电子 文献综述.doc

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1、毕业设计（论文）文献综述数字信号发生器的设计1.前言信号发生器是一个早期就发展起来的测量仪器，在20年代电子设备出现时就产生了，随着通讯和雷达技术的发展40年代出现了主要用于测量各种接收机的标准信号发生器，这使得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。同吋还出现了可以用來测量脉冲屯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，功率比较大，电路比较简单，因此发展的速度就比较慢。直到1964年世界上才出现第一个全晶体管的信号发生器。60年代信号发生器有了迅

2、速的发展，出现了函数信号发生器、它是由分立元件或模拟集成电路构成，电路复杂，能产生几种简单的函数波形。但是模拟元器件的电路存在着尺寸大价格高，功耗大的缺点。如果要发生复杂的信号波形电路的结构就非常的复杂了。到了70年代微处理器的出现，信号发生器就利用这些微处理器。使得它的功能就扩大，产生了比较复杂的波形。随着现代电子，计算机和信号处理等技术的发展。极大的促进了数字技术在电子测量仪器屮的应用。模拟信号被数字信号代替扩充了仪器信号的处理能力。提高了测量标准。F1前的信号发生器的基础就是直接数字合成技

3、术，用于高速存储器做查询表，通过数字形式存入的波形，由高速数/模数转换器产生所需要的波形.现代数字信号发生器是一-种用量最大，品种多的产品，是各种科研生产领域屮不可或缺的测量仪器。数字信号发生器的设计技术有多种。有基于FPGA设计，FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写（现场可编程门阵列）采用DDS（DirectDigitalSynthesizer）（直接数字频率合成器）技术的发生器设计方案。该方案的硬件电路以FPGA为核心器件，辅以D/A转换器、程控放大和人机

4、接口电路构成。他是用可编程器件的产物，DDS频率合成器由于具有频率分辨率高、频率变化速度快、易于实现各种数字调制等优点，因而在数字通信系统屮得到了广泛的应用。伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合,一•种新的信号发生器任意波形发生器应运而生，它可产生由用户定义的任意复杂的波形，因而具有广阔的应用发展前景。林建英等在《数字频率计在综合设计实验教学屮的多方案实现》⑴提出，数字频率计的设计有多种方法。从采用的芯片类型和技术来划分，有五种设计方案：（1）采用通用屮、小规模集成芯片SSI,MSI等纯硬件设

5、计，方法比较繁琐和陈旧；（2）采用单片数字频率计芯片，如TCM7216等专用芯片硬件实现，简单易行，但只有固定的一般功能和通用的基本指标；(3)采用单片机系统设计；(4)采用PLD(包括大规模可编程逻辑器件CPLD(CPLD,ComplexProgrammab1eLogicDevice)/FPGA等)系统设计；(5)采用单片和CPLD/FPGA结合的系统设计等。陈鹏在文章《基于DDS的波形发生器设计》⑵设计波形发生器的方法通常有三种：(1)传统的直接频率合成技术(DS),(2)锁相环式频率合成器

6、(PI丄)，(3)直接数字式频率合成器(DDS)2、关于频率计设计方案的优劣比较通过下而几个具有代表性的例子来了解下各种设计方案的优劣处。2.1、设计方案一张波在《基于FPGA的任意波形发生器的设计与实现》⑶出了这样一种说法，整个系统可分为逻辑控制部分和信号发生部分。逻辑控制部分采用Altera公司提供的8051IP核实现;信号发生部分基于DDS技术采用VHDL语言设计实现。在FPGA内部实现波形发生、低通滤波器、输入控制电路、显示控制电路及幅度控制电路的数字部分;在FPGA外部扩展电路屮实现人

7、机交互界面、D/A转换和程控放大器的模拟部分。基于FPGA的任意波形发生器硬件框图见图2.1键盘=FPGA数控低通80514K扁荡—V滤波器器LED显示1T信号图2.1硬件框图图2.2是DDS的基本结构图，主要由相位累加器、相位调制器、波形ROM和D/八转换器4个部分组成。DDS技术是建立在采样定理基础上的，它首先对需要产生的波形进行采样,将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后再通过查表将数据读出，经过D/A转换器转换成模拟量,把存入的波形重新合成出来。在本设计屮为实现任意波形的输出，80

8、51单片机可以根据用户的选择产生波形数据并将其写入FPGAip的ROM以备调用。图2.2基木结构框图频率字实际上就是相位增量值（二进制编码），作为和位累加器的累加值。相位累加器在每一个参考时钟脉冲输入吋,把频率字累加一次，其输出相应地增加一个步长的相位增量。由于相位累加器的输出连接在ROM的地址线上，因此其输出的改变就相半于进行查表。这样就可把存储在ROM屮的波形采样值（二进制编码）经查找表查出。ROM的输出送到D/A转换器，经D/A转换器转换成模拟量后输出。由于相位累加器字长的限制相位累加器累