任意波形�(fā)生器是一種數(shù)�(jù)信號�(fā)生器。在�(diào)試硬件時,常常需要加入一些信�,以觀察電路工作是否正常。用一般的信號�(fā)生器,不但笨重,而且只發(fā)一些簡單的波形,不能滿足需要。這時候就可用任意波形�(fā)生器來產(chǎn)生一些需要的信號進行相關(guān)的實驗工��
市場上出售的信號�(chǎn)生器價格昂貴。結(jié)合實際需要,我們設計一種任意波形發(fā)生器。電路設計中充分利用MATLAB的仿真功�,將希望得到的波形信號在MATLAB中完成信號的�(chǎn)�、抽樣和模數(shù)�(zhuǎn)換,并將得到的數(shù)字波形數(shù)�(jù)存放在數(shù)�(jù)存儲器中,通過單片機和CPLD控制,將波形�(shù)�(jù)讀�,送入后向通道進行A/D�(zhuǎn)換和放大處理后得到所需的模擬信號波�。利用上述方法設計的任意波形�(fā)生器,信號產(chǎn)生靈活方便、功能擴展靈�、信號參�(shù)可調(diào),實�(xiàn)了硬件電路的軟件化設�。具有電路結(jié)�(gòu)簡單、實用性強、成本低廉等�(yōu)��
任意波形�(fā)生器的設計思想,是利用MATLAB的強大仿真功�,方�、快捷的生成給定頻率、周�、脈寬的任意波形�(shù)�(jù);并將數(shù)�(jù)預存在數(shù)�(jù)存儲器中。在單片機控制下,利用CPLD電路�(chǎn)生地址讀出數(shù)�(jù),送入D/A�(zhuǎn)換電路,得到所需的任意波形信�。系�(tǒng)�(jié)�(gòu)框圖如圖1;圖中分頻電路和地址�(fā)生器由CPLD實現(xiàn)�
1� 單片機控制電� 單片機采用AT89C52芯片,通過軟件編程�(chǎn)生所要求的控制信�。主要的控制參數(shù)包括:信號周�、脈寬;分頻電路的開始信�、地址�(fā)生器的復位信�;E2PROM的選通信�;D/A�(zhuǎn)換電路的選通 信號。在具體電路�,端口P1.0控制分頻電路的啟動、P1.1控制地址�(fā)生器的清�,P2.0控制28C256和AD7545的選通信�。單片機工作在定時器0方式,軟件設計利用C語言實現(xiàn)。流程圖如圖2所示: 2� 波形�(shù)�(jù)生成 MATLAB作為一款的�(shù)學工具軟�,具有強大的運算功能;可以方便的�(chǎn)生各種信號波�,在軟件中實�(xiàn)波形信號的產(chǎn)�、抽樣和模數(shù)�(zhuǎn)換。設計的任意波形�(fā)生器,數(shù)�(jù)存儲器選�28C256芯片,信號波形通過MATLAB仿真�(chǎn)�;得到的波形�(shù)�(jù)存放在數(shù)�(jù)存儲�28C256中。具體設計中,我們要求產(chǎn)生周期為200ms,脈寬為5ms的單/�(diào)頻混合信�,其中單頻信號的脈寬�4ms,頻率為30KHz;調(diào)頻信號的脈寬�1ms,頻率為30KHz[[_]]35KHz。在MATLAB中設定抽樣率�500KHz,得到�2500個波形數(shù)�(jù)。這些混合波形�(shù)�(jù)在燒錄入�(shù)�(jù)存儲器的過程中,由于波形�(shù)�(jù)較多,直接用手工錄入�(shù)�(jù)存儲器中不僅費時且容易出�。為克服這一弊端,通過MATLAB編程的方法將�(chǎn)生的波形�(shù)�(jù)按照HEX文件的INTEL格式存放,然后將這些波形�(shù)�(jù)整批次燒錄入�(shù)�(jù)存儲器中。采用上述方�,波形數(shù)�(jù)生成簡單,快�;可根據(jù)需要在軟件程序中方便地修改信號參數(shù);無需改動硬件電路即可實現(xiàn)信號參數(shù)的功能擴�� 3� CPLD邏輯設計 分頻電路采用兩片74HC163實現(xiàn)。通過分頻電路,將12MHz的晶振標準頻率分頻后,得�500KHz的抽樣頻�,作為地址�(fā)生器的時�。分頻電路的工作由單片機控制� 地址�(fā)生器電路�3�74HC163組成,時鐘頻率為500KHz,有分頻電路提供;和預存的波形數(shù)�(jù)抽樣頻率相一�,以實現(xiàn)�(shù)�(jù)的無失真讀�� 4� D/A�(zhuǎn)換電� D/A�(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)如圖3所示� 電路�,AD7545將波形數(shù)�(jù)�(zhuǎn)換為模擬信號;LF353進行信號濾波和整��
任意波形�(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�,目前實時帶寬超�1GHz的產(chǎn)品比較少,而且分辨率只�8�,不能滿足快速發(fā)展的移動通信和高速網(wǎng)絡的測量要求。與�(shù)字存儲示波器相比,任意波形發(fā)生器的全面指標存在明顯差�,前者的取樣率達�20GS/s和帶�6GHz,后者的取樣率是4.8GS/s和帶�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�,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�
任意波形�(fā)生器的另一重要應用領域是低�,例如心電圖、汽車點�、防撞氣囊、醫(yī)療儀器等,頻率范圍在聲頻以下,多組信號輸出,16位以上的分辨�。這類任意波形�(fā)生器以VXI總線、PXI總線和PC總線模塊較多,每年都有新�(chǎn)品推��