一种基于单片机和FPGA的任意频率信号发生器设计文献综述

《一种基于单片机和FPGA的任意频率信号发生器设计文献综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、文献综述一种基于单片机和FPGA的任意频率信号发生器设计一、前言（说明设计或论文的目的、意义，介绍有关感念）信号发生器是各种测试和实验过程中非常重要的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学研究上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。信号发生器的设计方法多，并且随着科技的进步，其设计技术也越来越进步。方便及精度高的信号发生器在电子技术发展的今天被需要。在一些领域，如军事、航空、交通制造业，在设计完成之后，在现实环境还需要作进一步实验，有些实验的成本很高或者风险性很大，人们不可能长期作实验来判断所设计的产品的可行性和稳定性。我们可以

2、利用一些波形发生器来做这样一些费用高、风险大的实验，通过数字示波器等仪器把波形实时记录下来，通过计算机接口接到信号源，直接下载到设计电路，作更进一步实验验证。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器已经成为测试仪器中至关重要的一类。我国目前信号发生器的种类和性能与国外同类产品存在较大的差距，加紧开发信号发生器有重大意义。二、主题（阐明有关主题的背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述）自20世纪20年代至今，信号发生器实现了从无到有，结构从复杂到简单，功耗上有大到小，发展速度由慢到快的飞跃。如今，各国相关科研人员依旧积极致力于完善信号发生器

3、结构和功能的科研工作中，并将这一技术应用到许多领域。信号发生器在20世纪20年代出现。在信号发生器发展的几十年过程中，信号发生器大致经历了早期信号发生器、标准信号发生器、全晶体管信号发生器、以软件为主的信号发生器、采用数字电路的信号发生器、函数信号发生器这几个阶段。早期信号发生器结构复杂，电路比较简单，但是由于功耗大，因此发展速度较慢。在60年代之前，尽管一些科研人员积极改善信号发生器的结构和功能，但是信号发生器都是以较慢的速度发展，而且输出的波形不稳定。但是从60年代，信号发生器进入了迅速发展阶段。二十世纪60年代至80年代，信号发生器完成了由采用模拟电子技术到采用数字电路的转变。

4、采用模拟电子技术的信号发生器，它的电路结构复杂并且能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等简单的波形。这种信号发生器的输出波形的幅度稳定性差，而造成这个现象的原因是模拟电路的漂移较大。而且模拟器件构成的电路还存在尺寸大、价格昂贵、功耗大、生产较为复杂的波形则电路结构非常复杂。继采用模拟电路的信号发生器之后，以软件为主的信号发生器得到发展。科研人员利用微处理器、模数转换器和数模转换器，使得信号发生器功能扩大。而这个时期的信号发生器也克服了之前信号发生器只能产生简单波形的缺点，人们可以通过它获得比较复杂的波形。这种用软件控制波形的一个最大的缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度

5、决定的。科研人员意识到只有通过改进硬件电路才能根本克服这一个缺点，而通过改进软件程序减少它的执行周期时间或者是提高CPU的时钟周期来提高频率的方法都是有限的。数字化技术在电子测量仪器中的应用在很大程度上得益于现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，数字信号发生器也随着发展。数字信号发生器的出现，使得原来的模拟信号处理逐渐被数字信号处理所代替，而仪器的信号处理能力得到进一步提升，进而提高了信号测量的变换速度、精度和准确度，克服了模拟信号处理的许多缺点。随着数字技术的逐渐成熟，绝大部分的信号发生器用数字电路代替机械驱动。在信号发生器完成由采用模拟电子技术到采用数字电路的转变的同时，DDS

6、产品也成为科研人员研发的焦点。科研人员将DDS技术应用到信号发生器的设计上。专用DDS芯片在DDS技术快速发展中扮演了一个重要角色，它极大地推动了DDS技术的发展。但是专用DDS芯片存在价格昂贵和无法实现用户所需的各种波形输出的缺点，因此它的使用有局限性。20世纪90年代末出现了集中高性能、高性价比的函数信号发生器。国际上一些公司如HP公司、Lecroy公司、Analogic公司都推出了新型的波形发生器。这些波形发生器能产生多种波形，但是依然存在价格昂贵，功能有待完善的缺点。近年来，DDS的最高工作频率以及噪声性能已接近并基本达到锁相频率合成器相当的水平。DDS技术作为先进的信号产生

7、技术广泛应用于通讯、工程控制、雷达、测量分析仪器、软件无线电等领域，为科研和生活带来了便利。AD和Qualcomm等几家公司在近10多年来相继推出了一些DDS专用集成电路，而且这些集成电路性能优良。DDS的优势在于，系统能够在微处理器的控制下，快速调节输出信号的信息（频率、相位和幅度），而且输出的信息准确。除此之外，DDS具有分辨率高、频率切换速度快等特点，它易于智能控制的优点也适合于当今的智能化社会。集成电路工艺的不断发展使得DDS产品的功能愈来愈强大。