序列信号发生器

序列信号发生器的分析与研究摘要信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。

除具有电压输出外，有的还有功率输出。

所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。

另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。

在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号，我们通常把这种串行数字信号叫做序列信号。

而产生序列信号的电路则称为序列信号发生器。

本文主要是通过序列信号发生器的原理、产生方式和分类，以及对电路进行设计仿真等几方面阐述了序列信号发生器分析与研究关键词：序列信号发生器电路仿真移位寄存器目录1、绪论·····················- 1 -1.1、信号发生器的简介：················- 1 -1.1.1、信号发生器简介：················· - 1 -1.1.2、信号发生器的工作原理：·············· - 1 -1.1.3、信号发生器的结构················· - 1 -1.1.4、信号发生器的分类················· - 2 -1.1.5、信号发生器的应用：················ - 2 -2、序列发生器的分析：················- 4 -2.1、序列信号发生器的介绍···············- 4 -2.2、序列信号发生器的工作原理：············- 4 -2.3、序列信号发生器的分类：··············- 4 -2.3.1、移位型序列信号发生器··············· - 4 -2.3.2、计数型序列信号发生器··············· - 5 -3、序列信号发生器的设计···············- 7 -3.1、序列信号发生器的设计：··············- 7 -3.2、序列信号发生器的实现步骤·············- 7 -3.3、器件及相关介绍：················- 13 -3.3.1、所用器件：···················- 13 -3.3.2、所用器件的介绍：················- 13 -4、结论····················- 21 -致谢·····················- 22 -参考资料···················- 23 -1、绪论1.1、信号发生器的简介：1.1.1、信号发生器简介：凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

数字电路与系统东南大学信息科学与工程学院第七章常用时序逻辑电路模块及应用寄存器和移位寄存器计数器序列信号发生器◆在数字系统测试和数字信号传输时，会用到一些串行的周期性数字信号，这种串行的周期性数字信号称为序列信号；◆序列信号是在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号；◆在序列信号的一个周期中，包含的二进制数据位数称为序列长度；◆能产生序列信号的电路称为序列信号发生器；◆序列信号发生器的设计分为两种情况：给定序列信号设计电路；给定序列长度设计电路；给定序列信号设计电路：◆对于给定的序列信号，设计发生器电路一般有两种结构：⏹计数型序列信号发生器；⏹移存型序列信号发生器；（1）计数型序列信号发生器◆计数型序列信号发生器的结构如图：◆计数型序列信号发生器特点是：所产生的序列信号的长度等于计数器的模值，并可根据需要产生一个或多个序列信号；计数型序列信号发生器的设计方法：◆首先构成与序列长度P相同的一个模P计数器；◆选择适当的数据选择器，把要产生的序列按规定的顺序加在数据选择器的数据输入端；◆地址输入端与计数器的输出端适当地连接在一起；◆还可以把输出序列作为计数器的输出，也就是在计数器的基础上增加一个输出函数，输出所需要的序列；例：计数器74161和数据选择器构成一个01100011序列发生器；◆由于序列长度P=8，74161构成模8计数器；◆数据选择器产生序列；◆如图：逻辑图：◆用74161及门电路构成的01010序列信号发生器及状态表◆在这里，Z的输出没有采用最简表达式Q0，是因为如果采用Q0，就会存在100变为101短暂的时刻在输出上出现毛刺（为什么？）（2）移存型序列信号发生器◆移存型序列信号发生器结构如图；◆它是以移位寄存器作为存储器件，移位寄存器的级数n应该满足2n大于等于序列长度；例：用移位寄存器构成的“00010111”序列信号发生器，该序列是左边0先输出，1最后输出。

◆序列信号长度为8，至少应该使用3位移位寄存器；◆我们把移位寄存器的工作状态列出来：序列发生器的状态转移表：例：用移位寄存器构成的“000101”序列信号发生器；◆给定的序列长度为6，因此，移位寄存器的位数应该大于等于3；◆如果选3，列状态转移表如右图所示：◆可以看出，当状态为010时，有两种转移：101和100；◆因此，必须增加移位寄存器的位数，取4；◆状态转移为：◆状态转移表◆逻辑图已知序列长度设计序列信号发生器：◆M序列码发生器是一种反馈移位型结构的电路，它由n位移位寄存器加异或反馈网络组成，其序列长度M＝2n-1；◆只有一个多余状态，即全0状态，所以称为最长线性序列码发生器；◆由于其结构已定型，且反馈函数和连接形式都有一定的规律，因此利用查表的方式就可以设计出M序列码发生器电路；◆部分M序列码的反馈函数F和移位寄存器位数n的对应见下页表；◆给定一个序列信号长度M，根据M＝2n-1求出n；相应的反馈函数F；◆M序列的反馈函数表：例：采用双向移位寄存器74194设计产生M=7的M序列码◆根据M=2n-1，确定n=3；◆再查表可得反馈函数F=Q2⊕Q3；◆在74194中是Q1⊕Q2逻辑图为：逻辑图修改为：7.3 序列信号发生器②利用全0 状态重新置数，从而实现自启动：◆设计M序列码发生器的关键在于查表获得反馈函数，在设计的时候需要注意全0项的处理；◆加全0 校正项和利用全0 状态置数可以保证电路的自启动性。

