1、毕业论文文献综述 电子信息工程 信号发生器综述 摘要 ：本文主要介绍了信号发生器的一般概念及其基本分类，讲述了信号发生器的现状，在日常生活中的应用，从 DDS、 FPGA、 DSP等结构形式比较得出了各类信号发生器的特点。 关键词：信号发生器； FPGA； DDS； DSP 1.信号发生器的定义及分类 信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工、电子实验中经常使用的电子仪器之一。信号发生器种类较多，性能各有差别，但它们都可以产生不同频率的正弦波、调幅波调频波信号，以及各种频率的方波、三角波、锯齿波和正负脉 冲波信号等。利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，
2、还可以对电工和电子产品整进行指数验证、参数调整及性能鉴定。在多数电路传递网络中、电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率、相位的检测中都可以得到广泛的应用。 信号发生器按其频率的高低，可分为 :超低频信号发生器，低频信号发生器，高频信号发生器，超高频信号发生器，微波信号发生器 ;按产生波形的不同，可分为 :正弦波信号发生器，脉冲波函数波信号发生器，任意波信号发生器 ; 按调制方式的不同，可分为 :调频信号发生器 (FM)、调幅信号发生器 (AM)，调相信号发生器 (PM)，脉冲调制信号发生器 ;此外，还可以产生两种或多种波形信号发生器 1。 2.信号发生器的现状和应用 信号是运
3、载消息的工具，是消息的载体，也在日常生活中有有着广泛的应用，是必不可少的。对于一些仪器所需的信号，当然离不开信号发生器。信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。信号发生器在信号源、检测仪表等电子设备中具有十分广泛的用途。作为实验用信号源，信号发生器是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 目前常见的信号发生器有三种：第一种是由分立元件构成，采用 振荡电路实现 2。第二种是采用专用波形集成芯片，通过改变外围参数实现。第三种是采用微处理器、 FPGA、 DDS 芯片等，用现代电子设计技术实现。 由分立元件构成的信号发生器由于元器件的分散性及环境条件的改变等因素，致使波形频率产
4、生偏差。由现代电子技术实现的波形发器主要有“单片机 + 低速 D/A 转换”和“ FPGA+高级 D/A 转换或采用 DDS 数字合成”两种，前者用于低频，价位低，后者主要用于高频或高精度场所，价位高。 采用现代电子技术通过编程实现的信号源，从技术上克服了元器件分散性造成波形失真的问题。而在信号 发生器的研究过程中， D/A和 lcd是很重要的。将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器，即 D/A，它被广泛地应用在信号采集和处理、数字通信、自动检测、自动控制和多媒体技术等领域。 3.信号发生器的结构形式 3.1基于 DDS的信号发生器 DDS技术的核心是相位累加器，它类似一个计数器，每收到
5、一个时钟信号，相位累加器的输出就增加一个步长的相位增加量，相位增加量的大小由频率控制字确定。根据系统功能的要求，系统的总体框图设计如图 1所示，信号产生模块选用 DDS芯片 AD9850。 AD9850是 AD公司生产的最高时钟 为125MHz、采用先进的 CMOS技术的直接频率合成器，它结合一个片内高速、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，并具有时钟产生功能的高集成度芯片。该芯片产生正弦信号，最高输出信号频率为 62.5 MHz，能满足设计的输出信号频率要求，并留有扩展空间。显示模块选用带有 12864ZB液晶屏显示功能。该显示屏具有亮度可调、自带字库、节省主控制器
6、资源的优点，并且能完全支持 8位数据并行传输和中文显示功能。主控制模块选用 AT89S52作为系统的主控制器。该芯片具有在线可编程功能，最快 33MHz的输 入频率，丰富的 I/O口，能够满足对信号产生模块、按键控制模块、显示模块的控制，并能快速完成频率控制字的计算，满足系统控制功能的要求 3-5。 图 1 系统功能总体框图 3.2基于 FPGA的信号发生器 信号发生器硬件组成见图 2所示，主要由三部分组成： (1)MCS51与 FPGA的接口 :实现 MCS51与 FPGA接口。 (2)控制及显示部分的接口 :实现 DDM 的识别和显示。 (3)数模 (D/A)转换 :把 FPGA输出二进制
