文獻綜述虛擬函數(shù)波形發(fā)生器的設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述題 目: 智能函數(shù)波形發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 英文題目: design and realization of intelligent function waveform generator一、 前言部分：(標(biāo)題小四號宋體加粗，正文五號宋體，段落首行縮進2字符，字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距，行間距設(shè)置最小值，設(shè)置值為20磅) 波形發(fā)生器是電子技術(shù)領(lǐng)域中常見的信號源之一，在測量、自動控制、通信、廣播和熱處理等許多技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。波形發(fā)生器有產(chǎn)生三種或多種波形的波形發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。 本次畢業(yè)設(shè)計所制作的波形發(fā)生器可以產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、負(fù)

2、向鋸齒波和正向鋸齒波。在電路中，我們采用了集成運放，從而使波形的質(zhì)量、幅值和頻率的穩(wěn)定性等性能指標(biāo)有了很大的提高。電路的振蕩頻率在014.7khz之間連續(xù)可調(diào)，并且通過改變電路中的電位器，可以改變方波信號發(fā)生器的頻率。通過畢業(yè)設(shè)計，加深了我們對所學(xué)知識的了解，提高了我們的動手能力，理論與實際相結(jié)合。近年來，自動控制技術(shù)的發(fā)展十分迅速，自動控制的普及率越來越高，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進行性能的測試以及信息的傳送。這些都離不開一定的波形作為測試和傳送的依據(jù)。而在模擬系統(tǒng)中，經(jīng)常用到的波形除了正弦波振蕩電路外，還有矩形波，鋸齒波和三角波等。 在本波形發(fā)生器中用到的電

3、源是直流穩(wěn)壓電源電路。采用了三端集成穩(wěn)壓器7812和7912，分別產(chǎn)生+12v和12v的電壓。在波形發(fā)生電路中，使用了lm324的四個運算放大電路，能夠產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、負(fù)向鋸齒波以及正向鋸齒波。 通過畢業(yè)設(shè)計，加深了我們對所學(xué)知識的了解，提高了我們的動手能力，理論與實際相結(jié)合。二、主題部分：(標(biāo)題小四號宋體加粗，正文五號宋體，段落首行縮進2字符，字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距，行間距設(shè)置最小值，設(shè)置值為20磅) 隨著電子技術(shù)，尤其是軍事電子技術(shù)革新帶來的新體制武器裝備的發(fā)展與應(yīng)用，電子信號頻率上限、信號帶寬和調(diào)制帶寬不斷拓展，調(diào)制種類不斷增加，波形任意化程度加劇，頻率分辨力和捷變速度大幅提高。這

4、一信號日益復(fù)雜化的趨勢，對作為電子測試領(lǐng)域兩大根本-信號產(chǎn)生與獲取技術(shù)，提出了新的挑戰(zhàn)。 以高速數(shù)字采樣為核心的時域測試正在成為現(xiàn)代電子測試技術(shù)的主流方向，波形產(chǎn)生與獲取技術(shù)也不例外。 現(xiàn)代波形技術(shù)著眼于高速任意波形發(fā)生器、寬帶高精度數(shù)字化儀、寬帶數(shù)字存儲示波器等高性能測試儀器的技術(shù)實現(xiàn)。波形獲取 在波形獲取方面，數(shù)字采樣技術(shù)應(yīng)用極為廣泛，數(shù)字電壓表、數(shù)字存儲示波器(dso)、數(shù)字化儀、波形分析儀等儀器的技術(shù)實現(xiàn)幾乎完全依賴采樣技術(shù)；而基于數(shù)字中頻技術(shù)的實時頻譜分析儀、無線通信分析儀等測試儀器中，數(shù)字取樣和實時信號處理技術(shù)已成為整個技術(shù)體系中的核心。而且，隨著ad取樣速率和精度的不斷提升，以及

5、dsp理論與技術(shù)的日益成熟，射頻微波測試儀器的實現(xiàn)技術(shù)也正從以傳統(tǒng)掃頻技術(shù)為核心向以數(shù)字取樣和實時處理技術(shù)為核心轉(zhuǎn)變，基于實時采樣的時域測試儀器，如數(shù)字示波器、高精度數(shù)字化儀等正在成為現(xiàn)代電子儀器的主流發(fā)展方向，孕育著電子儀器體系和測量方法的重要變革。 觀察電信號隨時間變化情況的示波器最初完全是模擬式儀器，模擬示波器接受模擬信號的輸入，并以模擬形式顯示信息。這種模擬示波器曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字示波器成為了主流。 如今示波器技術(shù)瞬息萬變，示波器的最新應(yīng)用也層出不窮。根據(jù)各個行業(yè)需求有所不同，示波器也有著多種發(fā)展趨勢。從并行到串行 過去的嵌入式設(shè)計通

