波形发生器毕业设计论文Word下载.docx

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为了满足频率个数多的要求，可以采用频率合成技术，即通过对频率进行加减乘除运算，可从一个高稳定度和高精确度的标准频率源，产生大量的具有同一稳定度和精确度的不同频率。

运用DDS技术是设计波形发生器的一种通用手段，DDS不仅可以产生正弦波同时也可以产生任意波，这是其他频率合成方式所不具有的特点，任意波在各个领域有着广泛的应用。

通过DDS这种方法产生任意波是一种简单，低成本的方法，通过增加波形点数可以使输出达到很高的精度，这都是其他方法所无法比拟的。

自80年代以来各国都在研制DDS产品，并广泛应用于各个领域。

其中以AD公司的产品比较有代表性。

如AD7008、AD9850、AD9851、AD9852、AD9858等。

其系统时钟频率从30MHz到300MHz不等，其中的AD9858系统时钟更是达到了lGHz。

这些芯片还具有调制功能。

如AD7008可以产生正交调制信号，而AD9852也可以产生FSK、PSK、线性调频以及幅度调制的信号。

这些芯片集成度高，内部都集成了D/A转换器，精度最高可达12bit。

同时都采用了一些优化设计来提高性能。

如这些芯片中大多采用了流水技术，通过流水技术的使用，提高了相位累加器的工作频率，从而使得DDS芯片的输出频率可以进一步提高。

通过运用流水技术在保证相位累加器工作频率的前提下，相位累加器的字长可以设计得更长，如AD9852的相位累加器达到了48位。

而不是之前型号的32位，这样输出信号的频率分辨率大大提高了。

运用DDS技术生产的DDS任意波型信号发生器是较新的一类信号源，并且已经广泛投入使用。

它不仅能产生传统函数信号发生器能产生的正弦波、方波、三角波、锯齿波，还可以产生任意编辑的波形。

由于DDS的自身特点，还可以很容易的产生一些数字调制信号，如FSK、PSK等。

一些高端的信号发生器甚至可以产生通讯信号。

同时输出波形的频率分辨率、频率精度等指标也有很大的提高。

如HP公司的HP33120可以产生lOmHz-15MHz的正弦波和方波，同时还可以产生lOmHz-5MHz的任意波形，还具备调制功能，可以产生AM、FM、FSK、猝发、扫频等信号。

HP公司的HP33250可以产生1uHz-80MHz的正弦波和方波，产生1uHz到25MHz的任意波形。

BKPRECISION公司的4070A型函数级任意波形发生器产生的正弦波和方波输出频率DC-21．5MHz，频率分辨率10mHZ。

同时还具有AM、FM、PM、SSB、BPSK、FSK、猝发、DTMFGeneration和DTMFDetection的功能。

并且具有了和PC机良好的接口，可以通过WINDOWS界面的程序进行任意波形的编辑。

除了在仪器中的应用外，DDS在通信系统和雷达系统中也有很重要的用途。

通过DDS可以比较容易的产生一些通信中常用的调制信号如：

频移键控（FSK）、二进制相移键控（BPSK）和正交相移键控（QPSK）等。

DDS可以产生两路相位严格正交的信号，在正交调制和解调中的到广泛应用，是一种很好的本振源。

此外随着集成电路制造工艺的逐步提高，通过采用先进的工艺和低功耗的设计，数字集成电路的工作速度已经有了很大的提高。

现在最新的DDS芯片工作频率已经可以达到1GHz，这样就可以产生频带比较宽的输出信号了。

为了进一步提高DDS的输出频率，产生了很多DDS与其他技术结合的频率合成方法。

如当输出信号是高频窄带信号的时候可以用混频滤波的方法扩展DDS的输出，也可以利用DDS的频谱特性来产生高频信号，如利用较高的镜像频率输出。

可见，基于DDS技术的波形发生器能实现高稳定度、高精度、高分辨率的波形输出，具有频率切换速度快、体积小、价格便宜的特点,是一种很有发展前途的信号源。

所以本设计采用此方案。

近年来，随着可编程逻辑器件（FPGA、CPLD等）的广泛应用，功能的不断强大，以及快速算法的不断出现，任意波形发生器也向自动化、数字化、高精度化方向发展。

早期的DDS系统使用分离的数字器件搭接,随着整个电路系统运行频率的提高,采用分离器件构建的DDS电路有其自身无法克服的缺点,主要表现在电磁兼容和系统工作频率上。

后来出现的专用DDS芯片极大的推动了DDS技术的发展，但专用DDS芯片价格昂贵，且无法实现任意波形输出，而CPLD及FPGA的发展为实现DDS提供了更好的技术手段。

