信号发生器系统实验

1、信号发生器系统实验三、三、 实验原理实验原理信号发生器分为三个独立的部分： 以4.096MHz晶振为中心的时钟信号产生部分 以4.433MHz晶振为中心的数字信号产生部分 以8038函数发生器为中心的模拟信号产生部分1、时钟信号产生部分该部分的作用是产生不同频率的方波、伪随机序列及其他脉冲信号，其原理框图及其电路原理图分别如图1-1、图1-2所示。内时钟源4.096MHz2分频时钟分频时钟分频伪随机码产生电路分帧同步信号产生1.024MHz512KHz256KHz128KHz32KHz2KHz伪随机码帧同步信号 （ 1 ） 时 钟 信 号 源 ： 内 时 钟 信 号 源 电 路 由 晶 振CR

2、Y002(4.096MHz)、电阻R014(1K)和R015(1K)、电容C023(0.01uF)、非门U023:A(74LS04)和U023:B(74LS04)组成。加电后，在U023:A的输出端输出一个较为理想的方波信号，其振荡频率为4.096MHz，经过D触发器U018:B(74LS74)二分频后，输出2.048MHz的方波信号，送到分频电路U019:74LS161的第2脚。C L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E10Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 01974F161AC L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E1

3、0Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 02074F161AC L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E10Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 02174F161A12U 023A74F0434U 023B74F0456U 023C74F0498U 023D74F041110U 023E74F041312U 023F74F041312U 022F74F04D2Q5Q6C L K341PR EC L RU 018A74F74D12Q9Q8C L K111013PR EC L RU 018B74F74D2Q5Q6C L K341PR EC

4、L RU 025A74F74D12Q9Q8C L K111013PR EC L RU 025B74F74121312U 024A74F10123U 027A74F86V C C2048K1024K512K256K128K64K32K16K8KP8K2K1K32K2K伪 随 机 码V C CR 0141KR 0151KC 023103C R Y 0024.096M H zV C CV C CV C CV C CV C CV C CV C CK 001T P002T P003T P004T P006T P007V C C4.096MHz2.048MHz分频器128KHz分频器分频器二分频3级反馈移

5、位寄存器时钟PN码输出 （2）三级基准信号分频电路及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路：该电路的输入时钟信号为2.048MHz的方波，即测试点TP002端，三级基准信号分频电路及PCM编码调制同步信号由三级可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成，逐次分频变成8KHz窄脉冲。U019、U020、U021(74LS161)的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟分别为2048KHz、128KHz、8KHz。预置数据输入端P3、P2、P1、P0均接地,为低电平,这样每次均从零开始计数,计数到16个脉冲后,其15脚为进位输出端输出一个16分频的128KHz、8KHz窄脉冲信号。每级的Q0、Q1、Q2、

6、Q3输出均为2分频输出波形。由第1级分频电路U019产生的128KHz窄脉冲和由第2级分频电路U020产生的8KHz窄脉冲经处理后输出PCM编译码器中的收、发帧同步信号,同时产生256KHz、64KHz、32KHz、16KHz、2KHz、1KHz方波信号。（3）伪随机码发生电路：显著特点是 (A)随机特性(B)预先可确定性(C)可重复实现。采用带有两个反馈抽头的3级反馈移位寄存器来产生7位伪随机序列。设初始状态为111（Q2Q1Q0=111）,则在时钟的作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加后产生新的输入Q2=Q0Q1=11=0，新状态变为Q2Q1Q0=011。移位两次时，由Q1与Q0模二加后产

7、生新的输入Q2=Q0Q1=11=0，则新状态变为Q2Q1Q0=001，依次类推，移位7次后，新状态变为111，即回到初始状态。 D2Q5Q6CLK341PRECLRU018A74F74D2Q5Q6CLK341PRECLRU025A74F74D12Q9Q8CLK111013PRECLRU025B74F74121312U024A74F10123U027A74F8632K2K伪 随 机 码VCCVCCVCCVCCVCCK001TP006TP007Q2Q1Q0+时钟输出1101110110011000101011110010保证不出现保证不出现Q2Q1Q0=000状态状态PN码码输输出出7位长位长PN

8、码码跳线开关跳线开关 系统中伪随机码发生器的电原理图中三个触发器U018A、U015A、U025B(74LS74)构成三级移位寄存器，模二加法器由异或门U027A:74LS86构成。为防止全零状态出现，将三级D触发器的Q端分别连到与非门U024:A(74LS10)的三个输入端，与非门的输出端连到D触发器U025:A(74LS74)的第四端（该端为置“1”端）。这样，一旦出现三级D触发器的输出端为全零状态时，与非门的输出端立即输出低电平，使D触发器的Q端输出置“1”，电路回复正常工作，即电路不可能处于Q2Q1Q0=000的状态，从而保证了状态转移图在7个非“0”状态下循环。 该电路的工作时钟有3

