基于fpga的多功能函数信号发生器设计

课题实训 基于FPGA的多功能波形发生器的设计

一、实训目的

1. 懂得利用FPGA芯片实现多种波形的产生方法 2. 懂得多功能波形发生器的结构组成 3. 懂得一种复杂FPGA电路的设计 二、实训器材

1.EDA实验箱 1台 2.微型计算机 1台 3.MAX＋PLUSII10.2软件 1套 4.下载电缆 1条 三、实训原理

设计一个多功能波形发生器。该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。具体要求如下：

（1）具有产生正弦波、方波、三角波、锯齿波4种周期性波形的功能。 （2）用键盘输入编辑生成上述4种波形（同周期）的线性组合波形。 （3）具有波形存储功能。

（4）输出波形的频率范围为100Hz～200kHz；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。

（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。 （6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。

（7）用键盘或其他输入装置产生

西 南 交 通 大 学 本科毕业设计（论文）

（基于单片机的多功能函数信号发生器设计）

年 级:2011 学 号:2011XXXX 姓 名:XXX

专 业:电子信息工程 指导老师:XXX

年 月

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第Ⅰ页

院 系 专 业 年 级 姓 名 题 目

指导教师

评 语

本科学生毕业论文

论文题目：

学 院：

年 级：

专 业：

姓 名：

学 号：

指导教师： 基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现 物理科学与技术学院 2008级 应用物理学

2012 年 4 月 28 日

摘要

波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。

本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和FPGA的理论。然后详尽地叙述了用FPGA完成信号发生器模块的设计过程，接着分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，将整个仪器功能划分为控制模块、FPGA器件来实现。最后就这几个部分分别进行了详细阐述。

关键词

EDA；函数信号发生器；FPGA；

Abstract

The waveform generator has become the modern testing,the most widely used on

基于MAX038多功能信号发生器的设计

第２１卷第４期

机电产品开簋与剀新

坐！！！竺！竺！！苎！！！！：竺！！！兰竺！！！！！！！垒！！！！！！型！！兰！！竺

ＶｏＩ．２１，Ｎｏ．４

呈！！塑圭Ｚ旦！！堕：！兰Ｑ塑

基于ＭＡＸ０３８多功能信号发生器的设计

赵涛１，一，邢灿华１，姚西霞１，陈晓娟１

（１．南京工程学院自动化学院，江苏南京２１１１６７；

２．南京工程学院先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京２１００１３）

摘要：介绍了一种基于ＭＡｘ０３８的多功能信号发生器的基本组成及设计，该发生器采用单片机控制，

可以产生三角波、方波、正弦波和ＰｗＭ信号，也可对外部频率信号进行测量。发生器采用键

盘和上位机设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值。

关键词：单片机；ＭＡｘ０３８；信号发生器；Ｍ／Ｔ法中图分类号：ＴＮ９１２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２—６６７３（２００８）０４—０６２一０３

０引言

信号发生器和频率计在电路、电子实验和设备检测中具有十分广泛的用途。随着电子技术的迅速发展，目前的信号发生器主要采用专门的函数信号发生器ＩＣ和专用ＤＤＳ芯片。基本上代替了以前用分立元件搭成的信号发生器。采用ＤＤＳ芯片能产生任意波形并达到很高的频率，但外围电路复杂且成本

基于MAX038多功能信号发生器的设计

【摘要】信号发生器广泛应用于电子领域，该设计以max038为核心，辅助外围电路，能输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，并能进行波形选择和波段选择，并能较好地进行频率调节和幅度调节，该电路输出信号频率范围宽，有较好的实际应用价值。

【关键词】max038 波形选择频率调节

1电路方案设定

如图1所示，该电路设计的核心芯片是max038，它是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器，它可以产生准确的高频正弦波、方波、三角波信号，频率从0.1hz～20mhz连续可调，最高振荡频率可达40 mhz。占空比最大从15%～85%连续可调。由于在max038芯片内采用了多路选择器，所以可以输出三种信号。本设计输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，输出频率范围在

10hz～5mhz之间，并具有频段选择、频率粗调、频率细调、占空比在15%～85%之间可调、50%占空比精确调节以及输出0～10v峰峰值调节等基本功能。

2主要硬件电路设计

（1）max038接口电路。如图2所示，该电路为集成函数发生器max038与外围各单元电路的接口部分。a0、a1为波形选择单元电路输入接口；ref为2.5v基准电压输出接口；cosc为频段选择单元电

