【正文】 計(jì)算機(jī)信息 ， 2021， 3(26)： 134， 174175. [5] 李寧 ， 王雪 . DDS 芯片 AD9851 在頻率合成信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用 [J]. 金陵職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ， 2021， 16(1)： 5960. [6] 徐柳娟 . 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路制作 [J]. 浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào) ， 2021， 4(21)： 3133. [7] 安琪 ， 邢濤 ， 王硯方等 . 通用程控脈沖信號(hào)發(fā)生器 [J]. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù) ， 1994， 4(14)： 242245. [8] 趙萍 ， 胡冰峰 . 集成函數(shù)發(fā)生器 8038 芯片內(nèi)部電路的驗(yàn)證與分析 [J]. 現(xiàn) 代電子 技術(shù) ， 2021， 24： 13. [9] 何橋，段清明，邱春玲 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 中國(guó)鐵道出版社， 2021. [10] 趙越 . 基于 DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生 器 [J]. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù) ， 2021， 11(37)：910. [11] 江玉蓉 ， 周有慶 ， 吳桂清 . DDS 芯片 AD9832 的原理及應(yīng)用 [J]. 國(guó)外電子元器件 ， 2021， 10： 1113. [12] 紀(jì)宗南 . 高精度的數(shù)字電位器 X9C103[J]. 集成電路應(yīng)用 ， 1999， 4： 69. [13] 陳佩芳 . 用 4051 模擬開(kāi)關(guān)構(gòu)成 7 位電子琴鍵開(kāi)關(guān) [J]. 集成電路應(yīng)用 ，1995， 2： 25. [14] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M]. 高等教育出版社， 1999. 內(nèi)部資料 請(qǐng)勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 (4)系統(tǒng)在輸出方波信號(hào)，調(diào)整占空比的時(shí)候，會(huì)有一個(gè)直流偏量。內(nèi)部含有 99 個(gè)電阻單元的電阻陣列。 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)所用 DDS模塊最高輸出頻率可以達(dá)到 3MHz，頻率分辨率為 。 10% ； （ 4）輸出波形頻率是 500Hz~3000Hz，步進(jìn) 100Hz，誤差為177。本 文通過(guò) 對(duì)信號(hào)發(fā)生器的原理 的 研究，開(kāi)發(fā)一套用于教學(xué)的 儀器 設(shè)備。 測(cè)試誤差分析 ． 1 輸出波形幅度誤差分析 ． 2．輸出波形頻率誤差分析 本章小結(jié) 本章主要為整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。 圖 510 相位差 為 0時(shí)的李圖形 圖 511 圖名 通道 2相位落后通道 1 相位 90176。 圖 54 通道 1為方波 圖 55 通道 1為三角波 圖 56 通道 1為正弦波 方波測(cè)試情況 通 道 2為方波時(shí)，通道 1 分別為正弦波、三角波、方波時(shí)的測(cè)試圖形如圖5圖 5圖 59。軟件系統(tǒng)主要包括 DDS 控制模塊、積分參數(shù)選擇控制模塊、波形選擇控制模塊、放大器參數(shù)控制模塊。在不同的頻率下三角波的幅值仍然會(huì)有區(qū)別。同樣方波也是如此。當(dāng)選擇掃頻波時(shí)，因?yàn)橛糜趻哳l的波形也為正弦波，所以通道 1 將會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)進(jìn)入波形選擇控制模塊時(shí)，會(huì)對(duì)波形參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)頻率在 2200Hz~3000Hz 之間時(shí)，通道 5的電阻會(huì)被接入電路中。進(jìn)入積分參數(shù)選擇控制模塊后，首先會(huì)查看頻率的大小，當(dāng)頻率小于 800Hz 時(shí)，通道 1的電阻會(huì)被接入電路中。