6、常采用并行體系結(jié)構(gòu)，這意味著每個總線組成部分都有各自的路徑。因此，只要您可以使用碼型觸發(fā)或狀態(tài)觸發(fā)找出感興趣的事件，就可以直觀地解碼總線上的數(shù)據(jù)。然而，現(xiàn)代嵌入式設(shè)計一般采用串行體系結(jié)構(gòu)即連續(xù)發(fā)送總線數(shù)據(jù)。這樣做的原因是它需要的電路板空間較小、成本較低，并且采用嵌入時鐘，功率要求也較低。多時域測量 在多媒體、網(wǎng)絡(luò)及機械電子等相關(guān)設(shè)備的開發(fā)中, 被測量的信號不再是簡單重復(fù)的波形, 而且常常包含著連續(xù)的信息。這種信號的實例包括光盤信號、二以及各種其他串行總線信號。多數(shù)情況下, 這些信號均屬于多時域信號。信號具有多種不同周期的成分, 具有多重時間軸。我們的儀器努力為這種多時域信號的測量與分析增加更多

7、有效的功能。便攜性 以往，性能高的示波器體積都很龐大，便于攜帶的示波器性能又較低，而用戶只能選擇二者之一。且通常情況下，閃速轉(zhuǎn)換器用于高速a/d轉(zhuǎn)換，但原理上要求比較器也具有同樣多的位數(shù)，這就出現(xiàn)了電路規(guī)模大，功率消耗高的缺點。a/d轉(zhuǎn)換器是決定波形測量儀器的產(chǎn)品規(guī)格的重要因素，開發(fā)低功耗的高速a/d轉(zhuǎn)換器一直是人民多年來的夢想。隨著級聯(lián)式結(jié)構(gòu)的a/d轉(zhuǎn)換器的開發(fā)，夢想終于成真。數(shù)據(jù)處理功能 而在追求波形獲取儀器的便攜性的同時，強大的數(shù)據(jù)處理功能也是未來發(fā)展的一大主流趨勢。為實現(xiàn)這一功能，需要使用強大的數(shù)據(jù)處理電路，這也依靠于半導(dǎo)體技術(shù)的進步以及在結(jié)構(gòu)方面的繼續(xù)改進。實用性 而隨著智能化的普及

8、，數(shù)字示波器也需要多種智能功能，比如數(shù)學(xué)函數(shù)，波形放大，滾動，數(shù)據(jù)存儲和加載功能。從這個角度來講，數(shù)字示波器還有很大的發(fā)展空間。對于前述的多時域測量，不僅提供大內(nèi)存的波形捕獲功能，而且允許用戶在不丟失整體和部分波形關(guān)系的情況下滾動顯示數(shù)據(jù)，并使?jié)L動操作和顯示更新的響應(yīng)時間盡可能短。因此，儀器的實用性也是人們始終不懈的追求。波形產(chǎn)生 在波形產(chǎn)生方面，由于受dac轉(zhuǎn)換速度和固有特性限制，采用數(shù)字采樣技術(shù)產(chǎn)生波形的最高頻率和頻譜純度都較低，其應(yīng)用受到一定限制。但由于傳統(tǒng)信號產(chǎn)生方式難以窮盡測試所需的千差萬別的復(fù)雜波形，數(shù)字取樣技術(shù)在任意波形產(chǎn)生中成為不可替代的選擇，其核心是數(shù)字直接頻率合成(dds)

9、技術(shù)?；赿ds技術(shù)產(chǎn)生任意波形產(chǎn)生技術(shù)具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時保持連續(xù)等優(yōu)點，在通信、雷達及對抗等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高性能任意波形發(fā)生器能夠生成或復(fù)現(xiàn)理想的、無失真“現(xiàn)實”信號，產(chǎn)生具有噪聲和抖動、預(yù)加重、多電平、寬帶rf和快速變化等特性的信號，在設(shè)計和測試流程中至關(guān)重要。 為了在保證信號質(zhì)量的前提下降低查找表的規(guī)模，針對正弦信號的產(chǎn)生，各國學(xué)者廣泛研究了各種波形壓縮算法，如nicholas提出的基于數(shù)字優(yōu)化的方法、cordic算法、泰勒級數(shù)近似、雙三角近似等。 在大容量波形存儲技術(shù)方面，由于sram速度和容量限制，sdram成為一種有效的選擇，但對高速應(yīng)用存儲控制的復(fù)

