任意波形发生器的电路设计与实现

基于DDS技术的任意波形发生器的设计1.设计思路信号发生器广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。

是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。

本设计研究的信号发生器的基本思路是：基于DDS芯片AD9850基础的任意波形发生器。

系统是基于AD9850芯片产生的波形。

它是由相位累加器、正弦查询表、D/A转换器组成的集成芯片。

其中相位累加器的位数N=32位，寻址RAM用14位，舍去18位，采用高速10位数模转换，DDS的时钟频率为125MHz，输出信号频率分辨率可达0.0291Hz；系统的微处理器采用8051，外围电路主要是接口电路、调幅电路、滤波电路和积分电路的设计。

同时还包括键盘接口。

系统的软件主要是启动和初始化8051，然后处理键盘输入的频率控制字和相位控制字，并将其转换为32位的二进制数的控制字，最后并行递交给AD9850并启动AD9850，让它实现从正弦查询表中取数产生波形再输出。

2.方案设计2.1 DDS的基本原理1971年，美国学者J. Tierncy, C. M. Rader和B. Gold提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。

限于当时的技术和器件水平，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。

近20年间，随着技术和器件水平的提高，一种新的频率合成技术——直接数字合成频率合成（DDS）得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。

DDS基本原理图如图1所示，DDS由相位累加器，只读存储器，数模转换器DAC及低通滤波器组成。

以合成正弦波为例，幅值表ROM中存有正弦波的幅值码，相位累加器在时钟f c的触发下，对频率控制字K进行累加，相位累加器输出的相位序列（即相码）作为地址去寻址ROM，得到一系列离散的幅度编码（即幅码）。

波形发生器的设计实验报告波形发生器是一种用于产生各种波形信号的仪器或设备。

它常常被用于电子实验、通信系统测试、音频设备校准等领域。

本文将介绍波形发生器的设计实验，并探讨其原理和应用。

波形发生器的设计实验主要包括以下几个方面：电路设计、元件选择、参数调整和信号输出。

首先，我们需要设计一个合适的电路来产生所需的波形。

常见的波形包括正弦波、方波、三角波等。

根据不同的波形要求，我们可以选择适当的电路结构和元件组成。

例如，正弦波可以通过RC电路或LC电路实现，方波可以通过比较器电路和计数器电路实现，三角波可以通过积分电路实现。

在元件选择方面，我们需要根据设计要求来选择合适的电阻、电容、电感等元件。

这些元件的数值和质量对波形发生器的性能和稳定性起着重要的影响。

因此，我们需要仔细考虑每个元件的参数，并选择合适的品牌和型号。

参数调整是波形发生器设计实验中的关键步骤之一。

我们需要根据设计要求来调整电路中各个元件的数值和工作状态，以确保所产生的波形符合要求。

参数调整需要依靠实验数据和仪器测量结果来进行，同时也需要运用一定的电路分析和计算方法。

信号输出是波形发生器设计实验的最终目标。

在设计过程中，我们需要确保所产生的波形信号能够正确输出，并具有稳定性和准确性。

为了实现这一目标，我们可以使用示波器等仪器来对输出信号进行检测和分析，并根据需要进行调整和优化。

波形发生器具有广泛的应用领域。

在电子实验中，波形发生器常常被用于产生各种测试信号，用于测试和验证电路的性能和功能。

在通信系统测试中，波形发生器可以产生各种模拟信号，用于测试和校准通信设备。

在音频设备校准中，波形发生器可以产生各种音频信号，用于校准音频设备的频率响应和失真特性。

波形发生器的设计实验是一个涉及电路设计、元件选择、参数调整和信号输出的复杂过程。

在实验中，我们需要仔细考虑每个步骤的要求，并根据实际情况进行调整和优化。

通过合理的设计和实验验证，我们可以获得稳定、准确的波形信号，满足各种应用需求。

任意波形发生器设计一、设计目标和需求分析在进行任意波形发生器设计之前，首先需要明确设计目标和需求。

根据实际应用需求，我们需要设计一种具有以下特点的任意波形发生器：1.多种波形形状：能够产生包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形形状的输出信号。

2.高精度输出：能够提供稳定、精确的波形输出，满足对波形频率、幅度、相位等参数的要求。

3.宽频率范围：能够在较宽的频率范围内产生波形信号，适应不同应用场景的需求。

4.灵活性和操作便捷：具备灵活的参数调节和操作界面，方便用户配置所需波形信号。

二、电路设计和构成基于以上需求，我们可以采用数字/模拟混合电路来设计任意波形发生器。

整体电路结构包括信号发生器、波形调节电路、滤波器、放大器和输出接口等几大部分。

1.信号发生器：信号发生器是生成基本信号的核心部分。

可以采用数字逻辑电路，通过编程控制产生不同形状的基本波形，例如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

