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基于FPGA的正弦信号发生器的设计 基于FPGA的正弦信号发生器的设计

格式:word 上传:2022-06-25 14:56:29

《基于FPGA的正弦信号发生器的设计》修改意见稿

1、“.....显示方式为十进制数。由于最大频率值为为位数,则需要个数码管做为频率值显示。又最小频率步进为,则只需要设计六位十进制加减法计数器进行从百位到十兆位的频率的增减操作,个位和十位数据恒定为零。,图频率值计数输出模块图为计数输出模块,与频率控制模块类似,端为频率初始化,为接入系统时钟,分别为频率增减控制端,为显示数据输出。该模块时序仿真图如图所示图频率值计数模块图为输出频率译码扫描显示模块,其功能为将计数模块输出的频率值译成七段码并扫描显示。到为频率数据百位至十兆位码输入端,是输出扫描信号,则为数据七段码输出。图译码扫描显示模块图译码扫描显示模块频率计数模块和译码扫描显示模块共同组成信号发生器的频率显示模块,它与频率控制模块的操作是同步进行的。数码管所显示的数值就是信号发生器输出的正弦波频率值......”

2、“.....转换器是把数字量转换成模拟量的线性电路器件,已做成集成芯片。由于实现这种转换的原理和电路结构及工艺技术有所不同,因而出现各种各样的转换器。目前,国外市场已有上百种产品出售,他们在转换速度转换精度分辨率以及使用价值上都各具特色。衡量个转换器的性能的主要参数有分辨率是指转换器能够转换的二进制数的位数,位数多分辨率也就越高。转换时间指数字量输入到完成转换,输出达到最终值并稳定为止所需的时间。电流型转换较快,般在几到几百之间。电压型转换较慢,取决于运算放大器的响应时间。精度指转换器实际输出电压与理论值之间的误差,般采用数字量的最低有效位作为衡量单位。线性度当数字量变化时,转换器输出的模拟量按比例关系变化的程度。理想的转换器是线性的,但是实际上是有误差的,模拟输出偏离理想输出的最大值称为线性误差。目前,转换器芯片种类较多......”

3、“.....只需掌握芯片性能及其与计算机之间接口的基本要求,就可根据应用系统的要求合理选用芯片,并配置适当的接口电路。设计要求输出最高频率为,在选择转换器的时需要充分考虑到转换器的转换速率,在本次设计中选择了芯片,它是个高速转换芯片,耗电小,同时考虑到实验室的焊接工具的现状,是否完全兼容电平标准,它有双列直插式封装的型号。同时根据设计的不同,这种芯片有三种速度等级分别为和级的,因为它的高速处理性能,它被广泛应用于视频图像等对数据实时处理和吞吐量比较大的领域。同时作为它的功能之就是用于的高速数模转换。图芯片内部原理图上图为该芯片的内部原理图,由于它是专业级的视频通道高速数模转换芯片,故有很多用于视频的功能引脚。但是在本次设计中,只借助它的高速数模转换功能,故有些引脚不要用到,但是根据结构的特性,对于不用的引脚不能让它悬空......”

4、“.....这是对于输入引脚的处理,对不用的通道的处理如下图所示。图单通道处理在处理好不需要用的功能对应的引脚后,还要将转换部分的工作电压和转换的参考电压确定,具体的连接如图所示。图数模转换参考电路根据的输出特性,每个通道都可以等效为个高内阻抗电流源,输出端可以直接驱动的负载。此外它的模拟参数输出是电流输出,需要用定的电路来实现电流信号到电压信号的转变。电路如图所示。图输出缓冲电路接下来是计算输出的电压信号跟输出的数字量的联系,得出其中为输入的二进制数组,,而和有自己根据所需增益的大小而确定,为运放输出的电压值。芯片的功能引脚对应的实际引脚参考图。图引脚图滤波及放大电路在由数字信号至模拟信号这过程转换好以后,得出的信号仍然是在时间上离散的点,需要将其用低通滤波器进行平滑处理,滤除高次频率的杂波......”