10、雜度將大幅提高。波形存儲容量的擴大對某些特殊波形而言始終是有限的，而且要折衷考慮實現(xiàn)代價。因此，如何在存儲容量有限的情況下有效擴展波形深度(時間)成為任意波形發(fā)生器中一項重要的實現(xiàn)技術(shù)，這就是波形序列合成技術(shù)。 在任意波形調(diào)制方面，幅度和頻率調(diào)制傳統(tǒng)上都采用模擬方法實現(xiàn)，但數(shù)字調(diào)制具有調(diào)制精度高、控制靈活等優(yōu)點，而且dds技術(shù)本身就是一種基于數(shù)字化的技術(shù)，具有實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的先天優(yōu)勢?，F(xiàn)代以微處理器為基礎(chǔ)的任意波形發(fā)生器可通過鍵盤輸入方程式或從圖形扳描繪曲線來建立復(fù)雜的波形是一種有代表性的任意波形發(fā)生器的方框圖。用戶鍵入描述波形的數(shù)據(jù)樣點或方程式，或者從外部的源裝數(shù)據(jù)。cpu把方程式或數(shù)據(jù)存存儲

11、器 然后cpu計算波形樣點并傳送樣點數(shù)據(jù)刊波形輸出存儲器。 任意波形發(fā)生器 波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢是更高取樣率，更高分辨率和更大存儲量，目前實時帶寬超過1ghz的產(chǎn)品比較少，而且分辨率只有8位，不能滿足快速發(fā)展的移動通信和高速網(wǎng)絡(luò)的測量要求。與數(shù)字存儲示波器相比，任意波形發(fā)生器的全面指標(biāo)存在明顯差距，前者的取樣率達到20gs/s和帶寬6ghz，后者的取樣率是4.8gs/s和帶寬2ghz。任意波形發(fā)生器首先要趕上數(shù)字存儲示波器，然后再往前發(fā)展，因為在電路構(gòu)成方面，任意波形發(fā)生器的核心部件是高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，它的工藝潛力還很大，顯然缺少的是市場需求。輸出波形頻率的提高 在過去，頻率極限常常使任意波形

12、發(fā)生器限于地質(zhì)的、生物的和機械領(lǐng)域的應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，波形可能是復(fù)雜的，但通常是低的頻率，較新的任意波形發(fā)生器已能提供m hz頻率的波形， 從而打開了諸如通訊 計算機和顯示等應(yīng)用領(lǐng)域。提高任意波形發(fā)生器輸出頻率， 需要高速的存儲器和高速的d/a轉(zhuǎn)換器。更方便的波形輸入 任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)的開發(fā)正使任意波形的輸人變得更加方便和容易。awgs通常允許用一系列的點、直線，或固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)輸入存儲器。任意波形發(fā)生器可以用這些方法，同時可以利用一種非常強有力的數(shù)學(xué)方程輸人方式，復(fù)雜的波形可以由僅僅幾個比較簡單的復(fù)合成v=f(t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達式產(chǎn)生。三、總結(jié)部分: (標(biāo)題小四號宋

13、體加粗，正文五號宋體，段落首行縮進2字符，字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距，行間距設(shè)置最小值，設(shè)置值為20磅) 以高速數(shù)字取樣為核心的時域測試正在成為現(xiàn)代電子測試技術(shù)的主流方向，波形產(chǎn)生與獲取也不例外。但由于受原理、器件等因素限制，基于采樣的波形產(chǎn)生與獲取技術(shù)面臨著如何不斷提高采樣率和采樣精度，如何盡可能提高波形質(zhì)量(無失真地產(chǎn)生和獲取信號)，如何進行高速波形大容量存儲等諸多難題。四、參考文獻: (標(biāo)題小四號宋體加粗，正文五號宋體，段落首行縮進2字符，字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距，行間距設(shè)置最小值，設(shè)置值為20磅，參考文獻相關(guān)資料不少于10篇，盡量使用課外參考資料，外文文獻不少于三篇)1 許慶山等編. 電路、信號與系

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