可以使用存储器来存储基本波形的采样点，并通过数字模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号。

2.波形调节电路：波形调节电路用于调整波形的频率、幅度和相位等参数。

通过调整振荡电路中的电阻、电容或电感等元件，实现对基本波形的变换和调节。

可以设计多种电路模块来完成这一任务，例如可变电容二极管电路、可调电阻电路等。

3.滤波器：滤波器用于对产生的波形信号进行滤波处理，除去高频或低频的杂散分量，保留所需频率范围内的信号。

可以采用各种类型的滤波器电路，例如RC滤波器、有源滤波器或数字滤波器等。

4.放大器：放大器用于增强波形信号的幅度，确保输出的信号具备足够的驱动能力，可以驱动接收端电路。

可以采用运放等放大电路，根据需要选择合适的增益。

5.输出接口：输出接口用于将产生的波形信号输出给外部设备。

可以设计多种类型的输出接口，例如模拟输出接口（BNC接口）、数字输出接口（USB接口）等，方便用户接入不同类型的设备。

三、实现方法和关键技术在设计任意波形发生器时，需要考虑以下关键技术和实现方法：1.数字信号处理技术：通过数字信号处理技术，实现对基本波形的生成、存储和输出。

2008级计算机科学与技术专业微机接口课程设计报告2010-2011学年第一学期项目名称：任意波形发生器姓名：_ 学号：成绩：姓名：学号：成绩：指导教师：一、设计：1、设计说明：利用实验仪上的数模转换器DAC0832，将程序中的一组波形的数据转换为电压的变化曲线，并用示波器测量模数转换器的输出端,观察生成的波形2、设计目标：设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节3、实验电路图：4、设计内容： （1）主程序（2）子程序：方波程序、正弦波程序、锯齿波、三角波、键盘扫描与处理 各模块的流程图如下：A 、 主程序和键盘扫描流程：B 、 三角波、方波、正弦波、锯齿波解析如下：三角波的产生较为简单，因为它的上升沿遵循数据加1的规律。

下降沿则按数据减1的规律产生。

所以在波形的上升沿只要判断上一次的数据是否为最大值FFH ，如果不是最大值，将原数据加1输出；而在波形的下降沿只要判断上一次数据是否为0，如果不是0，则将原数据减1即可 方波只有两个值，可以采用两个极端值0和FFH正弦波使用查表法产生查表法是事先将正弦波的数据计算出来，列表放在程序中，运行时直接调取数据锯齿波与三角波类似，只是下降时直接降至0即可。

各流程图如下：延时N主程序处理流程 键盘扫描流程二、程序模块代码： .model small .stack;***********定义8255有关参数****************** addrA EQU 200h addrB EQU 201h addrC EQU 202h CTRL EQU 203h addrDA EQU 208h;*******************定义8279有关的参数*******************方波流程三角波流程锯齿波流程Z8279 EQU 212H ; 8279的控制口地址D8279 EQU 210H ; 8279的数据口地址LEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示外部译码八位显示（8279的控制字）LEDFEQ EQU 38H ;8279 扫描频率;*************以上参数写在主程序开头*****************.codestart:mov al,90h ;方式0，A口输入，B、C口输出mov dx,CTRLout dx,almov ax,csmov ds,axcall CSH8279 ;调用子程序CSH8279call SMXS ;调用子程序SMXSs:call KeyPress;调用子程序keyscanmov di,offset KeyNummov si,offset XSDATAmov al,[di] ;波形号mov [si+6],almov al,[di+1] ;暂存值mov [si],almov al,[di+2] ;幅度mov [si+3],alcall SMXSmov di,offset KeyNummov al,[di]cmp al,1jne C1call A1 ;跳转到方波jmp s ;无条件跳转sC1:cmp al,2jne C2call A2 ;跳转到锯齿波jmp sC2:cmp al,3jne C3call A3 ;跳转到三角波jmp sC3:cmp al,4jne C4call A4 ;跳转到正弦波C4:jmp smov ah,4chint 21hKeyNum DB 0,0,0 ;波形参数,第一个为波形号，第二个为暂存值,第三个为幅度参数DMBIAO DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H DB 5EH,79H,71H,00h ;段码表，1亮，0灭，可以根据需要再设计显示字符;段中已有的显示字符是0--F和全灭。

DDS任意波形发生器的设计与实现DDS任意波形发生器的设计与实现近年来，随着电子技术的飞速发展，任意波形发生器在信号发生、测试、测量等领域扮演着重要的角色。

而Direct Digital Synthesis（DDS）任意波形发生器作为一种数字信号处理技术，由于其高精度、低失真、灵活性强等优点，成为了目前最为常用的任意波形发生器技术之一。