FPGA（FieldProgrammableGateArray）是目前广泛采用的一种可编程器件,它的应用不仅使数字电路系统的设计非常方便,并且还大大缩短了系统研制的周期,缩小了数字电路系统的体积和所用芯片的品种，它的时钟频率可达到几百兆赫兹,加上它的灵活性和高可靠性,非常适合用于实现波形发生器的数字电路部分。

Summary

Waveformgeneratorisawidelyusedinelectroniccircuits,automaticcontrolandscientificexperimentsinareassuchasthesignalsource.Forexample,themeasurementofelectricalparameters,radar,communications,electronicwarfareandelectronicsystems,aerospaceandstrictlycontrollingtelemetry,etc.,inasenseofhigh-qualitysignalsourceisthekeytotheachievementofperformanceindicators,Thefeaturesofmanymodernelectronicdevicesandsystemsaredirectlydependentonthesignalsourcethatusedintheperformance,Therefore,high-qualitysignalsourcewasdescribedasalargenumberofelectronicsystems"

heart."

Withcommunication,thecontinuousdevelopmentofradar,multi-signalsources,frequencystability,spectralpurity,frequencyrangeandthenumberofoutputfrequencies,aswellastheshapeofthesignalwaveformtoagrowingnumberofrequests.Inordertoimprovethesignalsourceoutputfrequencystability,suchascrystaloscillatorcanbeusedtoresolvethisissue.Inordertomeettherequirementsofmulti-frequencynumber,frequencysynthesistechnologycanbeused,thatis,additionandsubtractionthroughmultiplicationanddivisionofthefrequencyofoperationcanbeseenfromahighstabilityandhighaccuracyofthestandardfrequencysource,resultinginalargenumberofhavethesamestabilityandaccuracyofdifferentfrequencies.

TheuseofDDStechnologyisthedesignofacommonwaveformgeneratormeans,DDSnotonlycanproducesinewaveatthesametimecangeneratearbitrarywave,thisisthemannerinwhichtheotherfrequencysynthesizerdoesnothavethecharacteristicsofanywaveinallfieldshaveawiderangeofapplications.ThroughtheDDSarbitrarywaveofsuchmethodsisasimple,low-costwaytoincreasetheoutputwaveformpointscanbeachievingahighdegreeofaccuracy,byothermeansthisissecondtonone.

Sincethe80'

sfromallcountriesinthedevelopmentofDDSproducts,andarewidelyusedinvariousfields.ADinwhichthecompany'

sproductsmorerepresentative.SuchastheAD7008,AD9850,AD9851,AD9852,AD9858andsoon.Thesystemclockfrequencyrangingfrom30MHzto300MHz,inwhichthesystemclockoftheAD9858isreachedlGHz.Thechipsalsohavethemodemfunction.SuchastheAD7008quadraturemodulationsignalcanbegenerated,whiletheAD9852canalsobegeneratedFSK,PSK,amplitudemodulationandlinearfrequencymodulationsignal.Thesehighlyintegratedchips,areintegratedwithintheD/Aconverter,theaccuracyofupto12bit.Atthesametimehaveadoptedanumberofoptimizationdesignedtoimproveperformance.becausethesechipsaremostlyusedinwatertechnology,watertechnologythroughtheuseofthephaseaccumulatortoincreasetheoperatingfrequency,allowingtheoutputfrequencyofDDSchipcanbefurtherimproved.Waterthroughtheuseoftechnologyinthephaseaccumulatortoensurethatthepremiseoftheoperatingfrequency,thephaseaccumulatorwordlengthcanbedesignedforlonger,suchastheAD9852hasreachedthephaseaccumulator48.Modelsratherthan32before,sothattheoutputsignalofthefrequencyresolutionsignificantlyimproved.

