电子电工实验报告罗望扬

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1、信息科学与工穆学陰电子电工课设实验报告题目：频率步进的数字正弦波信号源设计姓名：罗望扬专业班级：电子信息工程1201学号：0909120922指导老师：陈明义完成时间：2014年7月15日目录☆前言3☆设计概述6☆概要设计6☆各单元电路详细设计8☆电路安装与调试14☆心得体会16☆附件：元器件清单16☆参考文献18☆前言「选题背景信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。函数发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。[1].信号发生器是一种悠久

2、的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，电路比较简单，但功耗比较大，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。[2].自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器,这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三

3、角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。[1]•自从70年代为处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是釆用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期，但这些办法是有

4、限的，根本的办法还是要改进硬件电路[15]。到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了函数波形发牛器的发展。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器

5、，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。2.设计任务设计一个简单的DDS正弦波信号发生器，由开关控制，每按一次开关，频率增加100HZ,具体要求如下:输岀信号的频率范围为100HZ-900HZ,步进为lOOHZo要求输出信号无明显失真3.可选方案方案一：采用传统的直接频率合成DS技术。这种方法能快速频率变换，具有低相位噪声等优点。但分离元件设计结构复杂，体积庞大,成

6、本高，产生过多的杂散分量，不易于控制。方案二：采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器Vco的输出频率锁定在所需频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好的选择所需频率信号，抑制杂散分量，并且省去大量的滤波器。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长，而且正弦波的幅度，频率和相位都很难控制。方案三：采用直接数字频率合成技术(DirectDigitalFrequencySynthesis),相位累加器(PA),正弦波查找表(即存放在只读存储器(ROM)中的相位码/幅度码转换表)，数字/模拟转换器(DAC)，低通滤波器(LPF)

7、组成。参考频率源是一个高稳定度的有源晶振，其输出信号为DDS合成频率的基准频率，保证DDS中的各部件同步工作，用频率控制字Few来控制相位累加器的累加次数，从而改变输出频率£0的高低。DDS具有相对频带宽很宽，频率转换时间短，频率分辨高（最小值为0.042Hz）等优点,DDS系列芯片全数字化结构高度集成，输出频率相位和频率连续，频率和相位及幅度均可实现程控，符合题目设计要求。☆设计概述1.DDS的基本原理DDS技术是一种把一系列数字量形式的信号通过DAC转换成模拟量形式的信号合成技术。目前使用最广泛的…种DDS方式是利用高速存储器作查找表，然后通过高