【正文】 輸出、高分辨率以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平，完成了頻率合成技術(shù)的又一次飛躍?？梢援a(chǎn)生任意波形?？梢暂敵鰩捳恍盘?。頻率切換速度快，可達(dá)us量級。例如，它能模擬編碼雷達(dá)信號、潛水艇特征信號、磁盤數(shù)據(jù)信號、機(jī)械振動瞬變過程、電視信號以及神經(jīng)脈沖之類的波形，也能重演由數(shù)位示波器捕獲的波形。隨著高速大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。目前市場上的基本屬于第三代波形發(fā)生器，它們普遍采用的是DDS技術(shù)[5][6]。但由分立組件構(gòu)成的振蕩電路和整形電路，在產(chǎn)生各種波形時，由于其鎖相存在捕獲時間問題，其頻率切換速度比直接合成慢而且頻率間隔不可能做的很小。FR鑒相器(PD)低通濾波器（LPF）壓控振蕩器（VCO）FO 鎖相環(huán)原理框圖該頻率合成技術(shù)是利用一個或幾個參考頻率源，通過諧波發(fā)生器和分頻器等產(chǎn)生大量諧波或組合頻率，然后用PLL把壓控振蕩器的頻率鎖定在某一諧波或組合頻率上。第二代的波形發(fā)生器采用的是模擬電路技術(shù)，其頻率控制部分主要采用的是基于鎖相環(huán) (PhaseLockedLoop，簡稱PLL)的間接頻合成技術(shù)[2J[，J[4j。相關(guān)合成方法只是用一個晶體參考頻率源，所需的各種頻率都由它經(jīng)過分頻、混頻和倍頻后得到，因而合成器輸出頻率的穩(wěn)定性和精度與參考源一樣。：可調(diào)衰減器輸出放大器正弦波整形器放大器三角波發(fā)生器OSC 直接模擬頻率合成框圖根據(jù)所使用的參考頻率的數(shù)目不同可分為非相關(guān)合成方法和相關(guān)合成方法兩種類型。該技術(shù)原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)的巨大進(jìn)步，波形發(fā)生器根據(jù)其關(guān)鍵技術(shù)—頻率合成技術(shù)的角度，大致可以劃分成三代。 波形發(fā)生器的發(fā)展概況波形發(fā)生器是應(yīng)用在測試設(shè)備、信號接收設(shè)備等裝置中的一種信號源。據(jù)專家預(yù)測，到本世紀(jì)初我國將有的儀器為虛擬儀器。虛擬儀器賴以生存的計(jì)算機(jī)近幾年正以迅猛的勢頭席卷全國，這為虛擬儀器的發(fā)展莫定了基礎(chǔ)。它要求學(xué)生在理論與實(shí)際結(jié)合的基礎(chǔ)上解決一兩個測試問題，同時為學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)提供充分的空間[1]。虛擬儀器技術(shù)為教學(xué)雙方都提供了很好的舞臺。隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。國內(nèi)專家預(yù)測未來的幾年內(nèi)，我國將有的儀器為虛擬儀器。 virtual function signal generator目 錄第1章 緒 論 1 課題背景及意義 1 波形發(fā)生器的發(fā)展概況 2 本文主要論文 4第2章 虛擬儀器技術(shù) 5 虛擬儀器概述 5 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)構(gòu)成方案 6 7 基于虛擬儀器構(gòu)建的自動測試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 9 本章小結(jié) 9第3章 LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境 11 LabVIEW簡介 11 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn) 12 LabVIEW中的編程方式 13 LabVIEW程序的設(shè)計(jì)模式 14 本章小結(jié) 14第4章 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 15 基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊 15 多頻信號產(chǎn)生模塊 16 任意公式波形產(chǎn)生模塊 17 正弦波仿真信號發(fā)生器模塊 21 23 25 27 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 30第5章 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33 致謝 34附錄…………………………………………………………………………….…..35附件附件1 開題報(bào)告(文獻(xiàn)綜述)附件2 譯文及原文影印件 第1章 緒 論 課題背景及意義虛擬儀器在許多企業(yè)、科研單位被用于產(chǎn)品測試和測控系統(tǒng)，另外，包括一些著名高校在內(nèi)的許多學(xué)校不僅建立了基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)室，而且還開設(shè)了LabVIEW編程的課程。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；Labview；虛擬函數(shù)信號發(fā)生器 THE DESIGN AND RESEACH OF VIRTUAL FUNCTION SIGNAL GENERATOR BASED ON LABVIEWABSTRACT With the puter hardware and software development, puter peripherals and data munication bee more and more frequently and more convenient, virtual instrument came into being. the virtual instrument is a device technology and puter technology bined with the product of deepseated, it stressed concept that software is the instrument , allowing users to define function their own needsto set up their own test system . It is in accordance with the signal processing and collection, data analysis, the results show that the structure of output and the model to the development of