DDS任意波形发生器工作原理基于数字信号处理与相位累加器。

其主要组成部分包括振荡器、相位累加器、数字控制模块和DAC（数模转换器）模块。

其中，相位累加器用于产生一个累加的相位值，该相位值会被数字控制模块处理后再输入DAC模块进行数模转换，并输出到外部电路。

而该外部电路连接到输出端口，可以控制输出的幅值以及频率，从而生成所需的任意波形。

在DDS任意波形发生器的设计与实现过程中，需要考虑多个关键因素。

首先，选择合适的振荡器型号以及参考时钟。

振荡器的质量和稳定性直接影响到输出信号的频率稳定性。

而参考时钟的准确性则决定了相位累加器的性能。

其次，在相位累加器的设计中，需要合理选择累加的相位步进值以及相位累加位数。

过大的步进值可能导致相位分辨率降低，而过小的步进值会增加累加器的位数，增加系统的复杂度。

另外，数字控制模块的设计需要考虑到输入的频率、相位和幅度的变化。

最后，需要合理选择DAC模块以及输出电路，以确保输出信号的质量和稳定性。

在实际实现过程中，可以使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为主要硬件实现平台，并利用VHDL（VHSIC Hardware Description Language）进行硬件描述，从而构建DDS任意波形发生器。

FPGA的高度灵活性使得其适用于DDS任意波形发生器的实现，并且其可重构的特点使得系统可以根据需要进行扩展和改进。

在软件方面，可以使用C语言编写相应的控制程序，以实现对DDS任意波形发生器的控制和调节。

波形发生器电路设计与制作波形发生器电路设计与制作是电子技术中非常重要的一部分。

波形发生器主要用于产生各种类型的电子信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等，广泛应用于实验室、电子产品测试和各种电子系统中。

在这篇文章中，我们将介绍波形发生器电路的设计与制作过程。

接下来，我们需要选择合适的电子元件来实现波形发生器电路。

根据波形类型的不同，我们需要选择不同的电子元件。

例如，要产生正弦波，可以使用一个运放芯片和一组电阻、电容来实现。

在电路设计过程中，我们需要考虑一些重要的因素，如频率稳定性、波形失真、输出幅度等。

频率稳定性是指波形发生器电路产生的波形频率在一定范围内保持稳定。

为了提高频率稳定性，我们可以使用一个稳压电源和一个精度较高的电容。

波形失真是指波形发生器产生的波形与理想的波形之间的偏差。

为了减小波形失真，我们可以使用滤波电路对波形进行滤波处理。

输出幅度是指波形发生器输出的信号的幅度大小。

为了调整输出幅度，可以使用电阻分压电路或放大电路。

在电路设计完成后，我们可以进行电路调试和测试。

首先，我们需要验证电路的基本功能，即产生所需的波形类型。

然后，可以使用示波器和频谱分析仪等测试设备，对波形发生器电路进行性能测试。

电路制作是波形发生器电路设计的最后一步。

在制作电路时，我们需要选取合适的电子元件和电路板，并按照电路设计图进行布线和焊接。

制作完成后，我们需要进行电路测试和性能调试。

综上所述，波形发生器电路设计与制作是一项繁琐的工作，但在电子技术中具有广泛应用。

通过合理选择电子元件、合理设计电路和仔细调试电路，我们可以获得高质量的波形发生器电路。

希望通过本文的介绍，读者能够对波形发生器电路的设计与制作有所了解。

苏州市职业大学课程设计说明书名称任意波形产生电路设计2012年6月11日至2011年6月15日共1 周院系电子信息工程系班级10通信2姓名汪系主任张红兵教研室主任范海建指导教师陶志福目录第一章：绪论 (3)1.1概述EDA技术 (3)1.1.1 EDA技术的应用 (3)1.2数字通信系统模型简述 (4)1.2.1 DDS优点 (4)1.2.2 基于DDS技术的任意波形发生器 (4)第二章：设计要求 (6)2. 1 设计流程图 (6)2.2电路模块组成原理图 (6)第三章：系统的设计 (8)3.1设计要求 (8)3.2设计思路 (8)3.3设计流程 (9)3.4设计步骤及程序 (9)3.5硬件实现及调试结果 (16)第四章：课程设计总结 (18)参考文献 (18)第一章：绪论1.1概述EDA技术EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。

包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

26实验室研究与探索LABO RA TO R Y R ESEA RCH AND EXPLO RA T I ON1999年　第5期・实验教学・数字电路综合实验——频率可调的任意波形发生器的设计及实现徐小凤,　江一山(常州技术师范学院电子系,江苏常州市213001)摘　要:介绍了数字电路综合实验“频率可调的任意波形发生器”的设计方案及实验方法。