5、“.....由这次设计的正弦波频率范围可知。所要求的低通滤波器的截止频率为,这次用到的为低通滤波器电路图参考图。设取微亨。则的取值为由于频率输出覆盖范围广,且设计要求输出电压峰峰值。由于放大器需在宽带范围内有稳定的增益,所以不能采用只对单频率有较大增益的谐振放大器,而采用宽带放大器,原理图参考图。通过调整发射极的旁路电容和集电极的电感可以使宽带放大的频率输出覆盖范围达到。放大器增益与带宽成反比关系,所以单级宽带放大器的增益不大。但由于正弦波输出波形幅度峰峰值已有零点几伏,经单级宽带高频晶体管放大后峰峰值已超过。采用的是的晶体管,通过改变基极对地的可调电阻可以使三极管工作在线性放大区,又由于在发射极加对地电阻引入直流负反馈从而稳定点。因为所以我们取,。所输出电压的幅度已达到要求。同时在后级还加入了射级跟随器......”

6、“.....在电源部分引入了电感和电容组成的型网络何以消除寄生振荡。图宽带放大和低通滤波结束语信号发生器是科研及工程实践中最重要的仪器之,以往多使用硬件组成,随着信息技术高速发展,集成电路的大规模使用,电子系统已经进入了个高速发展的全新时段。特别是技术的日趋成熟的今天,通过计算机辅助设计,可以很好地完成电子设计的自动化。在设计过程中,可根据需要随时改变器件的内部逻辑功能和管脚的信号方式,技术借助于大规模集成的和高效的设计软件,用户不仅可通过直接对芯片结构的设计实行多种数字逻辑系统功能,而且由于管脚定义的灵活性,大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量及难度,同时,这种基于可编程芯片的设计大大减少了系统芯片的数量,缩小了系统的体积,提高了系统的可靠性。基于的信号发生器是最为理想的信号产生模型......”

7、“.....今天广泛用于接受机本振信号发生器仪器通信系统雷达系统等,尤其适合跳频无线电通信系统。基于的正弦信号发生器结合了的技术和理论,在技术高速高效高可靠性的前提下得到了更优的设计效果。但是系统的功能还没有得到完全利用,由于技术是利用查表法来产生波形的,则在基于设计时只要把改成变可实现任意波形的产生。本次设计在总体上符合设计要求,能较好的实现设计频率控制模块频率计数器模块,扫描显示模块能。其中也存在有不足之处。第,在累加器设计中,没有采用流水先设计。因而累加器系统工作频率没能得到提高,性能不够优越。第二,设计波形是没有很好地利用正弦信号的对称性来设计波形数据,对系统输出信号的精度有定的影响。第三,外围电路没有设计键盘输入模块,使得操作不够直观灵活。以上的几点不足,自己希望在今后的再次设计中都能得到完善的弥补......”

8、“.....李延辉,俞志强现代频率合成与控制技术北京航空工业出版社潘松,黄继夜技术实用教程科学出版社年第版辛春艳硬件描述语言国防工业出版社......”

9、“.....,致谢在本课题的完成中,我得到了很多人的帮助,在此表示衷心的感谢,首先感谢我的导师刘老师,我的课题是在他的指导和帮助下完成的,他深厚的理论功底和严谨的治学态度以及高度的敬业精神使我受益非浅,对我课题的完成起到了至关重要的作用。同时感谢我的同学对我无私的帮助。感谢给予我理论帮助的各位参考文献的作者。最后感谢我的家人对我的支持和理解。年月附录信号发生器顶层电路图图正弦信号发生器顶层模块附录源程序清单相位累加器波形处于所有科学技术发展最前列的原因之。不难理解,技术已经不是那学科的分支,或者是新的技术,应该是门综合性学科。它融合多学科于体,打破了软件和硬件间的壁垒,使计算机的软件技术与硬件实现设计效率和产品性能合二为,他代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。正因为技术丰富的内容以及电子技术各学科领域的相关性......”

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