然后返回主程序。 軟件系統(tǒng)子模塊流程 設(shè)計(jì) DDS 模塊控制程序流程 開(kāi) 始初 始 化頻 率 是 否需 要 改 變改 變 頻 率 控 制 字相 位 是 否需 要 改 變改 變 相 位 控 制 字結(jié) 束是否是否 圖 42 DDS模塊控制 程序流程圖 如圖 42，進(jìn)入 DDS 控制模塊后，首先會(huì)判斷頻率的參數(shù)值是否已經(jīng)發(fā)生了變化，如果發(fā)生了變化，程序立刻會(huì)將此時(shí)頻率的參數(shù)值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的頻率控制字傳送給 DDS 模塊。 開(kāi) 始初 始 化程 序 參 數(shù) 是 否有 變 動(dòng)相 應(yīng) 模 塊 做 出相 應(yīng) 調(diào) 整人 工 界 面 顯 示當(dāng) 前 狀 態(tài)是否結(jié) 束 圖 41 軟件系統(tǒng)總體流程 當(dāng)有改變程序參數(shù)的指令輸入時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)信號(hào)輸出做出調(diào)整。 進(jìn)入主程序后，首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化。 本章小結(jié) 本章主要介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。反向輸入端與輸出端之間接入了數(shù)字電位器。 這樣，不管選擇哪一種波形作為輸出，后續(xù)電路都可以得到幅度一致的波形。 波形選擇模塊 波形選擇模塊電路圖如圖 311所示。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 31所示。 83267451U15ADOP07AQ10KR49Res1332C44SQUERFVCC12VCC12 圖 310 積分電路 積分電路采用了運(yùn)放 OP07，積分電容選擇了 332。這樣就會(huì)得到不同頻率的三角波信號(hào)參差不齊。 對(duì)于頻率不同的方波，對(duì)同一積分電路來(lái)說(shuō)，積分出結(jié)果是不同的。加入電壓跟隨器后，使得前后級(jí)的阻抗得到較好的匹配。當(dāng)高電平與低電平的時(shí)間比為 1： 1時(shí)，比較器就輸出一個(gè)與正弦波同頻率的方波。組成一個(gè)分壓器。 1KR15Res123418U8ALM393ANVCCSQUERSINEVCC5VCC83267451U7X9C103VCCPG3PA4PA5 圖 36 比較器模塊電路 X9C103 是 100 階數(shù)字電位器，它的電阻范圍為 40Ω到 10KΩ。 NC1GND2OUT3VDD4U4有源晶振SCLK7SDATA8FSYNC9PSEL111PSEL012FSELECT10MCLK6DGND5AGND13IOUT14FSADJUST1REFOUT3REFIN2CMP16DVDD4AVDD15U2AD9832PE0VCC510R2103C14VCCVCCPE1PE2SINE2 圖 35 DDS模塊電路 圖 35 為 DDS 模塊電路圖。 FSYNC變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)候，在 SCLK的下降沿的時(shí)候 SDATA的數(shù)據(jù)是有效的。 如圖32 所示。同樣，也會(huì)判斷是否要改變放大系統(tǒng)模塊的放大參數(shù)是否需要改變。有著這些控制能力，使它成為了整個(gè)系統(tǒng)的控制中心。如果這一指令是改變信號(hào)頻率，那么主控系統(tǒng)要將這一指令轉(zhuǎn)換成 DDS系統(tǒng)模塊能夠識(shí)別的改變信號(hào)頻率的指令，然后傳送給 DDS系統(tǒng)模塊。 （ 2）信息處理中樞 當(dāng)主控系統(tǒng)接收到外部指令時(shí)，需要將這一指令進(jìn)行處理和分析。 系統(tǒng)子模塊電路設(shè)計(jì) 主控系統(tǒng) 主控系統(tǒng)的主要作用： （ 1）感受人工界面系統(tǒng)的輸入信息 指令通過(guò)人工界面系統(tǒng)模塊輸入后，主控系統(tǒng)接到這一信息，通過(guò)分析運(yùn)算，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。波形選擇模塊將被選波形信號(hào)輸入到放大器模塊。 積分參數(shù)選擇模塊在 Atmega128 控制器的控制下選擇對(duì)應(yīng)此時(shí)波形頻率的積分參數(shù)，即選擇對(duì)應(yīng)此時(shí)頻率的電阻，將這一電阻連接到電路中，并將比較器輸入的方波信號(hào)通過(guò)這一電阻輸入到后續(xù)積分器模塊中。 