8.23 多功能波形发生器的系统设计.ppt

8 23多功能波形发生器设计 设计要求 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任意波形 系统组成 多功能波形发生器系统由以下四部分组成1 输入部分2 FPGA部分3 DAC4 显示部分组成 多功能波形发生器系统框图 1 输入部分 输入部分包含以下功能按键设定 确认 清除 波形 调幅 档位 数据 占空比调节 设定 可以由用户用键盘或其他输入装置产生任意波形 确认 使数据输入的有效 清除 使储存任意波形的RAM所有单元内容清零 波形 为波形输出选择开关 有5位组成 可以选择单波形的输出 也可以选择多波形的线形叠加输出 调幅1 可以调节正弦波 三角波 锯齿波 方波A和方波B的幅度 它是通过送到调幅DAC的数据的大小更改来控制调幅DAC输出电压的高低的变化 而此输出的电压做为波形DAC的基准电压 从而实现对幅度的控制 调幅2 可以进一步调节方波A和方波B的幅度 因为方波的波形只有2种状态 高 低电平 而波形DAC的数据有8位 可以表示256种状态 00000000 此状态无意义 所以还有255种状态 即在送入调幅DAC的数据不变的情况下 更改送入波形DAC的数据可以产生255种幅值不一样的方波 档位 由4位开关组成 可以进行4种频率档位的选择 数据 由4位BCD组成 4位BCD数据是一次性置入的 占空比 可以调节方波A的占空比 2 FPGA部分 FPGA是整个系统的核心构成系统控制器波形数据生成器加法器运算 译码分频器等电路 系统控制器 控制系统的每个部分状态及之间的协调 加法器 是10位的 当只选择1种波形时 加法器等效于传输线 不对波形数据做处理 当选择2种或2种以上波形时 加法器先把送进来的数据进行叠加 把最后的数据的最低2位舍去 把剩下位送到波形DAC中 运算 译码 正弦波 三角波 锯齿波和叠加的波形的幅值算法都是相同的 方波A和方波B的波形的幅值算法是相同的 分频 分频系数有的固定不变 也有可改变的 具体见程序部分 存储器1 用来存储正弦波波形数据 存储器2 用来存储任意波波形数据 正弦波 通过循环不断地从RAM中依次读取正弦波一个周期在时域上64个采样点的波形数据送入波形DAC 从而产生正弦波 正弦波的频率取决于读取数据的速度 任意波 首先通过键盘把任意波形波形数据存储在存储器中 然后循环不断地从存储器2中依次读取任意波一个周期在时域上64个采样点的波形数据送入波形DAC 从而产生任意波 任意波的频率取决于读取数据的速度 波形数据生成器 1 波形数据生成器 2 三角波 三角波波形是对称的 每边呈线形变化 所以可以根据地址数据做简单运算 就可以得到三角波 锯齿波 产生单调性锯齿波 因此把地址数据进行左移2位 结果送波形DAC就可 方波A 方波A产生也是由64个采样点组成 64个采样点的数据只有 低电平 和 高电平 2种状态 更改 低电平 和 高电平 出现的比例 可以达到调节占空比的目的 3 DAC和显示部分 波形DAC 根据输入的波形数据 即FPGA输出的数据 产生相应的模拟波形的输出 调幅DAC 根据输入的幅度调节数据 即FPGA输出的数据 用来调节波形DAC的基准电压 到达输出波形幅度调节的目的 波形指示 每种波形具有一个选择开关 而每个选择开关与FPGA接口的一端