测控技术与仪器毕业论文范文——基于cpld的多波形信号发生器的设计

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1、基于CPLD的多波形信号发生器的设计摘要：本文简明的介绍了国内多波形信号发生器的发展状况及其特点，作者在学习了多种波形发牛器的实现方法以后，在论文中系统的介绍了设计方案及实现方法，绘制了系统硬件电路图，编译了系统软件流程。本设计采用Max4-PlusII发平台,VHDL编程实现，实现可编程逻辑器件CPLD设计多波形信号发生器的设计。整个系统除晶体振荡器和【）/A转换器外，全部集成在一片84针脚的EPM7064芯片上。它可输出频率、幅度可调的正弦波、三角波、方波。整个设计采用VHDI編程实现，其设计过程简单，极易修改

2、，可移植性强。另外由于CPLD具有可编程重置特性，因而可以方便地更换波形数据，且简单易行。关键字：多波形信号发生器，CPLD,三角波，方波，正弦波1绪论1.1引言信号发牛器作为各种信号的发牛装置，在电子工程设计和实验中扮演着重要角色。在教学实验和教学研究中，信号发牛器作为提供测试用电信号的仪器必不可少。冃前通用的信号发生器一般只能输出常用的波形信号，不能满足某些特殊的需要，例如在电子测量教学中，通过用示波器测量晶体管的输出特性曲线实验，让学生理解晶体管测试仪的测量原理，就需要阶梯波信号。乂如研究计数法测周期时，噪声

3、信号引起的触发误差所需的某种噪声信号⑴。鉴于教学实验和教学研究的需要，本文设计了一种基于可编程逻辑器件CPLD的多波形信号发生器。采用MaxPlusll开发软件，VHDL编程实现，整个系统除晶体振荡器和D/A转换器以外，全部集成在一片美国Altera公司生产的EPM7064芯片上。它可以输出常用的正弦波、三角波、方波。该信号发生器输出波形的频率可数控选择，其范围为100业〜125kHz,幅度调节范围为0〜5Vo1•2多波形信号发生器制作技术现状及发展趋势1.2.1国内外发展概况随着人规模集成电路和计算机技术的迅速发

4、展，以及人工會能向测控技术的移植和应用，智能仪器仪表技术发展迅速。作为现阶段智能化电子仪器主体的智能仪器在工业发达国家已经非常成熟与普及，但国内此方面技术发展与改造的起步和发展比较缓慢。我国于1984年才正式成立“自动测试与智能仪器专业组”，1989年5月我国第一届测试技术与智能仪器国际学术讨论会在武汉召开，直到1993年在北京召开的仪器仪表与计算机应用学术会议上，智能仪器仪表作为垂点议题之后，国内智能仪器仪表技术和改造才开始迅速发展⑵。信号发生器作为电子测量系统中应用最为普遍的电子测量仪器之一，是工业控制、教学科

5、研常用的基础仪器。国外己有数字化的智能函数发生器产品，例如HP公司的HP-3335A、HP-8642B、FLUKE公司6080A等产品，但其价格昂贵，并且多为射频信号发生器，只产生正弦波形⑶。国内也有少数半数字化的函数发生器产品，但其都是对传统函数发生器简单的数字化改造，输岀信号的波形种类没有增加，性能也未有明显改善，并且不具有输出信号的实时显示功能和汉化的菜单式人机交换界面。因此研制开发操作简单、低成本、高性能的新一代信号发生器十分必要。1.2.2信号发生器的分类及区别信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形

6、发生器，而函数波形发生器在设计上又区分岀模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而口相位抖动（phaseJitter）及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的止弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波，换句话说

7、，如果以恒流源对电容充电,即可产生正斜率的斜波⑷。任意波形发牛器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。我们传统都认为信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要⑸。信号源有很多种，包括正弦波信号源，函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发牛器、合成信号源等。一般来讲任意波形发牛器，是一种特殊的信号源,综合具有其它信号源波形生成能力，因而适合各种仿

8、真实验的需要。1.2.3近年来信号发生信号发生器制作技术的发展及趋势（1）用分立元件组成的函数发生器传统的信号发生器多应用此类方法。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。木文以正弦式函数信号发牛器为例来讲解一下应用分立元件组成的传统信号发生器的制作方法。正弦式函数信号发生器工作过程是：止弦振荡器输出止弦波，经缓冲级隔离后，分