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【优秀毕业论文】基于FPGA的数字信号发生器设计 【优秀毕业论文】基于FPGA的数字信号发生器设计

格式:word 上传:2025-07-20 23:01:34
做。在设计的过程中可以灵活的更改设计。通过对数字信号发生器研究,可以为信号的数字化处理提供基础,并且在电子技术试验自动控制系统和通信仪器仪表控制等领域的信号处理系统中及其他机械电声水声及生物等科研领域发挥作用。国内外发展现状采用可变时钟和计数器寻址波形存储器的任意波形发生器在段时期内曾得到广泛的应用,其取样时钟频率较高且可调节,然而这种波形发生器对硬件要求比较高,需要高性能的锁相环和截止频率可调的低通滤波器,且频率分辨率低,频率切换速度较慢,已经逐步退出市场。目前市场上的数字信号发生器主要采用直接数字合成,技术,这种波形发生器不仅可以产生可变频的载频信号各种调制信号,同时还能和计算机配合产生用户自定义的有限带宽的任意信号,可以为多领域的测试提供宽带宽高分辨率的测试信号。从目前发展状况来看,国外数字信号发生器的研制和生产技术已经较为成熟。以安沈阳理工大学学士学位论文捷伦和泰克为代表的国际电子测量仪器公司在此领域进行了卓有成效的研究和开发,其产品无论在技术上还是市场占有率方面在国际上都享有盛誉,但其价格也相当昂贵,高端型号每台价格都在几万美金左右,低端的也要几万人民币。公司的结构任意波形发生器系列功能完善,人机界面友好,操作方便,可以以多种方式连接到机上,其最高采样率能达到,输出正弦信号最高频率为,任意波频率最高能达到,并配备的强大的波形编辑软件,用户可以方便地创建和编辑自己的波形。公司的模块任意波形发生器采样率已经能达到,最高输出频率。我国研制任意波形发生器是从上世纪年代开始的,近年来有批本土厂商奋起直追,取得了可喜的成果。例如南京盛普科技电子有限公司的型信号发生器的主波输出频率达到了,任意波最高频率为北京普源精电科技有限公司生产的系列任意波形发生器,在性能上已经大略相当于国外中低端产品。技术正处于高速发展时期,新型芯片的规模越来越大,成本也越来越低,低端的已逐步取代了传统的数字元件,高端的不断在争夺的市场份额。本节从软硬件来展望未来的设计技术,给读者留个技术的宏观轮廓。电子产业瞬息万变,随着新代芯片工艺和设计方法的进步及新的应用领域和市场需求的变化,技术也有突飞猛进的发展,总的趋势可以概括为跨越器件组,甚至公司界限,越来越人性化的设计,越来越高的优化水平,越来越快的仿真速度,越来越高的仿真精度以及完备的分析验证手段。根据的分析报告显示年和的增长率分别为和,而年,两者的增长率分别达到和。可以看到的发展速度明显高于。随着两大巨头和争相推出工艺芯片以及系列,迎来了空前繁荣的时代。同时,先进的工艺使得的开发成本不断上升,加上市场对于设计灵活性和上市时间的迫切需求,进步促进了应用领域的不断扩大。有关统计显示,未来消费电子包括和无线应用等和汽车电子是应用领域中成长最快的。人们期盼的成本更低功耗更低性能更高,这同时也意味着的设计日趋复杂,器件的密度越来越高,时序收敛问题也日益突出,这些问题都在挑战着开发工具的性能。很多设计还要集成更多的应用甚至是或者沈阳理工大学学士学位论文内核,向大规模系统芯片挺进,力求在大规模应用中取代。这都需要借助更为专业高效的工具来实现。开发工具包括软件开发工具和硬件开发工具两类。其中硬件开发工具主要是厂商或第三方厂商开发的开发板及相关调试下载工具,另外,逻辑分析仪和示波器等也常常用于开发过程中的调试阶段。在软件开发工具方面,针对设计的各个阶段,厂商和软件公司提供了很多优秀的工具。般来说,厂商提供的开发环境可以涵盖从源代码编写到最后仿真调试的各个阶段,对于不算十分复杂的设计,可以利用这类的开发环境进行的开发设计,但是厂商提供的专用工具显然具有更大的优势,可以替代厂商自带开发工具的各个设计阶段,从而充分地利用的设计资源,并加速整个设计的进展。事实上,在发布系列产品的同时,也推荐客户使用专业的工具,例如的综合工具和物理综合工具,以便充分发挥芯片的性能。论文结构本论文的主要目的是在广泛参考相关文献的基础上,从理论上研究数字信号发生器的原理结构及相关的关键技术,以器件为核心,用硬件描述语言,设计个集成度高灵活性强并具有较强发生器。如果上述振荡器运行的音频频率范围千赫,发电机将通常包括种形式的调制功能,如调幅上调,频率调制调频,或相位调制下调以及第二振荡器,提供了个音频频率调制波形。任意波形发生器任意波形发生器,或,是复杂的信号发生器,使用户能够生成任意波形,出版范围内的频率范围,准确性和产出水平。不同功能的发电机,这是仅限于个简单的波形个特设工作组允许用户指定个源波形在各种不同的方式。般都较昂贵的发电机比功能,而且往往更非常有限的可用带宽,因此,它们通常只限于高端设计和测试应用。特殊用途信号发生器音频发生器和探头寻找特定线对之间的很多,例如,在拳除了上述般用途的设备,有几个类别的信号发生器设计的具体应用。音发电机和音频发生器阿声发生器是种信号发生器的优化用于音频和声学的应用。声调发电机通常包括正弦波的音频频率范围内赫兹,赫兹。