a mon signal processing hardware platform. This article is in the mon signal processing hardware platform, the design and research of virtual function signal generator based on LABVIEW (monly used in the laboratory can produce sine wave, triangle wave, square wave, sawtooth signal and white noise and multifrequency wave, arbitrary wave equation), and designed in a virtual signal generator based on the signal generated by autocorrelation analysis, integral, differential analysis and the corresponding spectral analysis. Keywords: virtual instrument。它是按照信號的處理與采集，數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果的輸出及顯示的結(jié)構(gòu)模式來建立通用信號處理硬件平臺。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)與研究 摘 要隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信越來越頻繁，也越來越便利，虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生。從本質(zhì)上來說，虛擬儀器是儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，它強(qiáng)調(diào)“軟件是儀器”的概念，使用戶能夠根據(jù)自己的需要定義儀器功能，更好的組建自己所需要的測試系統(tǒng)。本文就是在這個通用信號處理硬件平臺，進(jìn)行了基于LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)基于LabWIEW軟件的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器（能夠產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波信號及白噪聲和多頻波，任意公式波），并在以設(shè)計(jì)好的虛擬信號發(fā)生器的基礎(chǔ)上對所產(chǎn)生的信號做自相關(guān)分析，積分，微分分析及相應(yīng)的頻譜分析。 Labview。例如清華大學(xué)汽車系利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動機(jī)檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機(jī)的出廠檢驗(yàn)，主要檢測發(fā)動機(jī)的功率特性、負(fù)荷特性等華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程測試實(shí)驗(yàn)室將其虛擬實(shí)驗(yàn)室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠(yuǎn)程教育使用四川聯(lián)合大學(xué)基于虛擬儀器的設(shè)計(jì)思路，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”，將臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)等一批高校，也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。國內(nèi)將有大批企業(yè)使用虛擬儀器系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時檢測。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，標(biāo)志著二十一世紀(jì)自動測試與電子測量儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。其內(nèi)容新，反映了當(dāng)前測量技術(shù)的發(fā)展方向；涉及面廣，包括數(shù)學(xué)、物理、電工電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、信號處理及相關(guān)專業(yè)的測試技術(shù)。目前，我國正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時期，對儀器設(shè)備的需求將更加強(qiáng)勁。虛擬儀器作為傳統(tǒng)儀器的替代品，市場容量巨大。發(fā)達(dá)國家雖然在此領(lǐng)域比我國起步較早，但差距并不是很大，我們應(yīng)當(dāng)充分把握時機(jī)，取長補(bǔ)短，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，將我國的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)水平逐漸向先進(jìn)國家靠攏。早在二十年代，當(dāng)電子設(shè)備剛開始出現(xiàn)的時候，信號發(fā)生器就出現(xiàn)了。第一代的波形發(fā)生器采用的是直接模擬頻率合成 (DireetAnalog Frequeneysynthesis，簡稱DAFs)技術(shù)[2]。它由模擬振蕩器產(chǎn)生參考頻率源，經(jīng)諧波發(fā)生器產(chǎn)生一系列諧波，再經(jīng)混頻、分頻和濾波等處理產(chǎn)生大量的離散頻率。非相關(guān)合成方法使用多個晶體參考頻率源，所需的各種頻率分別由這些參考源提供。采用這種技術(shù)制作的函數(shù)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時間短、相位噪聲低，但由于采用大量的混頻、分頻、倍頻和濾波等模擬硬設(shè)備，使頻率合成器的體積大、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易產(chǎn)生雜散分量，大多數(shù)硬件的非線性影響難于抑制。PLL是間接頻率合成技術(shù)中的一個關(guān)鍵部分，它是一個負(fù)反饋環(huán)路，是一個實(shí)現(xiàn)相位自動鎖定的控制系統(tǒng)，其輸出信號與參考信號相位同步。