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脉冲信号发生器的工作原理脉冲信号发生器是一种电子仪器，用于产生具有特定频率、幅度和占空比的脉冲信号。
它在电子实验、通信系统测试、数字电路设计等领域中广泛应用。
本文将从脉冲信号发生器的工作原理角度进行介绍。
脉冲信号发生器的工作原理可以简单描述为：通过内部电路产生一个稳定的基准信号，然后经过一系列的频率、幅度和占空比调节电路进行处理，最终输出所需的脉冲信号。
脉冲信号发生器的核心是稳定的基准信号。
这个基准信号可以是一个固定频率的正弦波，也可以是一个矩形波。
通常采用的是石英晶体振荡器作为基准信号源，因为石英晶体具有稳定性好、可靠性高的特点。
接下来，基准信号经过分频电路进行频率调节。
分频电路是由计数器和比较器构成的。
计数器用于计数基准信号的周期数，而比较器则根据设定的分频系数将计数器的输出与基准信号进行比较。
当计数器的输出与比较器的输出相等时，比较器将产生一个脉冲信号，作为分频电路的输出。
通过调节计数器的初值和分频系数，可以得到不同频率的脉冲信号。
然后，经过幅度调节电路对信号幅度进行调节。
幅度调节电路通常由放大器、可变电阻和反馈网络组成。
放大器用于放大基准信号的幅度，可变电阻用于调节放大倍数，而反馈网络则使得输出信号与输入信号保持一致。
通过调节可变电阻的阻值，可以得到不同幅度的脉冲信号。
经过占空比调节电路对信号的占空比进行调节。
占空比调节电路通常由可变电阻和比较器构成。
可变电阻用于调节比较器的阈值电平，而比较器则根据输入信号与阈值电平的关系产生输出。
通过调节可变电阻的阻值，可以改变比较器的阈值电平，从而实现不同占空比的脉冲信号。
除了以上核心部分外，脉冲信号发生器还可以配备其他功能模块，例如触发源、同步信号源、外部调制等。
触发源用于触发脉冲信号的开始，同步信号源用于将脉冲信号与其他信号同步，而外部调制模块则可以对脉冲信号进行调制，实现更复杂的波形输出。
脉冲信号发生器通过内部的基准信号源、分频电路、幅度调节电路和占空比调节电路等部分的协同工作，可以产生具有特定频率、幅度和占空比的脉冲信号。
脉冲信号发生器摘要：本实验是采用fpga方式基于Alter Cyclone2 EP2C5T144C8的简易脉冲信号发生器，可以实现输出一路周期1us到10ms，脉冲宽度：0.1us到周期-0.1us,时间分辨率为0.1us的脉冲信号，并且还能输出一路正弦信号（与脉冲信号同时输出）。
输出模式可分为连续触发和单次手动可预置数（0~9）触发，具有周期、脉宽、触发数等显示功能。
采用fpga计数实现的电路简化了电路结构并提高了射击精度，降低了电路功耗和资源成本。
关键词：FPGA；脉冲信号发生器；矩形脉冲；正弦信号；1 方案设计与比较脉冲信号产生方案：方案一、采用专用DDS芯片的技术方案：目前已有多种专用DDS集成芯片可用，采用专用芯片可大大简化系统硬件制作难度，部数字信号抖动小，输出信号指标高；但专用芯片控制方式比较固定，最大的缺点是进行脉宽控制，测量困难，无法进行外同步，不满足设计要求。
方案二、单片机法。
利用单片机实现矩形脉冲，可以较方案以更简化外围硬件，节约成本，并且也可以实现灵活控制、能产生任意波形的信号发生器。
但是单片机的部时钟一般是小于25Mhz，速度上无法满足设计要求，通过单片机产生脉冲至少需要三条指令，所需时间大于所要求的精度要求，故不可取。
方案二：FPGA法。
利用了可编程逻辑器件的灵活性且资源丰富的特点，通过Quartus 软件的设计编写，实现脉冲信号的产生及数控，并下载到试验箱中，这种方案电路简单、响应速度快、精度高、稳定性好故采用此种方案。
2 理论分析与计算脉冲信号产生原理：输入量周期和脉宽，结合时钟频率，转换成两个计数器的容量，用来对周期和高电平的计时，输出即可产生脉冲信号。