先进的语气发电机也将包括扫发电机个函数的不同的输出频率超过范围,以使频域测量,多频发电机这几个音调输出同时,并用来检查互调失真和其他非线性影响,和语调连发用来衡量响应瞬态。声调发电机通常被用来与音量米时,声学测量的个房间或个健全的生殖系统,和或示波器或专门的音频分析仪。许多经营基调发电机在数字领域,生产输出的各种数字音频格式,如个,或输出。这种发电机可包括特别的信号,以刺激各种数字的影响和问题,如裁剪,抖动,比特他们还经常提供的方式来操纵数据相关的数字音频格式。这个词合成用于设备,生成音频信号的音乐,或使用稍微更复杂的方法。视频信号发生器视频信号发生器是种装置,产出预先视频和或电视波形,信号和其他用于刺激故沈阳理工大学学士学位论文障,或援助的参数测量,电视和视频系统。有几种不同类型的视频信号发生器广泛使用。不管具体类型,输出的视频发生器通常会包含适当的同步信号的电视,包括横向和纵向的同步脉冲模拟或同步字数字。发电机的复合视频信号如和还将包括个信号的部分输出。视频信号发生器可用于多种应用,以及各种各样的数字格式其中许多还包括音频代的能力如音轨的个重要组成部分的任何影片或电视节目或电影。许多应用需要低频率信号发生器,能够提供高性能,高解析度的信号。这种设计理念提出了种电路,产生频率的到兆赫。正弦,三角,和方波输出可用。您可以实现频率分辨率优于和阶段解决优于,因此,您可以准确连贯的节目频率。此功能是有用的数字调制和频率调整的申请。该电路采用和来产生所需的频率。您可以在微控制器程序从或基于的工作站。然后,您计划使用的的三线串行接口通过微控制器。接口字是位长。您可以计划的提供正弦,三角,和方波输出的直接数字合成架构。该芯片可作为种数字控制振荡器利用个晶片上,位相位累加器,正弦系数和个位转换器。您通常考虑正弦波而言,其规模形式的罪恶。振幅是非线性的,因此是难以产生。角的资料,另方面,是完全线性的。这就是说,相位角旋转通过个固定的角度对每个单位的时间。我们知道,第阶段的正弦波是线性的,并给予参考间隔时钟周期,您可以判断的阶段轮换这时期的的,和,在的,并是主时钟。利用这公式,您可以产生输出频率,了解阶段,主时钟频率。蓄电池的阶段提供了位线性阶段。振幅系数的输出正弦波都存储在数字格式中的正弦系数光盘。数模转换器转换为正弦波的模拟网域。如果您绕过光盘,提供的三角波形不是正弦的波形。阿方波输出也可在部分。图显示的各种波形可以从该系统。正如图所示,正弦三角输出波形可在输出电流引脚引脚和方波输出,可在引脚引脚。你计划的直接数字频率合成器以书面的频率登记。模拟输出部分,然后频率登记字。产出的直接数字频率合成器具有位分辨率,以便有效频率步骤的命令赫兹是可能的,最高的约兆赫。图显示了典型的波形输出。两相登记可允许位阶段的决议。这些登记册相移的信号相移第阶段登记字。的晶体振荡器提供了参考时钟的直接数字频率合成器。输出阶段的直接数字频率合成器是沈阳理工大学学士学位论文种电流输出数模转换器加载个外部电阻。阿电阻生成所需的峰峰值电压范围。输出耦合电容的通过。该包含两个片上,位。不同的电流通过赛车,调整全面电流的直接数字频率合成器通过针。方程来控制大规模当前的的是输出电流全尺寸我赛车。,内部参考的,运算放大器和款允许抵消控制输出电压的直接数字频率合成器。您可以计划本直流偏移为时为位分辨率。当和增益运算放大器,然后输出运算放大器输出电压输出,产生了时范围。电阻通过允许的增益控制通过运算放大器。的增益运算放大器是个功能的电阻器的开关,您可以使用引脚可在。此操作允许个有效的可编程输出幅度约时页。因此,该电路可可编程正弦波和三角波,其中包括直流偏移,并且能够设定峰峰值约为时。方波输出的脚有至振幅。对于低频率运行,个低通滤波器通常可以过滤器参考时钟频率,横岭,和其他图像。申请在该输出信号的需求扩增,你应该使用个窄带滤光片,过滤掉不需要的噪音之前,增益级。第三,为了过滤器将足够好,除去大部分不想要的噪音。应用该电路从信号波形产生,以数字调制。您可以使用该系统的频率清扫和扫描应用程序和应用程序,共振频率使用的激励信号,以确定共振电路波形通常是正弦波,产生的时间不同信号以数字形式,然后执行数字模拟转换。由于信号发生器的设备主要是数字化,它可以提供快速开关的输出频率,罚款的频率分辨率,和运作了广谱频率。与进步,设计和工艺技术,今天的的设备是非常紧凑和借鉴有限的权力能够准确地产生和控制各种波形频率和剖面已成为个重要的共同要求些行业。是否提供灵活的来源低相位噪声可变频率的杂散性能良好用于通讯,或干脆产生频率刺激工业或生物医学测试设备的应用,方便,紧凑,成本低是重要的设计考虑。许多可能性频率新代开放的设计师,从锁相环的基础技术非常高频率合成技术,以动态规划的数位模拟转换器输出生成任意波形在较低的频率。但是,直接数字频率合成技术迅速获得接受为解决频率或波形代要求在通信和工业应用因为单芯片器件可以产生可编程模拟输出波形简单,高分辨率和准确性。此外,不断改进过程中和工艺设计已导致成本和功耗消费水平,以前低。为了例如,个直接数字频率合成器为基础的可编程波
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