——Design Sequential Circuits with MSI blocks序列信号发生器：能循环产生一组特定的串行数字序列信号的电路。

序列的长度：序列信号的位数。

如：序列为00011，则序列长度为5。

☐ 使用环形计数器设计 ☐ 使用扭环计数器设计特殊类型1000 0100 001000011101 1110 01111011常用状态图0000 1000 001100011100 111011110111常用状态图序列状态之间很有规律☐ 使用D 触发器设计☐ 使用计数器 + 数据选择器设计； ☐ 用移位寄存器 + 反馈电路设计(逻辑门 or 译码器 or 数据选择器)☐ 用计数器 + PROM 设计任意类型例：用D 触发器设计一个 110100 序列信号发生器时序电路的不同状态对应输出序列中的各位。

S 0 /Y=1 S 1 /Y=1 S 2 /Y=0 S 3 /Y=1S 4 /Y=0S 5 /Y=01. 画状态转换图大体思路：1.实现序列信号一个周期之内的波形2.将此波形循环再现☐序列信号长度为 L ，则取 L 个不同的状态☐每个状态下时序电路的输出就是序列信号中的一位。

方法1：利用D 触发器2. 状态编码S 0 —— 000 , S 3 —— 011 S 1 —— 001 , S 4 —— 100 S 2 —— 010 , S 5 —— 1013. 状态转换真值0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0Q 2Q 1Q 0 Q 2 n+1 Q 1 n+1Q 0n+1Y1 1 0 1 0 04.卡诺图化简D 0=Q 0’D 1=Q 2’Q 1’Q 0+Q 1Q 0’XX11 0 0 1 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2X1 0 1 0 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2XX10 1 0 0 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0Q 2D 2=Q 2Q 0’+Q 1Q 0XX0 1 1 1 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2Y=Q 2’Q 1’+Q 1Q 05. 电路实现(略)6. 检查无关项000001010011100101110111时序电路可以自启动。

序列信号发生器的原理
序列信号发生器是一种用于产生不同形式的序列信号的设备。

它通常由时钟和计数器组成。

首先，时钟信号提供基准频率，它确定了信号的周期。

该频率可以通过调节时钟的振荡器来控制。

接下来，计数器根据时钟信号进行计数，并将计数值转换为相应的输出信号。

计数器通常是一个二进制计数器，它可以产生从0到最大计数值的序列。

在通常的序列信号生成中，我们可以使用计数器的输出进行进一步的处理，以产生所需的信号形式。

例如，我们可以使用逻辑门、数字锁存器、移位寄存器等来操作计数器的输出，以产生更复杂的序列信号。

序列信号生成器可以产生各种形式的序列信号，包括方波、正弦波、三角波、锯齿波等。

通过调节时钟频率、计数器设置和进一步的处理电路，我们可以获得所需的信号频率、振幅和波形。

总之，序列信号发生器是通过时钟和计数器以及进一步的处理电路来生成不同形式的序列信号的设备。

它广泛应用于信号检测、信号分析、通信系统等领域。

序列信号发生器的设计方法及应用实例在现代通信系统中，序列信号发生器是一个非常重要的设备，它能够产生各种类型的信号序列，如随机序列、伪随机序列、码片序列等。

这些信号序列在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中起着至关重要的作用。

在本文中，我将深入探讨序列信号发生器的设计方法及其应用实例，并共享一些个人观点和理解。

1. 序列信号发生器的基本原理序列信号发生器是一种能够产生特定类型的信号序列的设备。

其基本原理是利用特定的算法和逻辑电路来产生所需的信号序列。

在设计序列信号发生器时，首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。

然后根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。

最常见的序列信号发生器包括线性反馈移位寄存器（LFSR）、差分方程序列发生器等。

2. 序列信号发生器的设计方法在设计序列信号发生器时，需要考虑信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标。

一般来说，设计序列信号发生器的方法可以分为以下几个步骤：（1）确定信号类型：首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。