脉冲信号的精度保证：时间分辨率0.1us，周期精度：+0.1%+0.05us，宽度精度：+0.1%+0.05us，为满足精度要求，所以所选时钟频率至少1/0.05us=20MHZ,由于试验箱上大于10MHZ只有50MHZ，故选时钟信号50MHZ，此时精度1/50MHZ=0.02us<0.05us，满足精度要求。
摘要：本实验是采用fpga方式基于Alter Cyclone2 EP2C5T144C8的简易脉冲信号发生器，可以实现输出一路周期1us到10ms，脉冲宽度：0.1us到周期-0.1us,时间分辨率为0.1us的脉冲信号，并且还能输出一路正弦信号（与脉冲信号同时输出）。
输出模式可分为连续触发和单次手动可预置数（0~9）触发，具有周期、脉宽、触发数等显示功能。
采用fpga计数实现的电路简化了电路结构并提高了射击精度，降低了电路功耗和资源成本。
关键词：FPGA；脉冲信号发生器；矩形脉冲；正弦信号；引言(一)方案设计与比较脉冲信号产生方案：方案一、采用专用DDS芯片的技术方案：目前已有多种专用DDS集成芯片可用，采用专用芯片可大大简化系统硬件制作难度，内部数字信号抖动小，输出信号指标高；但专用芯片控制方式比较固定，最大的缺点是进行脉宽控制，测量困难，无法进行外同步，不满足设计要求。
方案二、单片机法：利用单片机实现矩形脉冲，可以较方案以更简化外围硬件，节约成本，并且也可以实现灵活控制、能产生任意波形的信号发生器。
但是单片机的内部时钟一般是小于25Mhz，速度上无法满足设计要求，通过单片机产生脉冲至少需要三条指令，所需时间大于所要求的精度要求，故不可取。
方案二：FPGA法：利用了可编程逻辑器件的灵活性且资源丰富的特点，通过Quartus软件的设计编写，实现脉冲信号的产生及数控，并下载到试验箱中，这种方案电路简单、响应速度快、精度高、稳定性好故采用此种方案。
(二)理论分析与计算脉冲信号产生原理：输入量周期和脉宽，结合时钟频率，转换成两个计数器的容量，用来对周期和高电平的计时，输出即可产生脉冲信号。
脉冲信号的精度保证：时间分辨率0.1us，周期精度：+0.1%+0.05us，宽度精度：+0.1%+0.05us，为满足精度要求，所以所选时钟频率至少1/0.05us=20MHZ,由于试验箱上大于10MHZ只有50MHZ，故选时钟信号50MHZ，此时精度1/50MHZ=0.02us<0.05us，满足精度要求。
电子技术综合训练设计报告题目：脉冲信号发生器姓名：学号：班级：同组成员：指导教师：日期：2011年12月29日内容摘要脉冲信号发生器主要用来作为各种电子设备的信号源,此电路要求达到:设计并制作一个信号发生器，基本要求如下：1、能够输出1KHZ正弦波信号；2、由该1KHZ脉冲信号产生100HZ脉冲信号；3、由100HZ脉冲信号产生10KHZ脉冲信号；4、输出信号能够在这三种信号中通过电子开关进行选择，电子开关由按键控制，并且能够对选择的信号用发光二极管指示；实现方法：RC文氏振荡器产生正弦波﹑通过过零比较器转化为脉冲信号﹑经过分频倍频电路实现脉冲宽度的调节﹑由模拟开关﹑四进制计数器﹑译码器实现三种波形之间的转化。
本次设计的要点在于电路的线路的连接及焊接，通过设计体会理论与实际结合的重要性。
关键词：脉冲信号发生器﹑正弦波﹑脉冲信号、电子开关。
目录一﹑设计任务及其要求要求： (4)1.1设计并制作一个信号发生器， (4)1.2 基本要求如下： (4)1.3 发挥部分： (4)二﹑系统设计 (5)2.1 系统要求 (5)2.2 方案设计 (5)2.3 方案的选择和确定 (5)2.3.1正弦波的产生 (5)2.3.2波形变换 (6)2.3.3分频倍频 (6)2.3.4电子开关 (6)2.4 设计指标 (7)2.5 系统组成及其工作原理 (7)三﹑单元电路设计 (9)3.1 单元电路A(RC振荡电路) (9)3.1.1 RC低频桥式正弦波振荡电路 (9)3.1.2 参数计算 (12)3.2单元电路B(过零比较器) (13)3.3 单元电路C﹙分频电路﹚ (15)3.4 单元电路D（倍频电路） (17)3.5 单元电路E（模拟开关） (19)3.6 单元电路F(74LS112型双JK触发器) (21)3.7 单元电路G(74LS139) (23)3.8 直流稳压电源电路 (24)四、系统仿真 (25)五﹑电路安装与调试 (26)5.1电路安装 (26)5.2 电路调试 (27)5.3 系统功能及性能测试 (27)六﹑结论 (28)七﹑参考文献 (30)八、总结、体会及建议 (31)一﹑设计任务及其要求要求：1.1设计并制作一个信号发生器，1.2 基本要求如下：1.