始做了一个 巴特沃茨滤波器发现效果不太理想,因为阻抗匹配什么的都没有调,后来用filter_solutions设计了一个七阶的椭圆滤波器(注意电感和电容值将精度调到百分之20),后来发现信号经过滤波器效果不是很好,但是经过运放后波形很好看。在这里插入图片描述图五:滤波器原理图
    设计滤波器时要注意阻抗匹配,输出端是看出去50欧姆,信号传输是看进去50欧姆。画pcb时注意接口距离问题,后端的运放阻抗匹配依旧要考虑,相当于输出端。
    如上图,先让R1和R3并为50欧姆,再让R7并R5+R6等于50欧姆,先确定R1,然后是R3再根据放大倍数调R2,R6和R5的值可以确定,最后确定R7(模电知识,不展开解释)。
    但是问题又来了:就是频率和TLV5636输出电压一大,TLV5636电压就往下掉。
    猜想:DAC904内部运放增益带宽积不够导致的。
    我们增大了外部的Ref果然问题得到了解决 通过后级放大增大放大倍数。
    最后我们在输出端用电阻分压将信号给STM32ADC测量,并做了一个电源板给整个系统供电,使系统得到完善!

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  • 本系统设计一个由8088CPU为核心的功能波形发生器。具体要求如下。 ①.该发生器能在操作人员控制下输出正弦波、方波、三角波或锯齿波波形。 ②.这些波形的极性、周期和占空比(对矩形波而言)等可由操作人员...
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  • 发生器能在操作人员控制下输出正弦波、方波、三角波或锯齿波波形。 这些波形的极性、周期和占空比(对矩形波而言)等可由操作人员设置和修改(信号频率可调节,使用数模转换芯片ADC0808或ADC0809,通过调节可变...
  • 波形发生器亦称函数发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 功能描述 1、采用51单片机作为主控芯片; 2、采用LCD1602显示波形种类和频率值(10-100HZ); 3、采用...

    波形发生器亦称函数发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。

     

    功能描述

    1、采用51单片机作为主控芯片;

    2、采用LCD1602显示波形种类和频率值(10-100HZ);

    3、采用DAC0832产生模拟信号输出;

    4、采用LM358设计信号增益放大电路;

    5、采用按键设置波形种类和频率步进值;

    6、采用电位器改变振幅(0V-3.5V稳定);

    7、可产生正弦波/锯齿波/三角波/矩形波;

    8、四个指示灯分别指示发出哪种波形。

     

     

    按键说明

    1、波形切换键:在四种波形之间切换;

    2、加值键:频率值+0.1;步进值+0.1;

    3、减值键:频率值-0.1;步进值-0.1;

    4、步进值设置键:点击后通过2/3键调整;

     

    电路设计

    采用Altium Designer作为电路设计工具。Altium Designer通过把原理图设计、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合,为设计者提供了全新的设计解决方案,使设计者可以轻松进行设计,熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

     

    仿真设计

    采用Proteus作为仿真设计工具。Proteus是一款著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。

     

    博主福利:100G电子设计学习资源包!

    http://mp.weixin.qq.com/mp/homepage?__biz=MzU3OTczMzk5Mg==&hid=7&sn=ad5d5d0f15df84f4a92ebf72f88d4ee8&scene=18#wechat_redirect

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    展开全文
  • 基于protues的单片机开发,信号发生器设计,可以产生方波正弦波,锯齿波,对于幅度和频率也是可以调整。有完整程序设计
  • 函数信号发生器设计能产生各种波形,根据我们所需要的要求产生不同的波。
  • 任意波形发生器信号...本文提出了一种利用缓冲区快速交换数据、基于PCI总线的任意波形发生器设计构想,依据该构想设计的任意波形发生器可以快速进行数据更换,有效地保证了空间信号的连续性和多信号的快速切换。
  • 学习了明德扬至简设计法和明德扬设计规范,本人设计了一个基于FPGA的可调频调相而且可以输出不同波形的DDS信号发生器。该信号发生器实现了通过按键控制输出不同类型的波形,并可以通过按键改变波形频率和初始相位。...
  • 也可以产生由用户定义的非标准函数波形(任意波形)信号,并且有丰富的模拟调制(AM,FM,PM)和数字调制(FSK,PSK)功能,能为不同的应用领域提供各种标准或非标准信号,尤其在水下声纳、通信、雷达导航、电子对抗等装备...
  • 设计一:信号发生器 硬件:PCF8591、按键、LCD或数码管显示要求: 1、DA转换固定频率波形输出:按键1按下输出50Hz正弦波;按键2按下输出80Hz三角波(或锯齿波、梯形波)。 2、在LCD或数码管上实时显示当前波形的名称...

空空如也

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多波形信号发生器设计