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 框圖 如 圖 31所示。不但可以使得初學(xué)者學(xué)會(huì)如何產(chǎn)生信號(hào)，還可以練習(xí)程序的編寫，能夠使初學(xué)者很容易的了解 整個(gè)過(guò)程的來(lái)龍去脈。第二種方案采用 D/A 的方式產(chǎn)生各種不同頻率不同幅度的波形，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，但這對(duì)軟件的編寫造成了麻煩，因?yàn)樾盘?hào)要時(shí)時(shí)產(chǎn)生，那么控制器就必須時(shí)時(shí) 工作，這樣會(huì)使得控制器無(wú)暇處理其它事情。第三種方案采用 DDS，頻率通過(guò)改變控制字來(lái)改變，在幾十兆晶振的時(shí)鐘頻率下，對(duì)頻率的控制可以達(dá)到很好的精確度。 系統(tǒng)方案的選擇 基于精確度角度對(duì)系統(tǒng)方案的選擇 由精確度的角度出發(fā)，第一種方案采用函數(shù)波形發(fā)生器專用芯片直接產(chǎn)生波形，這樣的波形比較穩(wěn)定，但由于頻率和占空比的調(diào)節(jié)需要數(shù)字電位器，因此它的精確度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較差。 圖 25 DDS內(nèi)部原理 通過(guò) 控制器 控制它的控制端，可以得到所需頻率的正弦波。用這種方法產(chǎn)生的波形可控性及可操作行比較強(qiáng)，由于波形的產(chǎn)生與變換均依靠于軟件，因此使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性要低一些。輸入可以是 256個(gè)不同的 8位二進(jìn)制數(shù)，輸出也是 256 個(gè)可能值。大大簡(jiǎn)化了硬件電路的復(fù)雜程度。如將 R1與 R2 換作數(shù)字電位器，則對(duì)其輸出得波形頻率可以數(shù)字控制。可以看出，電容器兩端的波形即為三角波，并且經(jīng)由緩沖器Ⅰ輸出，觸發(fā)器 Q端的波形即為占空比為 50%的方波，經(jīng)由緩沖器Ⅱ輸出 [8]。這一時(shí)刻恒流源 A,B 都將起作用，但恒流源 A 對(duì)電容 C 正向充電，恒流源 B 對(duì)電容 C 反向充電，所以實(shí)際的電流為反I = 2I 1I =I，電流與正向電流在數(shù)值上是相等的 ，方向是相反的。 假如 A、 B的恒流值分別是 1I 、 2I 。這樣產(chǎn)生的波形相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，質(zhì)量比較高，使系統(tǒng)得穩(wěn)定度會(huì)有所提升。 具體 指標(biāo)要求： (1)雙通道同時(shí)輸出波形，且互不影響； (2)輸出波形為正弦波，三角波，方波； (3)輸出波形振幅是 500mV~3V，步進(jìn) 500mV。 (2) 第二章的內(nèi)容概述。 本文主要研究的內(nèi)容及指標(biāo)要求 《電子測(cè)量原理》實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，是實(shí)現(xiàn)和完成電子測(cè)量課程的最行之有效的手段和工具。它能夠產(chǎn)生特定的函數(shù)波形（主要是三角波、正弦波、方波、脈沖波和鋸齒波等）信號(hào)。掃頻信號(hào)發(fā)生器分為手控、自動(dòng)掃頻、遠(yuǎn)控和程控等工作方式 [4]。 高頻信號(hào)發(fā)生器：頻率為 100KHz～ 30MHz 的高頻、 30MHz～ 300MHz 的甚高頻信號(hào) 發(fā)生器。 本課題就是在上述背景下， 基于 AVR 單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)， 開(kāi)發(fā)出適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)用的信號(hào)發(fā)生器設(shè)備，輔以 鍵盤控制 以及 LED 顯示， 實(shí)現(xiàn)方波、正弦波、三角波和掃頻波的輸出，且輸出幅度、頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。 該 儀器 通過(guò)鍵盤控制及 LED 顯示，實(shí)現(xiàn)了 方波、正弦波、三角波和掃頻波 的輸出，并且 輸出幅度、頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。基于 AVR 單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) The design of signal generato r based on AVR SCM 中文摘要 信號(hào)發(fā)生器在科技領(lǐng)域和生產(chǎn)實(shí)踐中有著 非常 廣泛的應(yīng)用。 