137334: 1 引言 由于传统的多波形函数信号发生器需采用大量分离元件才能实现,且设计复杂,这里提出一种基于CPLD 的多波形函数信号发生器
它采用CPLD 作为函数信号发生器的处理器,以单片机和CPLD 为核心,辅以必要的模拟和数字电路,构成的基于DDS(直接数字频率合成)技术、波形稳定、精度较高的多功能函数信号发生器
2 系统设计 图 1 给出系统设计框图,该系统设计主要由CPLD 电路、单片机电路、键盘输入液晶显示输出电路以及 D/A 转换电路和低通滤波器等电路组成
2. 1 频率合成器 该系统设计采用直接数字式频率合成DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)技术,采用ROM 存储所需的量化数据,按照不同频率求出频率控制字
以K 为步进对相位累加器进行累加,每累加一次,取出累加器的高8 位数据送至ROM, ROM 根据不同的地址取出不同的数据送TLC7524 进行转换
再经过滤波即可得到所需要波形
由于DDS 具有相对带宽很宽,频率转换时间极短,频率分辨率高等优点
此外,全数字化结构便于集成,输出相位连续,频率,相位和幅度均可实现程控
2. 2 幅度控制模块 幅度控制模块由DAC0832 控制,利用其内部电阻分压网络,将其作为数控电位器
将 TLC7524 的输出波形作为DAC0832 的基准电压源输入,其输出波形为V=(N/256)×Vin,其中N 为单片机输入的幅度控制字
通过一简单的电阻分压网络调整运放输出峰一峰值为0~ 5 V,再送至DAC0832 由单片机控制其幅度实现幅度的步进,如图2 所示
2. 3 后级处理模块 采用二阶巴特沃兹低通滤波器
巴特沃兹低通滤波器的幅度函数是单调下降的,由于n 阶低通巴特沃兹低通滤波器的前(2n-1)阶导数在ω =0 处为零,所以巴特沃兹低通滤波器也称最大平坦幅度滤波器