9、2KHz、2KHz两种方式可供选择，由跳线开关K001进行控制，从而输出不同速率的伪随机码序列。 2、数字信号产生部分本模块产生6种数字基带信号NRZ、RZ、BNRZ、BRZ、BPH、AMI。信号码速率为170.5Kb/s，帧长为，其中，第2位到第8位是帧同步码（帧同步码（1110010），另外另外16位为每路位为每路8位的两路数据信号位的两路数据信号，该信号作为集中插入帧同步码时分复用信号，发光二极管。晶振分频器并行码产生器8选13选1码型变换器8选18选1NRZNRZBNRZBNRZBRZBRZBPHBPHAMIAMIRZRZNRZ_单极性非归零码RZ_单极性归零码BNRZ_双极性码BRZ

10、_双极性归零码BPH_AMI_传号交替反转码（3） 3选1：3选1点路原理同8选1电路原理，U004：0160的14和15脚的输出信号分别输入到U008：512的地址端A和B，U005、U006、U007输出的3路串行信号分别输入到U008的数据端X3、X2、X1，通过U008输出码速率为170.5Kb/s的2路时分复用信号，该信号为单极性非归零信号（NRZ）。（1）分频器：U002：74LS161A进行13分频，输出信号频率为34KHz，74LS161A是一个四位二进制加计数器，预置在3状态。U003：74LS193完成2、4、8、16运算，TP011输出频率为170.5KHz的位同步信号。

11、U004：40160是一个二十进制加减计数器，预置值为7，完成3运算。（2） 8选1：采用数据选择器4512，它内含了8路数据传输开关、地址译码器和三态驱动器，U005、U006和U007的地址信号输入端A 、B、C并连在一起并分别接74LS193的2、6、7脚，它们的8个数据信号输入端X0X7分别与SW001、SW002、SW003输出的8个并行信号连接。X 1 1 1 0 0 1 0 X X X X X X X X X X X X X X X X无定义位帧同步码数据1数据212U001A74F04C00122p34U001B74F0456U001C74F0498U001D74F041110

12、U001E74F041312U001F74F04R0011KCRY0014.433MHz123456789BR003510123456789BR002510123456789BR001510CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U00274F161AVCCCLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U00374F193R00210K12345678161514131211109SW001D02412345678161514131211109SW002D02312345678161514

13、131211109SW003D022D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0054512D021D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0064512D020D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0074512D019D001D018D002D017D003D016D004D015D005D014D006D013D007D012D008D011D009D010VCCVCCVCCD01D12D23D34D45D56D67

14、D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0084512CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U00474F160AVCCVCCD5Q1CK3Q2R4S6U009A4013VCCBSNRZ01110U010E74F0634U010B74F0698U010D74F0656U010C74F06R0051KR0041KC0021000pD5Q1CK3Q2R4S6U013A4013D5Q1CK3Q2R4S6U014A4013FSBS8910U011C4070BSVCCBS-SBS-SJ6Q1CK3K5Q2S7R4U012B40

15、27Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X012X13X114X215VDD16U016CD4052Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X012X13X114X215VDD16U017CD4052Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X012X13X114X215VDD16U015CD4052NRZ0BS-SVCCRZ-5V-5VR016220C009100PAMIBSNRZVCC -5V-5VVCCR019270BNRZ-5VNRZ0VCCVCCVCC-5VR017270R018270RZBR

16、ZBSTP0011TP0012TP0013TP0015TP0016TP0017TP001813分频341KHz 2、4、8、16分频器 2=170.5k(位同步位同步) 4=85.25k 8=42.625k 16=21.3125k选通信号（选通信号（） 3分频分频选通信号选通信号（） （） （） （） （） 3 路数据路数据12345689101112U026ICL8038AW001103W002102W003104J001J002J003R0064.7kR00720kR0084.7kR0094.7kR01010kR01110kR0136.8kC005104C0061000pC007104C0

17、08103e00110uFBG0019013W004104正弦波TP008+12V3、模拟信号产生部分ICL8038是单片集成函数发生器，它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器及三角波变正弦波电路组成。接通电源开关，按下开关K1、K2使信号源部分工作。1、时钟信号产生部分：用TP006作为示波器外同步信号（测量TP007伪随机码时，采用自同步），进行以下测量：（1）将K001接1、2脚，观察TP002TP007的波形，记录下来；（2）将K001接2、3脚，观察TP007的波形。2、数字信号产生部分：测量帧同步信号TP012，然后用TP012作为示波器的外同步信号，进行以下测量：

18、（1）将SW001、SW002、SW003设置为11100000、11001010、11111000，观察TP011、TP018各处波形；（2）改变3个拨码开关的值,观察TP013-TP018处波形的变化情况。3、模拟信号产生部分（1）用短路器连接J003，调节W002，使TP010输出方波占空比50%，再观察TP008输出的正弦波，反复调节W003、W004，使正弦波不产生明显失真；（2）调节W001，使输出信号频率从小到大变化，记录8038的电位并测量正弦波的频率；（3）改变8038的外接电容，观察输出正弦波的波形。 四、实验步骤四、实验步骤TP001：4.433MHz，占空比50%的方波；TP002：2.048MHz，占空比50%的方波；TP003：128KHz脉冲； TP004：8KHz脉冲TP006：占空比50%的方波，K001接1、2脚，为2KHz；接3、2脚，为32KHz；TP007：伪随机码，7位，码元速率2KHz或