本文 基于 AVR 單片機(jī)， 采用 DDS 設(shè)計(jì)方案， 對(duì)信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的分析 ,完成了軟硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試 ，開(kāi) 發(fā) 了 一套用于 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)的 信號(hào)發(fā)生器 。在電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)中，為了讓初學(xué)者更好的深入了解它的原理，以及工作流程，使初學(xué)者能夠參與到開(kāi)發(fā)信號(hào)發(fā)生器的工程當(dāng)中，開(kāi)發(fā)一套簡(jiǎn)易的，實(shí)用的，容易上手的信號(hào)發(fā)生器是非常有必要的。主振級(jí)一般采用 RC式振蕩器，或者用差頻振蕩器 [2]。 掃頻、程控信號(hào)發(fā)生器：掃頻信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定的范圍內(nèi)作線性變化的信號(hào)發(fā)生器。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器：又稱為波形信號(hào)發(fā)生器。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外對(duì)于信號(hào)發(fā)生器的研究主要經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段： 1． 2． 3． 4． 。 綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，可以看出信號(hào)發(fā)生器向著。本課題主要對(duì)信號(hào)發(fā)生器的原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，并開(kāi)發(fā)一套用于教學(xué)的儀器設(shè)備。 (3) 第三章的內(nèi)容概述。誤差為177。 圖 21 ICL8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ICL8038 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 21。并令 2I =2I=21I 。將會(huì) CV 下降。 三角波經(jīng)過(guò)正弦波變換器可產(chǎn)生出正弦波，正弦波變換器可使三角波尖端變得平滑，形成理想的正弦波。將其輸出的三路信號(hào)接至模擬開(kāi)關(guān)，可以選擇接通其中一路，然后將這一接通的信號(hào)輸入到程控放大器，可對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖 23 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu) 例如采用芯片 DAC0832，如圖 23，它由倒 T型 R2R 電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、模擬開(kāi)關(guān)和參考電壓四部分組成。不會(huì)取到整個(gè)電壓范圍的任意值。雖然這種方法大大簡(jiǎn)化了硬件電路，但是加大了軟件編寫的難度。然后將這一正弦波通過(guò)比較器，得到所需的方波，將方波進(jìn)行積分可得到三角波。第二種方案采用 D/A 的方式產(chǎn)生各種不同頻率不同幅度的波形，精確度主要取決于 D/A 的分辨率以及控制器和 D/A 的速度。因此這一方案是精確度最高的。處理好所有的事物，包括顯示，輸出等工作，對(duì)軟件的編寫是一個(gè)挑戰(zhàn)。 本章小結(jié) 本章主要討論了實(shí)現(xiàn)要求的可能方案，以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 A t m e g a 1 2 8D D S 模 塊比 較 器模 塊積 分 參 數(shù) 選 擇模 塊積 分 模 塊波 形 選 擇 模塊放 大 器 模 塊D D S 模 塊比 較 器模 塊波 形 選 擇 模塊放 大 器 模 塊積 分 模 塊積 分 參 數(shù) 選 擇模 塊人 工 界 面模 塊通 道 2通 道 1 圖 31 系統(tǒng)原理框圖 DDS 模塊在 Atmega128 的控制下輸出正弦波信號(hào)，這一個(gè)正弦波信號(hào)分兩路，一路正弦波信 號(hào)輸入到比較器模塊，通過(guò)電壓比較，比較器模塊會(huì)輸出一個(gè)同頻率的方波信號(hào)。 積