第二章 波形发生(现代电子技术与应用).ppt

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1、现代电子技术及应用北京信息科技大学光电信息与通信工程学院1概述正弦波形产生电路函数发生器信号波形的数字产生方法第二章波形发生22.1概述一、波形发生器，也称信号发生器按波形调制类型分为调幅、调相、调频以及脉冲调制等；按频率控制方式分为点频、扫频、程控波形等；按波形种类分为正弦波、三角波、阶梯波、脉冲波以及任意波形等。32.1概述二、波形发生器的设计方法模拟方法。(1)基本模拟器件方法；(2)单片集成波形发生器芯片方法。数字合成方法。DDS，直接数字频率合成（DirectDigitalSynthesis）42.2正弦波产生电路一、正弦波信号发生器的基本工作原理起振条件相位平衡条件1252.2

2、正弦波产生电路二、正弦波信号发生器的电路形式振荡频率1.RC振荡器62.2正弦波产生电路振荡频率2.LC振荡器72.2正弦波产生电路振荡频率2.LC振荡器（续）82.2正弦波产生电路振荡频率为石英晶体标称频率3.石英晶体振荡器92.2正弦波产生电路振荡频率为石英晶体标称频率3.石英晶体振荡器（续）102.3函数发生器输出频率范围为0.1Hz~20MHz。可产生三角波、锯齿波、正弦波、方波和脉冲波。输出波形频率和占空比独立可调。350：1的频率扫描范围。15%~85%可调占空比。输出正弦波失真度为0.75%。内部功能齐全，外围电路简单，使用方便。一、MAX038的性能特点112.3函数发生器

3、MAX038引脚图二、引脚图及原理框图1.引脚图122.3函数发生器引脚功能132.3函数发生器主振荡器为三角波振荡器，同时输出三角波和两相脉冲波。振荡频率由调节电压FADJ、控制电流IIN以及外接电容COSC共同决定。内部正弦成形器将三角波变成正弦波，两相脉冲经比较器变成方波。当A1A0=00时，输出方波；当A1A0=01时，输出三角波；当A1A0=1X时，输出正弦波；2.原理框图142.3函数发生器二、引脚图及原理框图152.3函数发生器当UFADJ=0V时，IIN范围为2-750μA，最佳范围为10-400μA。在IIN端与REF端之间接一电阻RIN，UIIN=0V，三、输出参数调节

4、1.振荡频率调节与计算162.3函数发生器当IIN输入端电流固定，UFADJ≠0V时，可以进一步通过UFADJ调节输出信号的频率。UFADJ的调节范围是-2.4V~2.4V，可使输出频率在（1±70%）f0的范围内调整。振荡频率fx与UFADJ的关系为在FADJ端与REF端之间接一电阻RF，172.3函数发生器当UDADJ=0V时，脉冲占空比DC=50%；当UDADJ在-2.3V到+2.3V之间变化时，脉冲占空比DC在15%到85%之间变化。在DADJ端与REF端之间接一电阻RD，2.脉冲占空比调节182.3函数发生器不使用FADJ的正弦波输出电路四、典型应用192.3函数发生器为了实现输

5、出频率的数字化调节，用一个电压输出型的8位DAC通过一个串联的3.33kΩ电阻接到IIN端。DAC输出电压的范围为0~2.5*255/256V，因此流入到IIN端的电流为0~748μA。2.5V基准电压与1.2MΩ电阻提供2μA的补偿电流，因而流入IIN端的净电流为2μA（DAC输入端为00000000）~750μA（DAC输入端为11111111）。202.4信号波形的数字产生方法一、DDS简介DDS，直接数字频率合成（DirectDigitalSynthesis）。直接数字频率合成是基于全数字技术，利用相位累加原理直接合成所需波形。这种方法不仅可以产生不同频率的正弦波，而且可以控制波形

6、的初始相位。还可以用这种方法产生任意波形信号。与传统的模拟式波形产生法相比，具有相位变换连续、频率转换速度快、频率分辨率高、相位噪声小、易于调整及控制灵活等优点。212.4信号波形的数字产生方法DDS基本框图1.DDS基本原理222.4信号波形的数字产生方法DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个相位寄存器组成，每来一个时钟，相位寄存器以步长M增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0~360o范围的一个相位点，正弦查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，驱动DAC。DAC

7、输出阶梯形波形，经低通(带通)滤波后输出，输出信号波形是正弦波。232.4信号波形的数字产生方法设相位累加器的位宽为2N，以M点为步长，产生的信号fout的频率为：有两种方法可以改变输出信号的频率:1)改变时钟信号fc的频率，可以改变输出信号的频率。2)改变寻址的步长M来改变输出信号的频率。242.4信号波形的数字产生方法能实现任意波形的输出。能达到很高的频率分辨率：2.DDS的技术特点能产生频率范围很宽的信号。一般输出