1、毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 信号发生器的综述 摘要： 本文通过介绍信号发生器在国内外的研究状况，介绍了用单片机 、 DDS 和 FPGA技术 、 AD9850芯片 等 来实现 信号发生器的 功能。 关键词： FPGA；正弦模拟发生器；单片机；波形发生器； ICL8038 课程背景 信号发生器作为集成电路的基本模拟单元，被广泛应用于信号处理系统和各种便携式设备中。振荡器作为信号发生电路的核心，各种结构层出不穷，但大多采用复杂的结构来实现幅度和频率的稳定。这不仅增加了系统的复杂度，同时也增加了芯片面积 1。 而且 在电路调试、教学 实验和产品开发等领域，信号发生器被广泛用作测量仪器的信号
2、源，为开发和测试提供输入信号 2。 研究现状 目前市场上常见的信号发生器及相关资料基本都是以 DDS（ 直接数字合成 ） 技术为基础，它是一种新的频率合成方法，它的发明和使用是信号频率合成领域里的二次革命，是信号发生器研究的一个重要方向。 DDS技术的基本原理是利用采样定理，通过查表法产生波形。它首先对需要产生的波形进行采样，将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后再通过查找表将数据读出，经过 D A转换器转换成模拟量，把存入的波形重新合成出来。对每一个时钟脉 冲， N位加法器将频率控制字 FSW与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至相位累加寄存器的输入端。相位累加寄存器一方
3、面将上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制字 FSW相加， 另一方面将这个值作为取样地址值送入幅度相位转换电路，幅度相位转换电路根据这个地址值输出相应的波形数据。最后经数模转换和低通滤波器将波形数据转换成所需要的模拟波形 3-4。 还有就是目前的 FPGA技术 -现场可编程门阵列技术，它是二十年前出现，而在近几年快速 发展的可编程逻辑器件技术。这种基于 EDA技术的芯片正在成为电子系统设计的主流。大规模可编程逻辑器件 FPGA是当今应用最广泛的可编程专用集成电路（ ASIC）。设计人员利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集
4、成电路，从而大大缩短了产品上市时间，降低了开发成本。此外， FPGA还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。因此， FPGA技术的应用前景非常广阔 5-6。 当然现今的 A/D 信号发生器也是很有发展前景的， 单片机控制 AD9850 芯片接口电路部分：因为要实现 1Hz 10MHz 的频率范围，传统的 DAC0832 芯片无法实现。所以 D/A芯片选用由 AD 公司生产的 AD9850，它具有编程控制简单、接口简单、小型化等优点。它是最高时钟为 125MHz，结合一个片内高速、高性能 DAC 和比较器构成一个完全数字控制可编程频率合成器，并具有
5、时钟产生功能的高集成度芯片。 AD9850 芯片的工作电压为 3.3-5.0V，可与 AT 89C51 单片机直接接口。 波形整形及放大电路部分： 由于经 AD9850 及外接运算放大器输出波形仍然不够平滑，还有AD9850 进行 D/A 转换时上升沿，因此必须对输出波形 进行整形以满足我们实验要求。波形整形芯片选用 MAX4624，它是 MAXIM 公司生产低开路电阻。要得到满足实验要求波形，还必须通过AD9850 输出端接运算放大器来实现。为了与 AD9850 较高转率换速相匹配，这里选用 National Semiconductor 公司生产 LF357 运算放大器与之配合使用， LF3
6、57 具有高转换速率。为得到较大功率脉冲信号，还必须对第二级放大后输出信号进行电流放大，同时为满足实验时对不同功率脉冲信号要求，将第二级放大增益设计为可调。 范围内反复变化的正弦信号发生器，他是频率特性测试仪即扫 频仪的核心，主要用于直接测量各种网络的频率响应特性 7-9。 另外，波形发生器也作为一种很好的发生器被人们使用，它所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备，和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器
7、10-12。 在用单片机来实现信号发生器的一些功能方面。 如 805lF330 的音频信号发生器的系统结构 。 它主要由 805lF330 单片机、 MMC、 SD 卡存储器、 RS232 串行通信接口、上位机、液晶显示、键盘以及信号调理电路等部分组成。将写入 MMC、 SD 卡中的音频数据存储在上位机。单片机通过 RS232串行通信接口写入 MMC、 SD 卡。以中断方式读取键盘接口命令，并根据命令控制选择相应的音频信号数据，再由信号调理电路输出不同频率和强度的音频信号。系统通过液晶显示模块显示信号频率、信号强度及信号类型。该系统突出的特点是上位机采用 Inb windam， CVI 软件，
8、通过 RS232 串行通信接口与单片机通讯：以文本格式存储在上位机的音频信息则通过 RS232 串行通信接口下载到MMC、 SD 卡 13-15。 总结与展望 信号发生器已有很长一段时间的发展，如 FPGA（ 可编程逻辑器件技术 ） 、 DDS技术、波形发生器和单片机芯片来实现它的一些功能，而且技术也比较成熟，给人们带来很大的效益和方便，我相信随着科学发展的不断进步，研究力度的不断加深，信号发生器将在更多的领域会得到运用。 参考文献 1 胡夏融，刘伦才，黄文刚 . 一种幅频稳定的正弦信号发生器 J.微电子学， 2009,5: 616-618. 2 王小立 ， 李莹，张一工 .一种基于 PWM原
9、理的多路信号 发生器 J.继电器， 2007， 9： 42-55. 3 余勇，郑小林 .基于 FPGA的 DDS正弦信号发生器的设计和实现 J.电子器件 ,2005,3:597-599. 4 王本有 ， 汪德如 ， 苏守宝 .基于 FPGA的 DDS信号发生器系统的设计 J.电子技术， 2008， 45： 40-42 5 姚益武，袁秋晨，王筱萌，张琬菁 ,江丹 .基于 FPGA的正弦信号发生器设计 J.微型机与应用， 2010，12： 87-89. 6 刘杰，牛燕雄，董伟，司宾强，刘佳栋 .基于 FPGA的视频信号发生器设计与应用研究 J. 仪器仪表学， 2008， 3： 655-657. 7
10、 宁敏东，宁宁，王松德，张栓记 .模数差信号发生器的设计与实现 J.半导体技术， 2010， 7： 630-633. 8 周云波 . ICL8038扫频信号发生器 J.现代电子技术， 2003,17: 37-40. 9 胡聪权 ， 石军广 ， 黄亚丽 . ICL8038在中频电源满功率输出启动控制中的应用 J.电力电子技术，2006， 4： 41-43. 10 沈伟 ， 王军政 ， 汪首坤 ， 张宇河 .基于存储扫描方式的任意波形信号发生器卡的设计 J. 北京理工学报， 2005， 3： 217-220. 11 石书祝 ， 赵正予 ， 李 婷 ， 陈罡 .武汉电离层斜向返回探测系统波形发生器设计 J.深圳大学学报 ,2009,4: 417-430. 12 黄小翰 .基于 FPGA的多功能波形发生器的设计 J.价值工程， 2010， 9： 233-236. 13 何万库 ， 李会江 .基于 DDS的 8051F330音信号发生器 J.国外电子元器件， 2008， 10： 333-335 14 王瑜 ， 郝迎吉 ， 呼靳宏 .基于 8051F330的音频信号发生器的设计与实现 J.国外电子元器件， 2007，10： 43-46. 15 杨萍，兀旦晖，杨良煜 .DDS技术在正弦信号发生器中的应用 J.计算机测量与控制， 2008， 11：332-335.