能够输出1KHZ正弦波信号；2、由该1KHZ脉冲信号产生100HZ脉冲信号；3、由100HZ脉冲信号产生10KHZ脉冲信号；4、输出信号能够在这三种信号中通过电子开关进行选择，电子开关由按键控制，并且能够对选择的信号用发光二极管指示；5、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）6、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim 或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
一、目的用于模拟由于电网电源的过电压或通讯网络过电压引起的瞬态过压;全自动雷击浪涌发生器用于评估设备电源线和内部连接线在经受来自开关切换及自然界雷击所引起高度量瞬变干扰时的性能提供有一个共同依据。
二、仪器设备1、脉冲信号发生器：包括脉冲信号发生器1台。
三、使用方法！！！高压设备，操作应严格遵守高压设备操作规范1、试品安装及试验调整方法：首先打开设备控制电源，调整好间隔时间与试验次数，先观察面板电压表头是否显示为零，如为零就可将试品连接在测试输出端，如不为零应等待电压归零后按（手动）放电才可以连接试品。
将试品正确连接后按下启动键，缓慢调整电压调节旋钮观察电压显示至所需试验值，然后相应指示灯点亮；计时器自动工作，循环产生脉冲电压；试验达到设置次数时，试验停止工作；试验完成；2、注意：试验完成后请把调压器调节旋钮为0，按“手动”放电然后先把测试端设备上“高端”子先拔掉；再把试品线拆掉；在看显示电压为0即可。
《以防下次工作人员误操作》2、脉冲电路发生原理第2页共5页Y574 脉冲信号发生器操作规程第七版第0次修订电路原理元器件值1.2/50uS档位短路状态下电流波形；注：波前时间：T1=1.67⨯T=1.2⨯(1±30%)uS第3页共5页Y574 脉冲信号发生器操作规程第七版第0次修订半峰时间：T2=50 （1±20%）uS接线图注：EUT指受试样品。
连接图注：EUT指受试样品。
3、面板布置及功能第4页共5页Y574 脉冲信号发生器操作规程第七版第0次修订电压显示：脉冲电压显示电压调节：调整脉冲电压启动：启动试验停止：停止试验电源：设备电源开关手动：手动输出电压间隔时间：电容充电时间设定（1～99S99）试验次数：预置试验次数4、后板布置及功能测试输出：接测试试品（注：试验时内部电容存储有大量电荷，应在表头显示无电压显示时连接试品）第5页共5页Y574 脉冲信号发生器操作规程第七版第0次修订（测试输出端）高端与低端连接到样品即可；（高端与1.2/50uS这两端是一致）六、注意事项：1．设备在试验过程中，应注意用电安全，设备必须可靠接地。
简易脉冲信号发生器无线电90.11 孙明方在安装、调试各种数字电路仪器设备时，脉冲信号发生器是得力助手。
我用NE 555、LM324等少量元器件组装了一台脉冲信号发生器，效果很好．该仪器能产生连续脉冲、单脉冲、快速窄脉冲及锯齿波。
它的一些技术指标是：频率范围2HZ～20kHZ，分3档连续可调；输出脉冲幅度0～8V连续可调；输出脉冲宽度连续可调，占空比变化可达（0～100）％，而且在调节脉宽时，振荡频率不受影响，这是本仪器的一个特点；脉冲上升时间和下降时间都小平改1μs，快速窄脉冲则小于100μs；当市电电压在160～250V范围内变化时，脉冲频率及脉冲宽度不受影响。