（2）选择算法和电路：根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。

常用的算法包括线性反馈移位寄存器、差分方程序列发生器等。

（3）优化性能指标：优化信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标，以确保生成的序列满足系统的要求。

（4）验证和测试：设计完成后，需要对信号发生器进行验证和测试，确保其生成的信号符合设计要求。

3. 序列信号发生器的应用实例序列信号发生器在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中有着广泛的应用。

以下是一些典型的应用实例：（1）伪随机噪声序列发生器：在数字通信系统中，伪随机噪声序列被广泛用于信道编码、扩频通信以及通信安全等领域。

（2）码片序列发生器：在脉冲调制系统中，码片序列被用于直序扩频通信系统中的扩频码生成。

（3）随机序列发生器：在通信加密领域，随机序列被用于数据加密和解密。

实验八序列信号发生器一、实验目的（1）熟悉掌握EDA软件工具Multisim的仿真测试应用。

（2）熟悉序列信号发生器的工作原理。

（3）熟悉序列信号发生器的设计方法二、实验仪器设备与主要器件试验箱；双踪示波器；稳压电源；函数发生器；74LS160；74ＬＳ１６１；７４ＬＳ２５１；７４ＬＳ１５２和７４ＬＳ１５１。

三、实验原理在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号。

通常把这种串行数字信号叫做序列信号，产生序列信号的电路称为序列发生器。

1、技术性序列信号发生器设计过程分为如下两步：（1）根据序列码的长度P设计模P计数器，状态可以任意。

（2）按计数器的状态转换关系和序列码的要求设计组合输出电路。

由于计数器的状态设置和输出序列没有直接关系，因此这种结构对输出序列的更改比较方便，而且还能够同时产生多组序列码。

2、移位型序列信号发生器移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合反馈电路组成。

组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2n。

四、实验内容（1）用计数器74LS160设计一个7位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路时序图。

用示波器观察电路输出波形。

仿真图：输出波形：（2）设计灯光控制逻辑电路。

要求红绿蓝三种颜色的灯在时钟信号作用下按如表规定的顺序转换状态。

表中，1表示亮，0表示灭。

CP顺序红绿黄0 0 0 01 1 0 02 0 1 03 0 0 14 1 1 15 0 0 16 0 1 07 1 0 08 0 0 0仿真图：（3）用移位寄存器74LS194设计产生移位序列信号为10110的序列信号发生器。

用发光管显示输出序列信号。

画出时序电路图并用示波器观察时序波形。

仿真图：波形图：。

序列信号发生器序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号. 能产生这种信号的逻辑器件就称为序列信号发生器.根据结构不同,它可分为反馈移位型和计数型两种.1 、移位型序列信号发生器 1. 移位型序列信号发生器的组成移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合电路两部分构成，组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n 位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2 n2•移位型序列信号发生器的设计(我序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号.能产生这种信号的逻辑器件就称为序列信号发生器. 根据结构不同,它可分为反馈移位型和计数型两种.1、移位型序列信号发生器1.移位型序列信号发生器的组成移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合电路两部分构成，组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n 位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2n2.移位型序列信号发生器的设计(我们通过例题来说明)例 1. 试设计一个00011101序列信号发生器首先确定移位寄存器的位数,并画出编码状态图, 并找出迁移关系.P=8,因此只需要T454中的三位,按序列信号三位一组去划分(有八中状态),它的转换关系是: 如图(1)再作出T454的操作图：如图(2)由图可见这个电路只进行左移操作，因此可以判定出S0S1的值.最后根据移位寄存器每移位所移动的数码用四选一数据选择器实现SL,它逻辑电路图为：如图(3)通过这个例子我们发现移位型序列信号发生器设计与同步时序电路的设计相象.2、计数型序列信号发生器1.计数型序列信号发生器组成与特点计数型序列信号发生器能产生多组序列信号, 这是移位型发生器所没有的功能. 计数型序列信号发生器是由计数器和组合电路构成的，序列的长度P 就是计数器的模数。

2.计数型序列信号发生器的设计（通过例题来说明）例 1. 设计1101000101 序列信号发生器由于序列长度已经知道P=10,所以先用T214设计一个模10的计数器，再用八选一数据选择器实现序列输出，把计数器的输出端作为数据选择器的地址变量。

实验八序列信号发生器一．实验目的1. 熟悉序列信号发生器的工作原理。

2. 学习序列信号发生器的设计方法。

二．实验器材74LS161 四位十进制加法计数器 74LS00 四2输入与非门 74LS152 8选1数据选择器发光二极管若干三．实验原理在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号。