這種波形發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定和雜散抑制好，調(diào)試簡便。采用這種技術(shù)的波形發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、準(zhǔn)確度較差，而且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等幾種簡單波形，難以產(chǎn)生較為復(fù)雜的波形信號。DDs是從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的一種新的頻率合成原理?；贒DS技術(shù)的任意波形發(fā)生器利用高速存儲器作為查找表，通過高速D/A轉(zhuǎn)換器對存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，它不僅可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波等規(guī)則波形，而且還可以通過上位機(jī)或下位機(jī)編輯，產(chǎn)生真正意義上的任意波形。：波形輸出波形存儲器D/A轉(zhuǎn)換器模擬濾波器DDS模塊控制面板 直接數(shù)字頻率合成結(jié)構(gòu)圖采用DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的任意波形發(fā)生器具有以下優(yōu)點(diǎn):頻率分辨率高，輸出頻點(diǎn)多，可達(dá)2“個頻點(diǎn)(假設(shè)DDS相位累加器的字長是N)。頻率切換時相位連續(xù)。輸出相位噪聲低，對參考頻率源的相位噪聲有改善作用。全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。用這種方法產(chǎn)生線性調(diào)頻信號及其它復(fù)雜波形信號的技術(shù)日益受到重視，并得到廣泛的應(yīng)用。、研究意義以及本文的主要研究工作。然后結(jié)多線程技術(shù)、同步控制等在我們開發(fā)實(shí)際中運(yùn)用到的技術(shù)做一一的研究和介紹。本章主要二個部分。第二個部分介紹了虛擬函數(shù)信號發(fā)生器總體設(shè)計(jì)思路及其流程圖。在對比各方案特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，確定本文校準(zhǔn)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成方案以及使用的軟件開發(fā)平臺的選擇。因?yàn)樘摂M儀器是以計(jì)算機(jī)為核心、在Windows等操作系統(tǒng)平臺上運(yùn)行的，所以它具有一機(jī)多功能的特點(diǎn)，可以同時運(yùn)行多個軟件，當(dāng)作多種儀器使用，此類具有多功能的儀器系統(tǒng)稱之為虛擬集成儀器系統(tǒng)[4]。它把計(jì)算機(jī)、儀器硬件、固件與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合起來。虛擬儀器的最大特點(diǎn)是其靈活性。一個儀器通常由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計(jì)日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)工作量、復(fù)雜性大大減小。一個儀器包括傳感器、信號處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲器和內(nèi)部總線等專門化的電路。然而，有時為了構(gòu)成具有一定功能的系統(tǒng)，配置了一套儀器，但對其中的某些儀器，只用到了其中一部分功能，而將它作其他功能使用時，卻不具備或達(dá)不到所需指標(biāo)。要是能將原有的儀器稍加改動,就可以擴(kuò)大其使用范圍。虛擬儀器概念的提出是儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流。其集成了示波，動態(tài)/靜態(tài)波形分析，頻譜分析，頻率計(jì)，波形參數(shù)分析，信號發(fā)生，以及遠(yuǎn)程示波等功能。 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)構(gòu)成方案虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器最大不同就是不僅可以利用PC機(jī)組建成為靈活的虛擬儀器，更重要的是它可以通過各種不同的接口總線，組建不同規(guī)模的自動測試系統(tǒng)[5]。(1)GPIB儀器控制的虛擬儀器系統(tǒng)組建方案GPIB即通用接口總線，是一種國際通用的可編程儀器的數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)。(2)VXI儀器控制的虛擬儀器系統(tǒng)組建方案VXI(VEM bus eXtension for Instrumentation)總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線 (VME總線)在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。尤其在組建大中型規(guī)模自動測量控制系統(tǒng)，以及對速度、精度要求非常高的場合，有其它儀器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但VXI總線實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能的同時，價(jià)格也是十分昂貴的。目前在構(gòu)建工業(yè)自動化測試系統(tǒng)時，基于GPIB總線的最多并逐步采用VXI技術(shù)。對于一些速度精度要求不高的場合，VXI并不一定是考慮性價(jià)比的最佳方案。虛擬儀器的數(shù)據(jù)獲取和控制處理能力優(yōu)于傳統(tǒng)儀器，且對于硬件要求大為降低。在確定的硬件基礎(chǔ)條件下，構(gòu)造和使用虛擬儀器的關(guān)鍵就是應(yīng)用不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。應(yīng)用軟件開發(fā)平臺的選擇，可因開發(fā)人員的喜好不同而不同，但最終都必須提供給用戶一個界面友好，功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。文本式編程語言和圖形化編程語言相比，語言靈活性較好，用戶可以靈活的添加功能；而圖形化編程語言具有編程簡單、直觀、開發(fā)效率高的特點(diǎn)。這些重用部分是一些封裝良好的、原子性的程序代碼；理想情況下，重用部分應(yīng)與硬件IC一樣，可以不經(jīng)過任何修改而被直接“插接”到其它程序中去。在虛擬儀器圖形軟件開發(fā)平臺研究方面，近年