基于MAX038多功能信号发生器的设计

第２１卷第４期

机电产品开簋与剀新

坐！！！竺！竺！！苎！！！！：竺！！！兰竺！！！！！！！垒！！！！！！型！！兰！！竺

ＶｏＩ．２１，Ｎｏ．４

呈！！塑圭Ｚ旦！！堕：！兰Ｑ塑

基于ＭＡＸ０３８多功能信号发生器的设计

赵涛１，一，邢灿华１，姚西霞１，陈晓娟１

（１．南京工程学院自动化学院，江苏南京２１１１６７；

２．南京工程学院先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京２１００１３）

摘要：介绍了一种基于ＭＡｘ０３８的多功能信号发生器的基本组成及设计，该发生器采用单片机控制，

可以产生三角波、方波、正弦波和ＰｗＭ信号，也可对外部频率信号进行测量。发生器采用键

盘和上位机设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值。

关键词：单片机；ＭＡｘ０３８；信号发生器；Ｍ／Ｔ法中图分类号：ＴＮ９１２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２—６６７３（２００８）０４—０６２一０３

０引言

信号发生器和频率计在电路、电子实验和设备检测中具有十分广泛的用途。随着电子技术的迅速发展，目前的信号发生器主要采用专门的函数信号发生器ＩＣ和专用ＤＤＳ芯片。基本上代替了以前用分立元件搭成的信号发生器。采用ＤＤＳ芯片能产生任意波形并达到很高的频率，但外围电路复杂且成本

课 题： 多功能信号发生器 专 业： 电子信息工程 班 级： 1班 学 号： 姓 名： 指导教师： 汪 鑫 设计日期： 成 绩：

重庆大学城市科技学院电气学院

多功能信号发生器设计报告

一、设计目的作用

1.掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。

2.能熟练使用multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。 3.加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。

二、设计要求

1.设计任务

设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下：

（1） 输出频率，f=20Hz-5kHz 连续可调的正弦波、方波、三角波； （2） 输出正弦波幅度V=0-5V可调，波形的非线性失真系数<=5%； （3） 输出三角波幅度V=0-5V可调。

（4） 输出方波幅度可在V=0-12V之间可调。

2.设计要求

（1） 设计电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤； （2） 测量技术指标参数； （3） 写出设计报告。

三、设计的具体实现

1、系统概述

1.1正弦波发生电路的工作原理:

产生正弦振荡的条件:

正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定

本科毕业设计（论文）

题目 基于FPGA的函数信号发生器

的设计与实现

学 院 电气工程及其自动化（单招）

年 级 2011 专 业 电气自动化

班 级 1608112 学 号 160811216 学生姓名 朱浩杰

校内导师 罗韩君 职 称 讲师 校外导师 职 称

论文提交日期 2015-05-12

常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书

本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本人签名

基于FPGA的数字信号发生器设计

摘 要

数字信号发生器是数字信号处理中不可缺少的调试设备，在生产生活中的应用非常广泛。本文所设计的内容就是基于Altera公司的现场可编程门阵列（FPGA）实现数字信号发生器的设计，FPGA具有密度高，功耗低，体积小，可靠性高等特点，设计时可以不必过多考虑具体硬件连接；本设计中应用VHDL硬件描述语言进行描述，使该数字信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四个独立的波形，并能对所产生的四种波形的频率和幅度进行调节。

关键词：直接数字频率合成；数字波形发生器；FPGA；DDS；VHDL

Design Of FPGA-based Digital Signal Generator

Yang Chunjian

(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University,Jishou Hunan 416000)

Abstract

Digital signal transmitter as a test facility is an important part of information processing syst

毕业设计（论文）

题 目：基于单片机的多功能信号发生器的设计

院 系： 专 业： 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩：

年 月 日

摘 要

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

本设计主要由主控制器模块、信号发生模块和液晶显示模块三大部分组成。采用STC89C52单片机为主控制器，由它来控制DDS芯片AD9835再通过TLC5615完成数字量输入到模拟量输出的转换，然后经运放调节电压幅度，产生1MHz～15MHz的正弦波和方波，最后由液晶屏显示。本论文其重点讨论了AD9835基本工作原理、D