电路原理图1为本仪器电原理图。
时基集成电路NE 555由开关SA1 控制接成单稳态多谐振荡器或无稳态多谐振荡器。
当SA1 拨向“连续”一边时电路为无稳态，SA 拨向“单次”一边时为单稳态。
晶体管VT1 接成恒流源电路，这样可以保证通过NE555获得线性良好的锯齿波。
N1 、N2 、N3为四运放LM324集成电路，其中N1接成比较器，用来调节脉宽；N2接成跟随器，用来增大锯齿波输出电流；N3 用来驱动发光二极管LED，以指示脉宽及单次触发情况。
由于LM 324的频响不太好，产生脉冲波形的前沿和后沿均较差，所以加了一级由VT2 构成的反相器作为整形用。
VT3 接成跟随器，用来调节脉冲幅度和增强输出能力。
SA1拨向“连续”一边时，恒流源VT1 向电容C3、C4或C5充电。
由于NE555内部电路所定，当电容两端的电压上升到(2/3) V CC时，NE555的内部放电管导通，电容器上的电荷迅速泄放，电容器端电压立即下降到(1／3) V CC，然后再一次由恒流源充电，接着再一次放电，这样在电容器两端的电压就形成了一串锯齿波．锯齿波的幅度变化范围总是在（1/3）V CC～（2/3）V CC之间。
改变充电电容的容量或充电电流的大小都能改变充电速度，因而锯齿波的频率也随着改变。
电子技术综合训练设计报告题目：脉冲信号发生器姓名：丁旺鹏学号：08230625班级：08级电气及其自动化6班同组成员：魏飞龙指导教师：李恒杰日期：2010 12 31利用555定时器组成的多谐振荡器脉冲产生产生1kHZ矩形波，经过74LS161计数器降频可以产生100HZ的矩形波，再由HEF4046BP和HEF4518BP 组成的锁相环升频电路变成10KHZ。
控制电路利用74LS161和CD4052控制信号灯，三种控制信号可以通过一个开关控制。
1 设计任务和要求…………………………………………………………?1.1设计任务……………………………………………………………?1.2设计要求…………………………………………………………….?2 系统设计…………………………………………………………………?2.1系统要求…………………………………………………………….?2.2方案设计……………………………………………………………?2.3系统工作原理……………………………………………………….?3 单元电路设计……………………………………………………………?3.1 单元电路A(单元电路的名称) ……………………………………?3.1.1电路结构及工作原理……………………………………………?3.1.2电路仿真…………………………………………………………?3.1.3元器件的选择及参数确定……………………………………………?3.2单元电路B(单元电路的名称) ……………………………………?3.2.1电路结构及工作原理…………………………………………?3.2.2电路仿真…………………………………………………………?3.2.3元器件的选择及参数确定…………………………………………….?4 系统仿真……………………………………………………………………?.5 电路安装、调试与测试……………………………………………………?5.1电路安装………………………………………………………………?5.2电路调试………………………………………………………………?5.3系统功能及性能测试…………………………………………………?5.3.1测试方法设计………………………………………………………?5.3.2测试结果及分析……………………………………………………?6 结论…………………………………………………………………………?7 参考文献……………………………………………………………………?8 总结、体会和建议附录一、设计任务和要求1.1设计任务设计并制作一个脉冲信号发生器。
