任意波形發(fā)生器的設(shè)計電路圖

任意波形發(fā)生器

技術(shù)分類：測試與測量來源：電子產(chǎn)品世界/ 西北工業(yè)大學航海學院任緒科趙俊渭周明

引言

在電子工程設(shè)計與測試中，常常需要一些復雜的、具有特殊要求的信號，要求其波形可任意產(chǎn)生，頻率方便可調(diào)。通常的信號產(chǎn)生器難以滿足要求，市場上出售的任意信號產(chǎn)生器價格昂貴。結(jié)合實際需要，我們設(shè)計了一種任意波形發(fā)生器。電路設(shè)計中充分利用MATLAB的仿真功能，將希望得到的波形信號在MATLAB中完成信號的產(chǎn)生、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將得到的數(shù)字波形數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲器中，通過單片機和CPLD控制，將波形數(shù)據(jù)讀出，送入后向通道進行A/D轉(zhuǎn)換和放大處理后得到所需的模擬信號波形。利用上述方法設(shè)計的任意波形發(fā)生器，信號產(chǎn)生靈活方便、功能擴展靈活、信號參數(shù)可調(diào)，實現(xiàn)了硬件電路的軟件化設(shè)計。具有電路結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、成本低廉等優(yōu)點。

系統(tǒng)框圖

&nb 任意波形發(fā)生器的設(shè)計思想，是利用MATLAB的強大仿真功能，方便、快捷的生成給定頻率、周期、脈寬的任意波形數(shù)據(jù)；并將數(shù)據(jù)預(yù)存在數(shù)據(jù)存儲器中。在單片機控制下，利用CPLD電路產(chǎn)生地址讀出數(shù)據(jù)，送入D/A轉(zhuǎn)換電路，得到所需的任意波形信號。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1；圖中分頻電路和地址發(fā)生器由CPLD實現(xiàn)。

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系統(tǒng)框圖

圖1 系統(tǒng)框圖

電路設(shè)計及實現(xiàn)

單片機控制電路

單片機采用AT89C52芯片，通過軟件編程產(chǎn)生所要求的控制信號。主要的控制參數(shù)包括：信號周期、脈寬；分頻電路的開始信號、地址發(fā)生器的復位信號；E2PROM的選通信號；D/A轉(zhuǎn)換電路的選通信號。在具體電路中，端口P1.0控制分頻電路的啟動、P1.1控制地址發(fā)生器的清零，P2.0控制28C256和AD7545的選通信號。單片機工作在定時器0方式，軟件設(shè)計利用C語言實現(xiàn)。流程圖如圖2所示。

軟件流程圖

圖2 軟件流程圖

波形數(shù)據(jù)生成

MATLAB作為一款優(yōu)秀的數(shù)學工具軟件，具有強大的運算功能；可以方便的產(chǎn)生各種信號波形，在軟件中實現(xiàn)波形信號的產(chǎn)生、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)計的任意波形發(fā)生器，數(shù)據(jù)存儲器選用28C256芯片，信號波形通過MATLAB仿真產(chǎn)生；得到的波形數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲器28C256中。具體設(shè)計中，我們要求產(chǎn)生周期為200ms，脈寬為5ms的單/調(diào)頻混合信號，其中單頻信號的脈寬為4ms，頻率為30KHz；調(diào)頻信號的脈寬為1ms，頻率為30KHz_35KHz。在MATLAB中設(shè)定抽樣率為500KHz,得到了2500個波形數(shù)據(jù)。這些混合波形數(shù)據(jù)在燒錄入數(shù)據(jù)存儲器的過程中，由于波形數(shù)據(jù)較多，直接用手工錄入數(shù)據(jù)存儲器中不僅費時且容易出錯。為克服這一弊端，通過MATLAB編程的方法將產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)按照HEX文件的INTEL格式存放,然后將這些波形數(shù)據(jù)整批次燒錄入數(shù)據(jù)存儲器中。采用上述方法，波形數(shù)據(jù)生成簡單，快捷；可根據(jù)需要在軟件程序中方便地修改信號參數(shù)；無需改動硬件電路即可實現(xiàn)信號參數(shù)的功能擴展。