通常把这种串行数字信号叫做序列信号。

产生序列信号的电路成为序列信号发生器。

序列信号的构成方式有多种，比较简单的方式是用计数器和数据选择器组成。

例如，产生一个8位的序列信号00010111（时间顺序由左到右）既可以用一个八进制计数器和一个8选1数据选择器组成。

如图所示，其中八进制计数器取自74LS161（4位二进制计数器）的低三位，8选1数据选择器采用74LS152。

当CP信号连续不断地加到计数器上，QCQBQA的状态（也为74LS152的地址输入代码）按图中所示的顺序不断循环，D0?D7的状态取反后就循环不断地依次出现在Y输出端。

QCQBQA实验八第1页实验八序列信号发生器由图得到Y的状态0?0?0?1?0?1?1?1S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7若要修改序列信号，只要修改加到的高. 低电平即可，而不需要更改电路结构。

因此，这种序列信号发生器电路即灵活又方便。

四．实验内容1 设计一个七位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路的时序图。

2 设计灯光控制逻辑电路。

要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下按表规定的顺序转换状态。

表中的1表示“亮”，0表示“灭”。

实验八第2页实验八序列信号发生器CP顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 红黄绿 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 03 用74LS160和74LS138产生序列信号实验八第3页实验八序列信号发生器电路图如下：实验八第4页感谢您的阅读，祝您生活愉快。

实验三序列信号发生器与检测器设计
一、实验目的
1．学习一般有限状态机的设计；
2．实现串行序列的设计。

二、设计要求
1．先设计0111010011011010序列信号发生器；
2．再设计一个序列信号检测器，若系统检测到串行序列11010则输出为“1”，否则输出为“0”，并对其进行仿真和硬件测试。

三、实验设备
PC机，Quartu eⅱ软件，实验箱
四、实验原理
1、序列信号发生器
复位信号CLRN。

当CLRN=0时，使CNT=0000，当CLRN=1时，不影响程序运行，每来一个CLK脉冲CNT加一。

2、序列信号检测器
状态转移图：
五、实验步骤(实验程序来源：豆丁文库)
1、信号发生器
1）建立工作库文件夹，输入设计项目VHDL代码，如下：
2）对其进行波形仿真，如下图：
波形分析：由ZOUT项可以得出ZOUT的输出值为0111010011011010，为理想输出值，即信号发生器的程序是对的。

3）将其转换成可调用元件如图：
2、信号检测器
1）建立工作库文件夹，输入设计项目VHDL代码，如下：
3）将其转换成可调用元件如图：
3.序列信号检测器顶层文件
1）调用序列信号发生器和序列信号检测器元件，建立工作库文件夹，输入设计项目原理图如下图：
2）对总体进行波形仿真，如下图：
波形分析：在15个时钟周期内ss有2个1，就代表出现了2个11010信号，实现了信号的检测，达到了预期的检测效果。

4．管脚邦定。

实验8 序列信号发生器实验目的：1.熟悉掌握EDA软件工具Multisim 的仿真测试应用。

2.熟悉序列信号发生器的工作原理。

3.学习序列信号发生器的设计方法。

实验仪器设备与主要器件：实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。

4位十进制加法计数器74LS160;4位二进制加法计数器74LS161。

8选1数据选择器74LS251、74LS152、74LS151。

实验内容：1.用计数器74LS160设计一个7位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路时序图。

用示波器观察电路输出的波形。

实验原理：①先设计计数器。

由于序列长度为7，所以选用74LS160设计一个八进制计数器。

现采用置零法，有效状态为0000~0110,所以LOAD=QCQB 。

②然后设计组合输出电路。

令计数器计数过程中每一状态的输出符合给定序列要求，用8选一数据选择器74LS251.实现逻辑函数，且数据选择器的数据输入端所置数为：D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D70 1 0 0 1 1 1 *实验电路：实验分析：如电路图所示，将计数器的输出QCQBQA作用于数据选择器的地址输入端，于是，每计一个数，数据选择器就输出一个预先置好的数据。

当CP信号持续不断地加到计数器上，QCQBQA的状态（也即74LS251的地址输入代码）按0000~0110的顺序不断循环，对应的输出也不断地循环：0100111实验结果与现象：2.设计灯光控制逻辑电路。

要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下按表2—8—2规定的顺序转换状态。

表中，1表示“亮”，0表示“灭”。

CP顺序红绿黄0 0 0 01 1 0 02 0 1 03 0 0 14 1 1 15 0 0 16 0 1 07 1 0 08 0 0 0实验原理：①先设计计数器。

从表2—8—2可以看出三个序列信号的序列长度为8，所以选用74LS160设计一个八进制计数器。

现采用置零法，有效状态为0000~0111,所以LOAD=QC∙。