7、码变成正弦电压，其幅度由 D/A转换器所输出的参考电压控制。 (4)复合信号的合成：实现正 弦电压向复合信号的转换。其工作过程是：由从 CPU根据按键产生的中断，查询波形幅度存储单元 (存放 90Hz和 150Hz信号幅度信息 )，在显示的同时，并开始向 FPGA传送此幅度信息； FPGA中的存贮着 1个周期的复合信号的波形，只有加电 FPGA即执行 90Hz正弦信号、 150Hz正弦信号生成程序，分别通过 D/A网络 1和 D/A网络 3，将数字量变成模拟量，从而得到 90Hz正弦信号、 150Hz正弦信号， 90Hz正弦信号的幅度控制由单片机控制 D/A网络 2产生 90Hz基准电压而实现
8、， 150Hz正弦信号的幅度控制由单片机控制 D/A微处理器 信号产生 模拟处理 按键控制 低通滤波 LCD 显示 网络 4产生 150Hz 基准电压而实现； 90Hz正弦信号、 150Hz正弦信号在复合信号产生网络中叠加，最终形成复合电压信号 6-8。 图 2 基于 FPGA的信号发生器组成框图 3.3基于 DSP的信号发生器 基于 TM S320VC5402的信号发生器的基本原理是基于数模转换技术 ,在 DSP板上对任意波形信号进行编程 , 通过 DSP执行相应的程序 , 从 DSP的多通道缓冲串口 McBSP0向 TLC320AD50C发送波形数据 ,产生波形输出。采样率由 DSP片内可
9、 编程定时器控制。每次当定时器寄存器 TIM减少到 0时 ,会产生一个定时器中断 (TINT),定时器中断周期 T由公式计算得出 :T=CLKOUT ( TDDR + 1) ( PRD + 1）其中 ,CLKOUT为时钟周期 ,TDDR和 PRD分别为定时器控制寄存器 ( TCR)的分频系数位的值和定时器周期值 9-10。 4.总结 方案 1具有结构简单、控制灵活、输出信号稳定、精度高等特点。另外仪器体积小，性价比高，可以应用在收发信机、载波同步、雷达、调制解调电路、电子测量等方面。方案 2具有 FPGA接口灵活、编程简单的特 点。方案 3具有波形精度高、稳定性好 , 编程简单、灵活 , 在实
10、际应用中取得了很好的效果。所有的这些社会需求以及微电子技术、计算机技术、信号处理技术等本身的不断进步都极大刺激了频率合成器技术的发展。可以预料，随着低价格、高时钟频率、高性能的新一代 DDS芯片的问世， DDS的应用前景将不可估量。 参考文献 1 彭卫发 .浅谈基于单片机多功能智能信号发生器 J.宜春职业技术学院 . 2 徐柳娟 .函数信号发生器电路制作 J.浙江水利水电专科学校学报 ,2009,12， 21(4)： 31 33. 3 魏春英，李虹 .基于 DDS 的信号发生器的设计 J.宁夏大学物理电气信息学院 ,2009,12,8(4). 4 薛峰，吴利民，吴巍 .一种高性能 DDS 芯片
11、 AD9850 及其应用 J.无线电通信技术， 1999. 5 J Vallkka,Methods of mapping from phase to sine amplitude in direct digital INT0 FPGA D/A网络 1 D/A网络 2 D/A网络 3 D/A网络 4 90HZ 正弦 150HZ正弦 复合信号产生网络 P0 P2 ALE WR RD synthesisJ， IEEE Proe， 50thAFCS， 1996(2):45-50. 6 申彦 春 , 王欢 ,梁 廷贵 .基于 FPGA 的信 号发 生 器的 设计 J. 唐山 学院信 息工程系 ,2008,3,21(2). 7 郭强 .基于 FPGA的信号发生器的设计 J.科技信息 ,2010(11). 8 宋仲康 ,孔利东 .基于 VHDL语言的信号发生器的设计与实现 J.工业控制技术 ,2006. 9 刘剑科 , 王艳芬 , 王胜利 .基于 DSP 的信号发生器的设计与实现 J.信息与电气工程学院 ,2005. 10 T MS320C54x DSP Reference Set: CPU and Peripherals( Literature Number SPRU131) M.T exas I nstru mentsI nc,1997,1.
