基于dds的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)開(kāi)題報(bào)告(編輯修改稿)
2024-11-13 02:54 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的不同。這些新一代臺(tái)式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過(guò)去的類似產(chǎn)品減少了一半。 早在 1978 年，由美國(guó) Wavetek 公司和日本東亞 電波工業(yè)公司公布了最高取樣頻率為 5MHz ，可以形成 256 點(diǎn) (存儲(chǔ)長(zhǎng)度 )波形數(shù)據(jù)，垂直分辨率為 8bit，主要用于振動(dòng)、醫(yī)療、材料等領(lǐng)域的第一代高性能信號(hào)源，經(jīng)過(guò)將近 30 年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設(shè)備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來(lái)越簡(jiǎn)單而輸出波形的能力越來(lái)越強(qiáng)。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生 器控制軟件質(zhì)量保證的，編輯功能增加的越多，波形形成的操作性越好。 以下給出了幾種波形發(fā)生器的性能指標(biāo)，從中可以看出當(dāng)今世界上重要電子儀器生產(chǎn)商在波形發(fā)生器上的研制水平 。 從中不難看出，經(jīng)過(guò)將近 30 年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設(shè)備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來(lái)越簡(jiǎn)單而輸出波形的能力越來(lái)越強(qiáng)。 信號(hào)發(fā)生器 既 可以構(gòu)成獨(dú)立的信號(hào)源，也可以是高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀 ,頻譜儀及其它部分自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的組成部分，因?yàn)樗軌蛱峁└哔|(zhì)量的精密信號(hào)源及掃頻源，可使用相應(yīng)系 統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程大大簡(jiǎn)化，降低檢測(cè)費(fèi)用并極大地提高檢測(cè)精度。美國(guó)安捷倫生產(chǎn)的 33250A型函數(shù) /任意波形發(fā)生器可以產(chǎn)生穩(wěn)定、精度和低失真的任意波形，其輸出頻率范圍為1uHz~80MHz 而 輸出幅度為 10mVpp~10Vpp,該公司生產(chǎn)的 8648D 射頻信號(hào)發(fā)生器的頻率覆蓋范圍更可高達(dá) 9kHz~4GHz。國(guó)產(chǎn) SGI1060 數(shù)字合成信號(hào)發(fā)生器能雙 通道同時(shí)輸出高分頻率、高精度、高可靠性的各種波形，頻率覆蓋 1uHz~60MHz；國(guó)產(chǎn) SI000 型數(shù)字合成掃頻信號(hào)發(fā)生器通過(guò)采用新技術(shù)、新器件實(shí)現(xiàn)高精度、寬頻帶的掃頻源，同時(shí)應(yīng)用 DDS 和鎖相技術(shù)，使頻率范圍從 1uHz~1024MHz 能精確到分辨率到 100Hz，它既是一臺(tái)高精度的掃頻源，同時(shí)也是一臺(tái)高精度的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)發(fā)生器。還有很多其它類型的信號(hào)發(fā)生器，他們各有 各的優(yōu)點(diǎn)，但是信號(hào)發(fā)生器總的趨勢(shì)將向著寬頻率覆蓋、高頻率精度、多功能、多用途、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。 就目前國(guó)內(nèi)的成熟產(chǎn)品來(lái)看 ,我國(guó)目前在波形發(fā)生器的種類和性能差距正在逐漸地縮小。 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案多種多樣，大致可以分為三大類：純硬件設(shè)計(jì)法、純軟件設(shè)計(jì)法和軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)法。 方案一：波形發(fā)生器設(shè)計(jì)的純硬件法早期，波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)主要是采用運(yùn)算放大器加分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波、方波和三角波。工作原理嗍也相對(duì)簡(jiǎn)單：首先是產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)波形變換 (正弦波通過(guò)比較器產(chǎn)生方波，方波經(jīng)過(guò)積分器變?yōu)槿遣?)實(shí)現(xiàn)方波和三角波。在各種波形后加上一級(jí)放大電路，可以使輸出波形的幅度達(dá)到要求，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)不同輸出波形的切換，改變電路的具體參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)頻率、幅度和占空比的改變。通過(guò)對(duì)電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及所用元器件的嚴(yán)格選取可以提高電路的頻率穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。純硬件法中，正弦波的 設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)方法也比較多，電路形式一般有 LC、 RC 和石英晶體振蕩器三類。 LC 振蕩器適宜于產(chǎn)生幾 Hz 至幾百 MHz 的高頻信號(hào)；石英晶體振蕩器能產(chǎn)生幾百 kHz 至幾十 MHz 的高頻信號(hào)且穩(wěn)定度高；對(duì)于頻率低于幾 MHz，特別是在幾百 Hz 時(shí)，常采用 RC 振蕩電路。 RC振蕩電路又分為文氏橋振蕩電路、雙 T 網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型。其中，以文氏橋振蕩電路最為常用。目前，實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器最簡(jiǎn)單的方法是采用單片集成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。它是將產(chǎn)生各種波形的功能電路集成優(yōu)化到一個(gè)集成電路芯片里，外加少量的電阻、電容元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用這 種方法的突出優(yōu)勢(shì)是電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，精度高，性能優(yōu)越；缺點(diǎn)是功能較全的集成芯片價(jià)格較貴。實(shí)際中應(yīng)用較多的單片函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有 MAX038(最高頻率可達(dá) 40MHz)和ICL8038(最高頻率為 300kHz)。 方案二： 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)還可以采用純軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。虛擬儀器 促 使傳統(tǒng)儀器發(fā)生了革命性的變化，是 21 世紀(jì)測(cè)試儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重要方向。它以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，軟件為核心，沒(méi)有傳統(tǒng)儀器那樣具體的物理結(jié)構(gòu)．在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)儀器的虛擬面板，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和改變儀器的功能。例如用圖形化編程工具 LabVIEW 來(lái)實(shí)現(xiàn) 任意波形發(fā)生器的功能：在 LabVIEW 軟件的前面板通過(guò)拖放控件，設(shè)計(jì)儀器的功能面板 (如波形顯示窗口，波形選擇按鍵，波形存儲(chǔ)回放等工作界面 )，在軟件的后面板直接拖放相應(yīng)的波形函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或直接調(diào)用編程函數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)任意波形以實(shí)現(xiàn)波形產(chǎn)生功能；完成的軟件打包后，可脫離編程環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)任意波形發(fā)生器的
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