该实验涉及到数字电路课程的逻辑电路、存贮器、定时器、数模转换等内容,有利于提高学生分析问题的能力和动手能力。

关键词:数字电路;设计原理;实践能力C om p re he ns ive Expe ri m e nt ofD ig ita l C ircuit ——D e s ign a nd Re a liza tion of Ad jus ta b le F re que ncy 2Ra ndom W a ve s G e ne ra to rX U X iao 2f eng J IA N G Y i 2shan(Changzhou T eachers Co llege of T echno logy ,Changzhou ,213001,Ch ina )Abstract :T h is article in troduced the design and realizati on of the com p rehen sive exp eri m en t of digital circu it ——adju stab le frequency 2random w aves generato r .It is concerned w ith logic circu it 、m em o ry 、ti m er 、D A converter of digital circu it cou rse ,and is favou rab le to i m p rove studen t’s ab ility in analysing p rob lem s and p ractice .Key words :digital circu it ;design p rinci p le ;p ractising ab ility收稿日期:1999201221 “脉冲与数字电路”是电子类专业的一门基础课。

目录第一章绪论- 1 -1 绪论………………………………...- 1 -第二章设计方案- 1 -2.1 方案………………………………- 1 - 2.2方框图…………………………….- 2 - 2.3工作过程………………………….- 2 -第三章波形发生器的基本原理- 2 -3.1 波形发生器的组成………………- 2 - 3.2 正弦波发生器……………………- 2 - 3.3 方波发生器………………………- 4 - 3.4 三角波发生器……………………- 6 - 3.5 直流稳压电源……………………- 8 - 第四章波形发生器的整体电路设计- 10-4.1 整体电路………………………..- 10 - 4.2 原理……………………………..- 11 -参考文献- 11 -附录：器件清单- 11 -第一章绪论1 绪论函数信号发生器是一种能够产生多种波形，通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

信号发生器采用模拟电子技术，由分立元件构成振荡电路和整形电路，产生各种波形，这种信号发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。

一般的传统发生器都是采用的谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需频率。

但也可以根据频率合成技术来获得所需频率。

利用频率合成技术制成的信号发生器，被称为合成信号发生器。

随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。

它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。

实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

在测试与测量技术过程中，常用到已知函数波形的数字化生成，它在许多与测量有关的领域有着不可替代的作用。

例如，数字化仿真，常被用于算法研究、模型研究、系统辨识或以蒙特卡罗法搜索模型与算法。

任意波形发生器出现以后，给人们提供的不仅是一个通用的基础技术平台，而是在人们面前打开了通往无限宽广空间的一扇门，使得人们对于信号波形的掌握与应用再也不必局限于简单的正弦波、方波等几种有限的波形了，它可以按照人们提供的测量序列产生出几乎任意形状的连续波形信号。

任意波形发生器的电路设计与实现的开题报告一、研究背景及意义任意波形发生器是一种电子仪器，可以产生各种波形，如正弦波、方波、三角波、脉冲波等，并且可以通过数学公式或者外部输入的数据产生任意的波形。

任意波形发生器已经成为电子测量、信号调制、通信系统等领域中不可或缺的工具。

而在传统的任意波形发生器中，需要通过数字信号处理器（DSP）或者专用处理器来实现波形生成，因此成本较高，同时在精度、速度等方面也有一定的限制。

因此，对于普通消费者或者中小企业来说，高成本的任意波形发生器可能并不适用。

在此背景下，有必要开发一款低成本、易于实现、精度高、速度快的任意波形发生器，以满足市场需求。

二、研究内容与方法本研究拟设计一种基于FPGA的任意波形发生器，主要研究内容包括以下几个方面：1.波形生成算法的设计与实现：通过选取合适的波形生成算法，实现任意波形的生成，同时考虑波形的精度与速度。

2.FPGA的选型与硬件设计：选取合适的FPGA芯片，并进行硬件电路设计，实现波形生成算法的硬件实现。

3.软件控制程序的设计：通过编写控制程序，实现对FPGA的控制，包括波形生成参数的设置、外部信号输入的处理等。

4.性能测试与优化：对设计的任意波形发生器进行性能测试，包括波形精度、生成速度、资源占用等，不断优化设计，达到最佳性能。

本研究将采用文献调研、理论分析、仿真实验等方法，对任意波形发生器的设计与实现进行深入研究。

三、研究目标与意义1.设计一款低成本、易于实现、精度高、速度快的任意波形发生器，满足市场需求。

2.实现波形生成算法的硬件实现，提高波形生成速度和精度。

3.通过对任意波形发生器的设计与实现，对FPGA技术及数字信号处理技术进行深入研究，并提高自身的技术水平。

四、研究进展与计划目前已经进行了部分文献调研和FPGA的初步实验，初步确定了设计方案。

未来的研究计划如下：1.进一步开展文献调研，深入了解任意波形发生器的相关技术。

2.设计并实现波形生成算法，并进行仿真实验。