任意波形发生器的电路设计与实现

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摘要:产生任意波形通常采用基于数字合成的方法，即先将所需产生的信号波形的一个周期的若干个样点的幅值的二进制信息存储在波形存储器中，再通过硬件电路依次从波形存储器中读取出来，经D/A转换及滤波后得到所需信号波形输出。
本设计在对直接数字频率合成的原理及其输出信号的性能进行分析的基础上，采用直接数字频率合成(DDS)的设计方法，以现场可编程门阵列(FPGA）作为硬件基础，对任意波形发生器进行电路设计，利用单片机实现对输出频率和相位的预置及显示的软件控制，通过通信接口下载任意波形数据实现波形数据更新，可产生高分辨率任意波形。
本文对硬件电路设计进行研究，完成了电源模块、单片机系统、高速D/A转换及滤波等硬件电路设计，制作了实验样机并进行了系统测试。论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析，结果表明，可输出步进为0:01Hz，频率范围0.01Hz~15MHz的正弦波、三角波、锯齿波、方波，或0.01Hz~20KHz的任意波。
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4 O) A$ ]" z# L% {, U关键词:直接数字频率合成，现场可编程门阵列，数/模转换器，mcu

       波形发生器是一种广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域的信号源。比如电参量的测量、雷达、通信、电子对抗与电子系统、宇航和遥控遥测技术等等，从某种意义上说高品质信号源更是实现高性能指标的关键，很多现代电子设备和系统的功能都直接依赖于所用信号源的性能，因此高品质信号源被人们喻为众多电子系统的“心脏”。随着通信、雷达、的不断发展，对信号源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率的个数以及信号波形的形状提出越来越多的要求。为了提高信号源输出频率稳定度，可以采用晶体振荡器等方法来解决。为了满足频率个数多的要求，可以采用频率合成技术，即通过对频率进行加、减、乘、除的运算，可从一个高稳定度和高准确度的标准频率源，产生大量的具有同一稳定度和准确度的不同频率。
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2021-1-18 09:42 上传

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波形发生器是一种广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域的信号源