电子技术综合训练设计报告题目：脉冲信号发生器姓名：xxx学号：xxxxxxx班级：xx 电气及其自动化xx同组成员：xxx指导教师：xxx日期：2011年1月4日脉冲信号发生器的原理主要分为四部分，即正弦波的产生，方波的变换，分频电路和倍频电路，并由这四部分最终产生三种不同频率的信号，其要点在于电路的线路连接及焊接。
通过设计体会理论与实际结合的重要性.关键字：正弦发生多谐振荡器降频电路锁相环一、设计任务和要求 (5)1.1设计任务 (5)1.2设计要求 (5)二、系统设计 (6)2.1系统要求 (6)2.2方案设计 (6)2.3系统工作原理 (7)三、单元电路设计 (8)3.1 RC正弦发生器 (8)3.1.1电路结构及工作原理 (9)3.1.2电路仿真 (9)3.1.3元器件的选择及参数确定 (9)3.2 555定时器组成的多谐振荡器 (9)3.2.1电路结构及工作原理 (9)3.2.2电路仿真 (11)3.3 74LS161计数器降频电路 (11)3.3.1电路结构及工作原理 (11)3.3.2电路仿真 (11)3.3.3元器件的选择及参数确定 (11)3.4 锁相环升频电路 (13)3.4.1电路结构及工作原理 (13)3.4.2元器件的选择及参数确定 (15)四、系统仿真 (17)五、电路安装、调试与测试 (18)5.1电路安装 (17)5.2电路调试 (17)5.3系统功能及性能测试 (17)5.3.1测试方法设计 (18)5.3.2测试结果及分析 (18)结论 (19)参考文献 (20)总结、体会和建议 (21)附录 (22)一、设计任务和要求1.1设计任务设计并制作一个脉冲信号发生器。
1.2设计要求1、能够输出1KHZ正弦波信号；2、由该1KHZ正弦信号产生100HZ脉冲信号；3、由100HZ脉冲信号产生10KHZ脉冲信号；4、输出信号能够在这三种信号中通过电子开关进行选择，电子开关由按键控制，并且能够对选择的信号用发光二极管指示；5、按照要求，设计电路原理图，用multisim进行仿真，用万用板焊接元器件，完成调试、测试，撰写设计报告。
1.DDS技术发展简介对于普通信号发生器，有两种方式来实现信号产生，分别是模拟电路方式和数字电路方式。
在上个世纪80年代以前，信号产生全部都使用模拟方式来实现，即通过电阻电容电感等器件来组成振荡电路，产生需求函数波形[13]。
而在80年代之后，数字电路的方式开始被用于信号产生，自此频率合成技术开始发展[14]。
频率合成技术指将一个或多个稳定性和精确性很高的基准频率，通过数字混合运算后，产生具有同样的稳定度和精确度的大量离散频率的技术，这是一种产生高质量频率的重要方法，按照其发展可以将它总的分为三个类型[15]。
（1）直接频率合成技术（DAFS）。
它是最早的频率合成技术，其将基准信号通过谐波发生器来产生一系列谐波脉冲，然后通过分频、倍频、混频和带通滤波器等处理来产生大量我们需要的离散频率[16]。
这种技术可以通过相关合成和非相关合成两种方法来实现。
这两种方法主要区别在它们所使用的参考频率源的数量上。
第一种非相关的合成方法使用多个参考频率源作为输入，这种方法较为复杂且困难，并且成本较高。
相关合成方法只用一个参考频率源，所有需要用到的频率都是由这一个频率源通过分频倍频等方式产生，是使用较为广泛的一种方法[17]。
不过DAFS技术有杂波干扰较多，设备需求较大等问题，所以逐渐被后续发展的另外两种技术所取代。
（2）锁相环式频率合成技术（PLL）。
它又称间接频率合成技术，是第二代频率合成技术[18]。
它是应用模拟或者数字的锁相环来间接实现频率合成。
最早PLL技术使用模拟锁相环实现，之后发展出了数字锁相环技术，而现在最为常用的是数模混合的锁相环，这种锁相环由数字鉴相器、数字分频器和模拟环路滤波器、压控振荡器组成。
PLL是一种相位误差控制系统，从鉴相器输入的信号频率与压控振荡器的输出频率间存在相位差，这个相位差会产生误差控制电压，可以调整压控振荡器的频率，从而使其与鉴相器同频[19]。
相比较与直接频率合成技术，PLL技术输出信号频率范围较宽，产生噪声较小，电路结构简单，所以有较广泛的应用。
