毕业论文-- 基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计

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1、HUNANUNIVERSITY毕业论文论文题目基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计学生姓名学生学号专业班级测控技术与仪器2班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长湖南大学毕业设计(论文)第31页1绪论1.1课题背景信号发生器是实验教学、科学研究等领域中不可缺少的电子测量仪器之一，主要用于提供各种波形信号。传统的信号发生器有着种类繁多、体积较大、波形种类单一、价格昂贵等缺点，在实际应用中有诸多不便。而虚拟仪器的核心概念是“软件即是仪器”，基于此概念的虚拟信号发生器，用户通过软件，自行定义其界面和功能，一台虚拟信号发生器就可实现多种传统信号发

2、生器的功能。以此看来，这个课题的分析与设计具有一定的现实意义。1.2信号发生器的概述信号发生器又被称为信号源或振荡器，是一种能够为测定电路提供各种频率、波形、噪声系数等电信号的设备。在教学、科研等各个领域都有广泛的应用。如图1.1所示就是实验室常用的一款信号发生器。图1.1信号发生器1.1.1信号发生器的种类湖南大学毕业设计(论文)第31页信号发生器的种类繁多，可以分为通用和专用两大类。通用信号发生器按其输出波形的不同可以分为正弦信号发生器、函数发生器、脉冲波信号发生器和噪声波发生器等。其次，专用信号发生器是专门为了某种特殊的测量目的而研制，其特

3、性受测量对象的要求所制约，如频谱信号发生器、电视信号发生器等。1.1.2信号发生器的应用信号发生器有一个重要功能：信号调制。信号调制是指被调制信号中，幅度、相位或频率变化把低频信息嵌入到高频的载波信号中，得到的信号可以传送从语音、到数据、到视频的任何信号。信号调制可分为模拟调制和数字调制两种，其中模拟调制，如幅度调制(AM)和频率调制(FM)最常用于广播通信中，而数字调制基于两种状态，允许信号表示二进制数据。信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。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）、

4、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、频率或高或低的振荡器。高频、超高频和微波信号发生器已形成标准信号发生器系列，不但实现了固态化，而且出现了合成信号发生器和程控信号发生器等；在频率的范围、精度、稳定度、分辨力以及输出电平的范围、精度、频响、频谱纯度等性能方面，都在不断地提高。带有微处理器的合成高频信号发生器，其频率、输出、调制等的控制已全部键盘化，并有6位数字显示。1.1.3信号发生器的发展信号发生器的发展大致经历了模拟信

5、号发生器、数字信号发生器到虚拟信号发生器三个阶段。40年代出现了用与测试各种接收机的标准信号发生器，此类发生器是模拟电路并以电子管为工艺搭建的，因此其机械结构比较复杂，电路比较简单，功率也比较大，使用相当不便。60湖南大学毕业设计(论文)第31页年代以来，随着晶体管工艺的出现和集成电路的发展，信号发生器有了迅速的发展。这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或者集成电路构成。到了70年代出现了微处理器，硬件和软件的结合，使得信号发生器的精度大大提高，体积也大为缩小，使用更加方便。80年代开始，随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展和

6、进步，极大促进了信号发生器的发展，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，提高了信号测量的准确度、变换速度和精度。数字信号发生器基本原理如图1.1所示。图1.2信号发生器基本原理框图到了90年代，随着虚拟仪器的出现，电子测量仪器也迎来了一场革命。人们可以在计算机中仿真构造仪器，利用软件来实现仪器的各种功能，再辅以相应的硬件设备来完成整个测试系统的构建。信号发生器亦如此，此类信号发生器就叫做虚拟信号发生器。信号发生器的输入和输出连接如图1.2所示。图1.3信号发生器的输入和输出连接湖南大学毕业设计(论文)第31页1.3课题主要任务本次课题利用

7、LabVIEW和NIELVISII实验平台，设计一款虚拟信号发生器，使其具备产生正弦波、方波、三角波、锯齿波和公式波波形，并且实现幅值、频率、相位、偏移量和占空比可调等功能。并且利用NIELVISII实验平台进行数据采集，并将采集到的信号发送给另外设计的一款简易示波器，利用示波器接收信号波形，测量其幅值和频率，并显示波形。湖南大学毕业设计(论文)第31页2虚拟仪器2.1虚拟仪器的概述虚拟仪器技术就是利用高效灵活的软件和高性能的模块化硬件来完成各种测量、测试和自动化的应用。其概念最早在20世纪80年代中期，由美国国家仪器公司（NationalIns

8、truments，NI）提出，进而引发了传统仪器领域的一场重大革命，使得计算机网络技术与仪器技术紧密结合起来，开创了“软件即是仪器”的理