任意函数及谐波叠加信号发生器的设计与实现

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1、独创性声明I(1ilIHIMIMIIIIIlIfHII[III[ilIY2252159本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：蠲题日期：呈Q!兰：!兰：11学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部

2、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：贰11风导师(签名)：(彳卅乞晤日期：2。陋12、J7弦坛睨、

3、武汉理工大学硕士学位论文摘要伴随着计算机技术的不断进步和微电子技术的持续发展，形成了一种新型的信号发生器一任意函数及谐波叠加信号发生器。任意

4、函数及谐波叠加信号发生器主要向信号分析设备提供检测时所需要的各种己知波形信号，以验证信号分析设备的性能指标。此外，随着越来越多的新型电路不断地出现在各个领域，这使得各领域的电路设计者在设计、制造和调试这些新电路时需要用到某些特定的信号对其进行测试，而这些特定的信号是传统的函数信号发生器所不能产生的，因此更高性能指标(输出波形信号的类型、频率分辨率、频率的稳定度等)的信号源正在被越来越多的专业开发人员所需求。随着近十年来频率合成技术的快速发展，直接数字频率合成技术(DDS，群lDirectDigitalSynthesis)从众多频

5、率合成技术中脱颖而出，它具有较高的频率分辨率、较快的频率切换速率以及频率切换时相位连续等许多优点。直接数字频率合成器的主要组成部分有相位累加器、波形查找表、数模转换器以及低通滤波器，由于可以用数字器件来实现以上几乎所有模块，所以可以较大地改善输出信号的各项性能，提高输出信号的综合指标。针对上述情况和直接数字频率合成技术的优点，本课题采用直接数字频率合成技术，以现场可编程门阵列(FPGA，最PFieldProgrammableGateArray)作为硬件基础，设计任意函数及谐波叠加信号发生器。本课题以Altera公司的Cyclon

6、eII系列FPGA(EP2CSQ208C8N)为主控制芯片，利用可编程器件的逻辑资源在其内部定制NIOSII软核处理器及系统所需的组合逻辑电路和时序逻辑电路，由上位机(PC机)通过USB通信接口向NIOSII处理器发送所需产生波形信号的参数数据(该参数数据也可由外接键盘直接设置)，NIOSII处理器接收到波形信号的参数数据后经过计算并发出控制指令来完成对外围芯片的控制，从而实现用户所需波形的输出。本系统的工作过程如下：通过外接键盘或PC机完成波形信号参数的设置，NIOSII处理器将该数据进行处理并对外部DA芯片进行控制，从DA输

7、出的波形经过滤波电路进行滤波从而得到光滑的波形曲线，最后经过功率放大器输出。在输出波形的同时，NIOSII处理器会实时对输出信号的电压进行采样，从而实现对输出信号的闭环控制。反馈回路主要由分压电路，有效值检波电路和AD转换电路三部分组成。分压电路将输出信号的电压转换为适合的值(交流量)，检波电路将该交流量转换为直流量送入AD电路进行转换，转武汉理工大学硕士学位论文换后的数字量送给NIOSII处理器进行比对和处理从而及时校正输出信号。关键词：FPGA，谐波叠加，DDS，USB通信AbstractWiththecontinuousd

8、evelopmentofcomputertechnologyarldIllicroelectrollictecnnology,anewsignalgenerator-arbitraryfunctionandharmonicsupe咖sitions1酬generatorhasformed．Thearbitraryfunctionandharmonicsupe啪sitionslgnalgeneratormainlyprovidesvariousknownwaveformsignalsthatneededindetectiontoth

9、esignalanalysisdevicetoverifytheperformanceofthesi酬analysisdevice·Inaddition，withmoreandmorenewcircuitscominuouslv靴锄ngmvariousfield