基于dds的多波形發(fā)生器研究與設計畢業(yè)開題報告(編輯修改稿)
2024-11-13 02:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的不同。這些新一代臺式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。 早在 1978 年，由美國 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 (存儲長度 )波形數(shù)據(jù)，垂直分辨率為 8bit，主要用于振動、醫(yī)療、材料等領域的第一代高性能信號源，經(jīng)過將近 30 年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生 器控制軟件質量保證的，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，從中可以看出當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)過將近 30 年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。 信號發(fā)生器 既 可以構成獨立的信號源，也可以是高性能網(wǎng)絡分析儀 ,頻譜儀及其它部分自動測試設備的組成部分，因為它能夠提供高質量的精密信號源及掃頻源，可使用相應系 統(tǒng)的檢測過程大大簡化，降低檢測費用并極大地提高檢測精度。美國安捷倫生產(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 射頻信號發(fā)生器的頻率覆蓋范圍更可高達 9kHz~4GHz。國產(chǎn) SGI1060 數(shù)字合成信號發(fā)生器能雙 通道同時輸出高分頻率、高精度、高可靠性的各種波形，頻率覆蓋 1uHz~60MHz；國產(chǎn) SI000 型數(shù)字合成掃頻信號發(fā)生器通過采用新技術、新器件實現(xiàn)高精度、寬頻帶的掃頻源，同時應用 DDS 和鎖相技術，使頻率范圍從 1uHz~1024MHz 能精確到分辨率到 100Hz，它既是一臺高精度的掃頻源，同時也是一臺高精度的標準型號發(fā)生器。還有很多其它類型的信號發(fā)生器，他們各有 各的優(yōu)點，但是信號發(fā)生器總的趨勢將向著寬頻率覆蓋、高頻率精度、多功能、多用途、自動化和智能化方向發(fā)展。 就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看 ,我國目前在波形發(fā)生器的種類和性能差距正在逐漸地縮小。 波形發(fā)生器的設計方案多種多樣，大致可以分為三大類：純硬件設計法、純軟件設計法和軟硬件結合設計法。 方案一：波形發(fā)生器設計的純硬件法早期，波形發(fā)生器的設計主要是采用運算放大器加分立元件來實現(xiàn)。實現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波、方波和三角波。工作原理嗍也相對簡單：首先是產(chǎn)生正弦波，然后通過波形變換 (正弦波通過比較器產(chǎn)生方波，方波經(jīng)過積分器變?yōu)槿遣?)實現(xiàn)方波和三角波。在各種波形后加上一級放大電路，可以使輸出波形的幅度達到要求，通過開關電路實現(xiàn)不同輸出波形的切換，改變電路的具體參數(shù)可以實現(xiàn)頻率、幅度和占空比的改變。通過對電路結構的優(yōu)化及所用元器件的嚴格選取可以提高電路的頻率穩(wěn)定性和準確度。純硬件法中，正弦波的 設計是基礎，實現(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；石英晶體振蕩器能產(chǎn)生幾百 kHz 至幾十 MHz 的高頻信號且穩(wěn)定度高；對于頻率低于幾 MHz，特別是在幾百 Hz 時，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，實現(xiàn)波形發(fā)生器最簡單的方法是采用單片集成的函數(shù)信號發(fā)生器。它是將產(chǎn)生各種波形的功能電路集成優(yōu)化到一個集成電路芯片里，外加少量的電阻、電容元件來實現(xiàn)。采用這 種方法的突出優(yōu)勢是電路簡單，實現(xiàn)方便，精度高，性能優(yōu)越；缺點是功能較全的集成芯片價格較貴。實際中應用較多的單片函數(shù)信號發(fā)生器有 MAX038(最高頻率可達 40MHz)和ICL8038(最高頻率為 300kHz)。 方案二： 波形發(fā)生器的設計還可以采用純軟件的方法來實現(xiàn)。虛擬儀器 促 使傳統(tǒng)儀器發(fā)生了革命性的變化，是 21 世紀測試儀器領域技術發(fā)展的重要方向。它以計算機為基礎，軟件為核心，沒有傳統(tǒng)儀器那樣具體的物理結構．在計算機上實現(xiàn)儀器的虛擬面板，通過軟件設計實現(xiàn)和改變儀器的功能。例如用圖形化編程工具 LabVIEW 來實現(xiàn) 任意波形發(fā)生器的功能：在 LabVIEW 軟件的前面板通過拖放控件，設計儀器的功能面板 (如波形顯示窗口，波形選擇按鍵，波形存儲回放等工作界面 )，在軟件的后面板直接拖放相應的波形函數(shù)并進行參數(shù)設置或直接調(diào)用編程函數(shù)來設計任意波形以實現(xiàn)波形產(chǎn)生功能；完成的軟件打包后，可脫離編程環(huán)境獨立運行。實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的
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