CPLD邏輯設(shè)計

分頻電路采用兩片74HC163實現(xiàn)。通過分頻電路，將12MHz的晶振標準頻率分頻后，得到500KHz的抽樣頻率，作為地址發(fā)生器的時鐘。分頻電路的工作由單片機控制。

地址發(fā)生器電路由3片74HC163組成，時鐘頻率為500KHz，有分頻電路提供；和預(yù)存的波形數(shù)據(jù)抽樣頻率相一致，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無失真讀出。

電路設(shè)計中，采用ALTRA公司的EPM7128AETC100－10芯片，在MAX+PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境中完成分頻緶泛偷刂販⑸ 韉緶返納杓?。?贑PLD的電路設(shè)計，可以省去大部分的中小規(guī)模集成電路和分離元件；使得電路具有集成度高、工作速度快、編程方便、價格低廉的顯著優(yōu)點。通過CPLD和數(shù)據(jù)預(yù)生成的信號實現(xiàn)方法，無需改變硬件電路，即可實現(xiàn)信號參數(shù)的任意調(diào)整；同時外圍電路十分簡單，為工程調(diào)試和應(yīng)用帶來了方便。

D/A轉(zhuǎn)換電路

D/A轉(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)如圖3所示。電路中，AD7545將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號；LF353進行信號濾波和整形。

圖3 D/A轉(zhuǎn)換電路

結(jié)語

采用上述方法設(shè)計的任意波形發(fā)生器，通過軟件和硬件結(jié)合，充分發(fā)揮MATLAB強大的仿真功能，盡可能的減少了硬件開銷。根據(jù)實際需要，可產(chǎn)生正弦波、三角波、鋸齒波、方波等多種波形，可以產(chǎn)生線性調(diào)頻信號（LFM），單頻脈沖信號（CW），余弦包絡(luò)信號以及他們之間的組合信號等多種波形參數(shù)；滿足了工程需要。該任意波形發(fā)生器已應(yīng)用于在研項目“水中運動目標軌跡測量”中，效果良好。

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?函數(shù)/任意波形發(fā)生器，仿真實驗的最佳儀器

任意波形發(fā)生器，仿真實驗的最佳儀器任意波形發(fā)生器是信號源的一種，它具有信號源所有的特點。我們傳統(tǒng)都認為信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號（各種波形），然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)?？梢?/div>

2020-04-12 10:30:23

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基于DDS的任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器之間的差別

任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器（AFG）通過讀取內(nèi)存的內(nèi)容，來同時創(chuàng)建函數(shù)波形和任意波形。大多數(shù)現(xiàn)代AFG 采用直接信號合成（DDS）技術(shù)，在廣泛的頻率范圍上提供信號。

2020-03-29 16:31:00

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高速任意波形發(fā)生器的原理及硬件設(shè)計方案

波形發(fā)生器的應(yīng)用在生活中隨處可見，其中使用較多的波形發(fā)生器為任意波形發(fā)生器。為增進大家對波形發(fā)生器的理解，本文特帶來高速任意波形發(fā)生器的設(shè)計實例。如果你對本文內(nèi)容存在一定興趣，不妨耐心往下閱讀哦。任意波形發(fā)生器是目前電子測量儀器中發(fā)展最為快速的產(chǎn)品之一。

2019-11-26 09:17:45

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關(guān)于DG1022Z函數(shù)/任意波形發(fā)生器的性能分析和介紹

DG1022Z函數(shù)/任意波形發(fā)生器在現(xiàn)有DG1000Z系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器30MHz和60MHz帶寬的基礎(chǔ)上添加了25MHz帶寬的型號，采用RIGOL獨創(chuàng)的SiFi技術(shù)，逐點生成任意波形，不失

2019-10-09 11:28:43

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淺析任意波形發(fā)生器的工作原理

任意波形發(fā)生器的用途越來越廣泛，因為它具備比較靈活的信號產(chǎn)生能力。

2019-03-14 14:05:39

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基于ROM的任意波形發(fā)生器（DDS）

、相位以及幅度的數(shù)控調(diào)制，廣泛應(yīng)用在電信與電子儀器和通信領(lǐng)域。波形發(fā)生器是一種數(shù)據(jù)信號發(fā)生器，在調(diào)試硬件時，常常需要加入一些信號，以觀察電路工作是否正常。加入的信號有：正弦波、三角波、方波和任意波形等。設(shè)計原理 : 相位 (phase) 是對于一個波，特定的時

