信号发生器设计论文.doc

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1、编号：H乙9905滨州学院竞赛题目：信号发生器（H题）参赛学生及专业：应用电子技术软件技术应用电子技术张超高勇张乾宗赛前指导教师：王忠林、李卫兵、杜玉杰、时宝国参赛学校：滨州学院2007年9月6日信号发生器摘要木设计以SPCE061A单片机为中心控制系统，由输入模块、液晶显示模块、波形产生模块、幅度放大模块电路组成。采用DDS专用芯片AD9834产生正弦波、方波、三角波等波形，经可编程放大器AD603放大后输出，输入在单片机的控制下，经D/A转换后控制AD9834产生波形的类型,波形的幅值、类型、频率

2、和步进值在单片机的控制下由液晶显示。—、系统方案1、信号发生部分方案一：采用单片丿玉控函数发生器，如MAX038oMAX038可以方便地产生频率（0.lHz、20MHz）可变的正弦波、方波、三角波及实现数控频率调整。但是，其输出频率的稳定度低，频率的步长控制难以达到理想的结果。方案二：采用DDS波形发生技术，采用FPGA和单片机相结和的方式实现频率控制，由于本信号源只产生三种常见波形，不需要大规模的FPGAO方案三：采用专用的DDS芯片，因为AD9834可以直接产生正弦波等常见波形用单片机的控制字可以

3、方便地进行控制输出不同的波形，故本方案采用DDS专用芯片AD9834来实现。2、信号输出部分劳案一：采用单一增的电压放大电路，要改变放大倍数吋，则需采用切换外部电阻的方式，这种方式每一种增益都需要一套不同的电阻，因此只能有有限的几种增益，电路结构和切换过程都较复杂，血且切换速度慢，使用也不方便，切换不同的电阻还可能使放大器的输入阻抗发生变化，从而影响精度。方案二：采用可编程的放大器AD603,AD603是一种低噪声且由电压控制的增益放大器。提供精确的、可由管脚选择的增益，且是线性变化的，在温度和电源电

4、压变化时有很高的稳定性，完全可以满足本方案的要求。3、显小部分方案一：数码管显示，由于本题要求实吋显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值等，而数码管不能显示字符。方案二：LED点阵显示，LED点阵显示虽然能显示字符和数字，但显示效果不好，且不易编程。方案三：LCD液晶显；

5、DS专用芯片AD9834产生正弦波、方波和三角波，可编程控制放大器AD603控制幅度输出，串口液晶显示，键盘并口控制输入，其系统如图1所示。图iAD98342、各模块具体实现原理分析和说明（1）波形产生模块DDS基本原理：正弦波形一个周期离散样点的幅值数字量存于ROM（或RAM）屮，按一•定的地址间隔（和位增量）读出，由D/A转换成模拟正弦信号，经过低通滤波，滤除D/A带来的小台阶和数字电路产生的毛刺，即可获得所需要的正弦信号。八D9834可以产生正弦波、三角波、方波，输出幅度为0.5VOAD9834

6、内部的相位累加器的字宽为32位，SIN函数表有4096样点值，因此32位的相位累加器输出仅截取12位H］于查表。SCLKSDATAFSYNCaCOMPp

7、

8、SCLK14SDATAHRESETII9ToFSADJUSTC24104输入里控制U4丄C2占AD9S34

9、1042R"I.2VRECT八、GLEGXDGXI)IKIAN

10、D9834有2个频率寄存器和4个相位寄存器，通过控制码实现频率和波形的切换。单片机通过SPI总线向片内各个寄存器写入控制字，控制DDS的输出信号,其屮频率寄存器存储相位增量信息，他用于决定输出频率。AD9834的外

11、韦

12、电路如图2所示。（2）幅度控制模块AD603是AD公司推岀的一种低噪声且由电压控制的增益放大器。它提供精确的、可由管脚选择的增益，它的增益是线性变化的，且在温度和电源电压变化时有很高的稳定性，增益变化的范围40dB,增益控制转换比例25mV/dB,响应速度为40dB,变化范围所需吋间小

13、于1usoAD603内部包含一个七级R-2R梯形网络组成的OdB到-42.14dB的可变衰减器和一个固定增益的放人器，此固定增益放人器的增益可通过外接不同反馈网络的方式改变，以选择AD603不同的增益变化范围。AD603程控放大电路的外围电路如图3所示。图3(3)频率选择模块振荡源采用了一个1MHz和30MHz的有源晶振，分别用于产生低档频率(10Hz〜lKHz)和高档频率(lKHz〜1MHz)。其电路如图4所示。■=■PbwodCti>*s(al-=■