毕业设计（论文）-数显多波形信号发生器设计

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1、2002级专科毕业设计论文第32页共32页1绪论电子学兴起于本世纪30-40年代，1873年麦克斯维提出了电磁波学说，为无线电技术的发展奠定了理论基础。20年代中期以后，由于晶体管技术和集成电路技术的飞速发展。电子技术已经成为当今科学技术领域最活跃，影响最广泛的学科之一。电子技术在促进国防建设、科学技术研究、工农业生产、第三产业发展、提高人类居住和生活质量等方面发挥了极其重要的作用。之后由于电子信息业的迅速发展，其应用几乎设计人类生活的一切领域，因此电子学的广泛性、快速性、多样性的发展，不能不认为这是它的特点之一。当今以集成电路和微处理器为中心的微电子技术使电子产品的更新变得

2、很快。可以说电子学的迅速发展为现代信息社会的发展打下了坚实的基础，并将更进一步地推动信息化社会的发展。电子信息产业与电子科学技术在当今已与经济建设、社会建设、国防建设息息相关的极其重要的因素。当今世界处于电子信息时代。电子信息产业日新月异地高速发展，世界电子信息产业全面完成了向微电子化的过渡。有人预言，现代技术的巨大推动力，将推动社会永久的繁荣。在这方面，信息电子技术的作用尤其突出。社会正向信息社会、知识社会、网络社会发展。俯瞰世界，我们看到了信息电子科学技术的发展；同时也听到了关于经济发展与人类未来的许多讨论，诸如“无限制经济发展”、“长期经济繁荣”；更观察到众多实际的社会

3、现象，诸如：各国实行经济开放、企业全球化、世界市场重组。可以说，这些经济现象的出现，无一不同电子信息技术的突飞猛进密切相关。人们在展望科技、经济与社会的未来发展时，重视信息电子领域的三大法则，即穆尔法则（微处理器的能力每18个月翻一翻）、梅特卡夫法则（网络价值等于网络节点数的平方）和盖茨法则（点子、创新与竞争）。人类经济社会发展对电子信息技术的依赖空前增强。2002级专科毕业设计论文第32页共32页2基础知识的介绍本课题设计的数显多波形信号源主要是由数显频率计和信号发生器的电路组合而成。因此有必要在这里介绍一下数显频率计和信号发生器的一些相关性的基础知识，以便对课题设计有更深

4、刻的认识。2.1认识信号发生器信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phaseJitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。　　谈及模拟式函数信号源，结构图如图2－1所示：图2-1这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管

5、所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波。　　而三角波是如何产生的，公式如下：　　　　2002级专科毕业设计论文第32页共32页换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如图2-2所示：图2-2当I1=I2时，即可产生对称的三角波，如果I1>>I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1<

6、，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。　　而在占空比调整上的设计有下列两种思路：　　1、频率（周期）不变，脉宽改变，其方法如下：图2-3改变电平的幅度（如图2－3所示），亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来做模数（A/D）转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。　　2002级专科毕业设计论文第32页共32页2、占空比变，频率跟着改变，其方法

7、如下：图2-4将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定如图2－4所示（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。　　这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。　　以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。2.2认识数字频率计　　数字频率计是用数字显示被测信号频率的一种仪器，被测信号可以是正弦信号、方波或尖脉冲信号等。此外，若配以适当的传感器还可以对许多的物理量进行测量，如机械振动