2018-06-18 19:24:11

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任意波形發(fā)生器_DDS任意波形發(fā)生器的設(shè)計

任意波形發(fā)生器既具有其他信號源的信號生成能力，又可以通過各種編輯手段產(chǎn)生任意的波形采樣數(shù)據(jù)，方便地合成其他信號源所不能生成的任意波形，從而滿足測試和實驗的要求。

2018-01-08 11:44:53

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SDRAM在任意波形發(fā)生器中的應(yīng)用

任意波形發(fā)生器在雷達、通信領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用,但目前任意波形發(fā)生器大多使用靜態(tài)存儲器。這使得在任意波形發(fā)生器工作頻率不斷提高的情況下,波形的存儲深度很難做得很大,從而不能精確地表達復雜信號。本文

2017-12-02 05:14:14

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波形發(fā)生器原理圖+電路圖+程序

波形發(fā)生器原理圖+電路圖+程序

2017-11-23 09:13:31

基于FPGA的任意波形發(fā)生器設(shè)計

波形發(fā)生器

2017-08-11 08:33:25

fluke-p-dx-7可變時鐘結(jié)構(gòu)的任意波形發(fā)生器

fluke-p-dx-7可變時鐘結(jié)構(gòu)的任意波形發(fā)生器

2017-03-22 09:35:58

波形發(fā)生器電路的設(shè)計與制作

波形發(fā)生器電路的設(shè)計與制作

2016-12-11 21:56:44

基于LabVIEW的任意波形發(fā)生器設(shè)計

基于LabVIEW的任意波形發(fā)生器設(shè)計。

2016-01-20 16:28:49

RIGOL DG4000系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器家族增添新成員

為滿足市場對中高頻段函數(shù)/任意波形發(fā)生器的需求，豐富深受廣大用戶喜愛的DG4000系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器產(chǎn)品線，北京普源精電科技有限公司（以下簡稱：RIGOL）于2015年9月1日正式發(fā)布輸出頻率為200MHz的DG4202函數(shù)/任意波形發(fā)生器。

2015-09-08 09:45:08

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基于TMS320F2812的任意波形發(fā)生器設(shè)計

摘要：為了能夠方便地產(chǎn)生一些復雜具有特殊要求的、頻率穩(wěn)定的任意波形，本文提出了一種任意波形發(fā)生器的設(shè)計方法。完成了基于TI公司高性能DSP芯片-TMS320F2812和BB公司數(shù)模轉(zhuǎn)換器-DAC7724的任意波形發(fā)生器設(shè)計，設(shè)計中使用TMS320F2812的外部擴展接口代替通

2011-02-28 17:22:53

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AFG-3000系列任意波形信號發(fā)生器

　　全新的任意波形信號發(fā)生器AFG-3000系列是GW Instek新一代的任意波信號源，它將先進信號發(fā)生器的技術(shù)引入了大眾化的領(lǐng)域。　　AFG-3000系列主要應(yīng)用于工業(yè)、科學研究和

2010-09-08 08:48:25

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高速任意波形發(fā)生器的設(shè)計

基于數(shù)字頻率合成技術(shù)給出一種高速任意波形發(fā)生器的設(shè)計方案，詳細介紹各個模塊的硬件電路設(shè)計以及MCU部分的軟件設(shè)計。該方案采用高速波形數(shù)據(jù)存儲器、高速D/A轉(zhuǎn)換器

2010-07-21 15:13:53

力科推出ArbStudio系列任意波形發(fā)生器AWG

力科推出ArbStudio系列任意波形發(fā)生器AWG 力科公司日前發(fā)布了ArbStudio系列的任意波形發(fā)生器AWG，這種任意波形發(fā)生器可產(chǎn)生高采樣率、長存儲和高分

2010-05-15 12:18:16

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基于USB2.0的任意波形發(fā)生器設(shè)計

基于USB2.0芯片CY7C68013,對以D/A為核心的任意波形發(fā)生器進行研究。實現(xiàn)了對任意波形數(shù)據(jù)的存儲與回放。詳細介紹了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、波形發(fā)生器硬件電路及其與CY7C68013的接口設(shè)計，

2010-03-02 15:57:48