简易信号发生器-Read.docVIP

简易信号发生器 摘 要: 设计了一个基于现场可可编程门阵列(FPGA)和硬件描述语言(VHDL)的数字式多功能信号发生器。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100-PQ208芯片上，核心技术是直接数字频率合成技术(DDFS)。详细介绍了正弦波、方波、三角波和锯齿波等多种常见波形的产生原理及实现过程，信号输出采用两片DAC0832及两片LM741等完成D/A转换和信号放大，并通过低通滤波器（LPF）提高输出波形的质量。实现了输出波形幅度和频率可调的数字式控制。测试结果表明，系统的频率范围宽、精度高，可从1Hz到15kHz之间等步进调节，最小步进1Hz，系统幅度精度最高达7.6894e-5 V。 关 键 字： 可编程门阵列(FPGA) 硬件描述语言(VHDL) 频率计 数模转换 Design of The Multi-function Wave-generator Abstract: This design is a digital multi_function wave-generator.The system applying VHDL language, regarding FPGA as the core of control,It can generat sine wave synthesizer, triangular wave, rectangular wave and sawtooth wave by control the keys. The system adopting DDFS technique to produce sine wave. at the same time the amplitude and frequesncy of waves can be adjusted in a digital way, . The design adopted the DAC0832 chip to complete the conversion of D/ AC(Digital to Analog Converter), and LM741 chip to magnify the signal .used a filter( LPF) exaltation the output. The system has a wide frequency range and a high accuracy..The minimum step enters is 10 Hz and the accuracy of amplitude can reach 7.6894 e-5 V. Key word: DDFS VHDL frequesncy the D/A convert 第一章、系统设计 1.1设计要求： 1任务： 设计一个波开形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和用户编辑的特定形状波形。 2要求 （1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。　　（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。　　（）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。　　（）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。　　（）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。isual C计算正弦波及指定函数波的N点采样值，然后写入到ROM中待用。 方案二：使用Matlab计算上述数据。 两种方案都是利用软件计算波形参数的较佳方案。VC++对计算值的舍入是直接取整，因此方案一得到的数据有较大误差，而且该方案编程复杂。Matlab能对数据进行四舍五入，因此方案二得到的数据误差较小，且编程简单，修改容易，调用方便。因此采用方案二。 ， 1.2.5滤波电路方案的比较 方案一: 采用二阶巴特沃兹低通滤波器巴特沃兹滤波器的幅度函数是单调下降的，由于n阶低通巴特沃斯滤波器的前（2n-1）阶导数在ω=0处为零，所以巴特沃斯滤波器也称为最大平坦幅度滤波器，该方案滤波性能较好，但构造和参数设置比较复杂。价格也比较昂贵。 方案二: 采用RC低通滤波器。RC低通滤波器可以消除在信号产生过程中有干扰性的高频信号，由于不须运算发大器，参数 计算容易，对系统要求不高。 综上所述,拟定方案二。 1.2.6显示器方案的比较 方案一：采用两个四位一体的LED数码管显示。 显示被测信号的频率值和所选波形的序号。可采用数码管动态显，示程序编译容易，资源占用较少。具有