正弦波信号发生器基本原理与设计_香港马会开奖结果直播
正弦波信号发生器基本原理与设计
更新时间:2019-10-09
 

  正弦信号发生器主要由两部分组成:正弦波信号发生器和产生调幅、调频、键控信号。正弦波信号发生器采用直接数字频率合成DDS技术,在CPLD上实现正弦信号查找表和地址扫描,经D/A输出可得到正弦信号。具有频率稳定度高,频率范围宽,容易实现频率步进100Hz。

  单向DDS由Nbit相位累加器和ROM只读存储器(正弦查找表)构成的数控振荡源(NCO),数模转换器(DAC)、低通平滑滤波器(LPF)构成,图1所示为DDS的基本结构。

  图1中fc为时钟频率,K为频率控制字,N为相位累加器的字长,M为ROM地址线位数,L为ROM数据线为输出频率。相位累加器由全加器和累加寄存器级联组成。在时钟频率fc的控制下,对输入频率控制字K进行累加,累加满量时就产生溢出。相位累加器的输出对应于该时刻合成周期信号的相位,并且这个相位是周期性的,在0~2范围内变化。相位累加器位数为N,最大输出为2N-1,对应于2的相位,累加1次就输出1个相应的相位码,地址以查表方式,得到对应相位的信号幅度值,经过数模转换,就可以得到一定频率的信号输出波形,低通滤波器对输出的信号波形进行平滑处理,滤除杂波和谐波。

  由于控制字K经过2N/K次累加,相位累加器满量溢出,完成1个周期运算,所以输出频率f0由fc和K共同决定,即f0=fcK/2N且K《2N-1,得到DDS的最小分辨率可达fc/2N。理论上通过设定DDS相位累加器的位数N、频率控制字K和时钟频率fc的值,就可以产生任一频率的输出。根据频率步进100Hz的要求,选取累加器的位数为19位,计算出时钟频率fc应为52.4288MHz。步进的累计误差通过软件补偿的方法进行修正,利用现有的52.4160MHz晶振完全精确地实现步进100Hz的要求。

  用调制信号去控制高频振荡的幅度,使其幅度的变化量随调制信号成正比地变化,这一过程称为幅度调制。若载波为uc=Uccosct,调制信号为f(t)=cost,则调幅波为

  普通调幅波利用模拟相乘器实现,但是外围电路复杂,改变调制度需改变电路元件的参数,实现起来繁琐。可以采用CPLD芯片结合DDS技术灵活的实现数字调幅,原理如图2所示。

  由DDS产生的波形信号作为载波,在单片机内部作调制信号为1kHz的正弦波形存储表,根据键盘所设定的调制度ma(10%~100%)与存储表中的数据相乘的结果送CPLD与DDS得到的波形相乘,再与DDS信号相加就产生相应的数字调幅波编码,告别激进增长 信用卡进入存量竞争。经D/A转换得到模拟调幅信号。

  图3为CPLD数字调频电路,频偏为5K时的控制字是50,将余弦波形与50相乘,并与单片机传递的频率控制字相加,送入DDS模块经D/A转换就可以输出调频波,其设计原理图如图4所示。

  用数字基带信号去控制高频正弦波的幅度就是振幅键控调制ASK。在CPLD内部只需要根据所设定的二进制基带序列码对产生的DDS波形进行处理,二进制基带序列为1时波形通过,序列为0时输出0,仿线所示。移相键控PSK是数字基带信号去控制载波的相位。

  它是利用载波不同相位或相位变化来传递信息的。PSK的实现方法是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换,两个载波相位通常相差180,波形如图6所示。

  D/A转换电路如图7所示,选用的是12位高速D/A器件AD9713,该器件具有更好的静态性能和动态特性。AD9713B更新速率可达100MS/s。由于该D/A转换器是针对DDS、波形重构和高质量图像信号处理等应用而设计的,这款芯片在动态特性方面表现特别突出,极郤濬蚳珛衄闡虳ˋ。并且具有优良的谐波抑制能力。AD9713输出满量程电流输出是由VCONTROLAMPIN和RSET决定的,图7中AD9713采用内部参考电压,输出满量程电流为-20mA。

  幅度调节电路是由放大器组成。高频信号放大要求放大器有足够的输出电压转换速率,在正弦波的情况下,放大器所需要的最大摆率SR=2=2Af,其中为信号的角频率,A为信号幅度,f为频率。此外,幅度调节电路要求带低阻负载,放大器的电流输出能力也是个重要参数,要在50负载上输出6V信号,则放大器至少要有120mA的连续电流输出能力。考虑以上原因,本文选择AD公司的高速运放AD811作为输出放大器,它是一个宽带高速电流反馈型运算放大器,其各项参数非常适合上述指标:小信号带宽(G=+2时)达120MHz,电压摆率SR为2500V/s,全谐波失线mA,其短路输出电流可达150mA。

  幅度调节电路如图8所示,图中R3和R4起分流作用,限制用于I/V转换的电流,1个电流反馈的高速放大电路。它把AD9713输出的电流转换成电压,通过反馈电阻Rf的电流决定AD811输出的幅度为6V。为了增大后级的带负载能力设计了后级电压跟随,模拟输出的最后部分是滤波电路,滤波器的选择主要取决于系统所要输出的波形,在50的负载电阻上的电压峰峰值为61V。

  利用测试仪器:EE1641B1型函数信号发生器/计数器,直流稳压电源GPS-3303C、60MHz示波器TDS1002,高频测试仪等对设计的信号发生器进行性能测试。正弦波的频率范围、步进、在50负载上的输出电压幅度,失线所示,频率稳定度测量如表2所示,步进为10%的幅度调制测试如表3所示,调制信号为1kHz的频率调制测试如图10所示,二进制PSK、ASK如图11和图12所示。


香港管家婆彩图| 开奖直播| 本港台j2现场报码| 今期挂牌正版彩图| 马会开开奖结果| 曾半仙救世网| 护民图库看图区| www.60349.com| 新版跑狗图| www.468876.com| 赛马会平特论坛| 顶尖高手论坛|