TheuseofDDStechnologytoproducetheDDSarbitrarywaveformsignalgeneratorisarelativelynewtypeofsignalsource,andhasbeenwidelyputintouse.Itisnotonlycapableofproducingthetraditionalfunctionofthesignalgeneratorcanproducesine,square,trianglewave,sawtoothwave,butalsocangeneratearbitrarywaveformeditor.DuetothecharacteristicsoftheDDScanalsobeveryeasytoproducesomedigitalmodulationsignals,suchasFSK,PSK,etc..Somehigh-endsignalgeneratorcanevenhaveacommunicationsignal.Atthesametime,thefrequencyresolutionoftheoutputwaveform,frequencyandotherindicatorsofaccuracyaregreatlyimproved.HP33120companiessuchasHPcangeneratethelOmHz-15MHzsineandsquarewave,butalsocanproducelOmHz-5MHzofarbitrarywaveform,butalsohavethemodulationfunction,canbeAM,FM,FSK,Burst,Sweepsignal.HP'

sHP33250canhavethe1uHz-80MHzsineandsquarewave,resultinginthe1uHzto25MHzarbitrarywaveform.BKPRECISIONcompanylevel4070AArbitraryWaveformfunctiongeneratorsinewaveandsquarewaveoutputfrequencyDC-21.5MHz,frequencyresolution10mHZ.Atthesametime,alsohasAM,FM,PM,SSB,BPSK,FSK,Burst,DTMFGenerationandDTMFDetectionfunction.AndhaveagoodmachineandthePCinterface,theinterfacecanprocessWINDOWSarbitrarywaveformeditor.

Inadditiontotheapplicationofinstruments,DDSincommunicationssystemsandradarsystemsarealsoveryimportantpurposes.DDScanbemoreeasilyadoptedbysomeofthecommonlyusedmodulationcommunicationsignal,suchas:

frequencyshiftkeying（FSK）,binaryphaseshiftkeying（BPSK）andQuadraturePhaseShiftKeying（QPSK）andsoon.DDScangeneratetwoquadraturephasesignalstrictlyinthequadraturemodulatoranddemodulatorinawiderangeofapplications,thisisagoodlocaloscillator.

Inadditionwiththeintegratedcircuitmanufacturingprocessofgradualimprovementthroughtheuseofadvancedtechnologyandlow-powerdesign,digitalintegratedcircuitshaveaspeedgreatlyimproved.Now,itslatestoperatingfrequencyoftheDDSchipcanreach1GHz,sothatcouldhavearelativelywidefrequencybandoftheoutputsignal.

TofurtherenhancetheDDSoutputfrequency,resultinginalotofDDStechnologyandothermethodsoffrequencysynthesis.Suchaswhentheoutputsignalisahigh-frequencynarrow-bandsignalcanbeusedwhenthemethodoffilteringexpansionmixeroutputDDS,theDDScanalsobeusedtogeneratehigh-frequencyspectralcharacteristicsofsignals,suchastheuseofhighfrequencyoutputofthemirror.Canbeseen,basedontheDDSwaveformgeneratortechnologytoachievehighstability,highaccuracy,high-resolutionoutputofthewaveform,withfrequencyswitchingspeed,smallsize,thecharacteristicsofpricesisaverypromisingsignalsource.Therefore,thedesignofthisprogram.

Inrecentyears,withprogrammablelogicdevice（FPGA,CPLD,etc.）awiderangeofapplications,functionsfromstrengthtostrength,aswellasthecontinualemergenceoffastalgorithm,arbitrarywaveformgeneratortotheautomatic,digital,high-precisionofdirection.DDSsystem,theuseofearlyseparationofoverlappingdigitaldevices,withanoperatingfrequencyoftheentirecircuitsystemimprovementoftheseparationdeviceusedtobuildtheDDScircuithasitsowncannotovercometheshortcomings,mainlyintheelectromagneticcompatibilityandsystemfrequency.Later,therededicatedDDSchipgreatlypromotedthedevelopmentofDDStechnology,butdedicatedDDSchipisexpensive,andcannotachievethearbitrarywaveformoutput,andtheCPLDandFPGAdevelopmentfortherealizationofDDStechnologytoprovideabettermeans.

FPGA（FieldProgrammableGateArray）iswidelyusedasaprogrammabledevice,whichnotonlymakestheapplicationofdigitalcircuitdesignisveryconvenient,butalsogreatlyshortenthesystemdevelopmentcycle,reducingthesizeofthedigitalcircuitsystemandvarietiesusedinthechip,itsclockfrequencycanreachseveralhundredsHz,togetherwithitsflexibilityandhighreliability,verysuitablefortherealizationofthedigitalwaveformgeneratorcircuitpart.

1波形发生器的实现方式

波形发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为波形发生器。

波形发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。

在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小