信号源的设计和制作.pdf

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1、信号源的设计和制作一、任务在给定电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。二、技术指标1．基本要求（1）正弦波信号源1）信号频率：20Hz~20kHz步进调整，步长为5Hz2）频率稳定度：优于10-4（2）脉冲波信号源1）信号频率：20Hz~20kHz步进调整，步长为5Hz2）上升和下降时间：≤1us3）脉冲占空比：2%~98%步进可调，步长为2%（3）上述两个信号源公共要求1）频率可预置2）在负载为600Ω时输出幅度为3V3）完成5位频率的数字显示2．发挥部分（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围100mV~3

2、V，步长为100mV。（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。一、总体方案设计制作一个能产生正弦波和脉冲波信号源。要求信号频率在20Hz~20kHz范围内能程控步进调整，脉冲波的占空比在2%~98%之间能程控步进可调，且性能良好，满足指标。1．方案比较（1）正弦波产生方案一：采用单片函数发生器（8038），8038可同时产生正弦波、脉冲波，方法简单，用D/A转换器的输出来改变调整电压，也可以实现数控调整频率，但步长难以满足要求，且频率稳定度不高。方案二：采用锁相式频率合成器，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，该方案性能良好，但难以

3、达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂，不适于产生低频信号。方案三：采用直接数字频率合成器（DDS），可用硬件或软件实现。即用累加器按频率要求对相应的相位增量进行累加，再以累加相位值作为地址码，取存放于ROM中的波形数据，经D/A转换、滤波即所得需要波形。方法简单，频率稳定度高，易于控制。方案四：采用单片机控制动态生成程序。该方法引入动态编程和吞时钟技术，使用8031便可产生50kHz的正弦波，能达到指标要求。单片机在此不仅是控制器，还是信号发生器，用软件产生正弦波，使硬件开销达到最省。（2）方波的产生方波可由正弦波整形得到，关键是如何控制占空比，对此有几种方案。方案

4、一：由D/A转换器产生占空比相应的电压，将之与正弦信号进行比较就可得到所需占空比方波。但这种方法精度较差，难以达到2%的步进要求。方案二：先把正弦波变换为锯齿波或三角波，然后进行比较。这样一来虽然可以提高精度，但电路复杂，成本高，调试也困难。方案三：采用计数定时方法，先将正弦波变换为方波，再用它的上升沿触发一计时电路，该电路在计时期间输出为高电平，计时终止后输出为低电平，该输出波形即为所需要波形。这种方法计时精度高，成本低。2．实施方案根据以上分析，选用如下方案。（1）正弦波产生800Hz以下的正弦波产生采用软件相位累加DDS方案来实现。800Hz~50kHz的正弦波

5、采用动态生成程序的方法来实现。（2）方波的产生方波由同频率的正弦波产生，采用计数定时方案来实现占空比的步进调整。为提高占空比的精度，采用预分频和择优技术。（（（3）由可编程键盘、显示接口芯片12）由单片机）由RAM626480C32构成动态程序存储器，（内部RAM82C79为构成的键256Byte）、二、硬件系统将盘显示电路，80C32单片机系统是整个硬件系统的核心，它既是协调整机工的/PSEN82C79接用中断方式与6264的/RD80C32，它既占据通信。程序存储器功能键：作的控制器，又是波形数据的产生器。信号源的硬件系统框图如图所示EnterEPROM27C12

6、8、Stop、A、K、和地址锁存器Auto+、。Auto下面将分别介绍各组成单片机系统-，正弦373构成最小系统。8KByte的程序存储器空间，同时又占据（4）由2-4译码8K波/脉冲波Byte部分的功能和实现方法的数据存储器空间。器。74LS139和数字键：0～9GAL16V8组成译码系统复位键：Reset（不由82C79控制）晶振36MHz程序存储器电路。27C128动态程序存储器动态程序存储器62646264吞脉冲吞脉冲GALGAL单片机单片机80C3280C32键盘显示键盘显示82C7982C79方波82C53DAC0808幅度控制DAC0832模拟开关CD4

7、051滤波器波形输出输出驱动NE5532整机系统地址分配如下：27C128：0000H～3FFFH的程序存储空间6264：6000H～7FFFH的程序和数据空间82C53：4000H～5FFFHDAC0832：A000H～BFFFH82C79：E000H～FFFFH正弦波形成电路:D/A这样方波输出就为方波形成电路由比较器转换器将80C320V的或P1LM3115V主振电路产生口送来的数据，进入和计数定时电路构成，DAC083236MHz，变换成阶梯正幅度控制，的时钟信再经驱动后输出。同时考虑到占空比为计数定时电路采用程控计数器弦波，再经滤波器滤波后