波形发生器设计（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）怀化学院物信系怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列讲座（三）波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）一、任务设计制作一个波形发生器，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，波形发生器结构示意图如图所示。二、要求1．基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。（3）具有波形存储功能。（4）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；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。键盘其他输入装置显示部分波形生成微控制器波形输出波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）2.发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至100Hz～200kHz。（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：100Ω～∞）。（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。（5）可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生10个周期三角波输出）。（6）其他（如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展>200kHz、扫频输出等功能）。波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）三、评分标准波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）题目分析在对原题进行仔细的阅读分析后，将题目要求完成的功能和技术标归纳成一个表格，使之更加明了，详见下表。由表可知，本题的重点和难点如下:重点:•波形生成;•频率变化范围及步进;•输出电压幅度范围，步进及稳幅。波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）难点:•任意波形及各种组合波形的生成;•频谱分析，失真度分析，频率扩展（>200kHz），扫频输出等。•本题只对失真度和频率稳定度提出明显的要求，但从其他要求中已间接保障这两项重要技术指标。这部分内容放在方案论证中再介绍。波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）方案论证一、波形生成方案方案一：采用分立元件和中小规模集成电路构成波形发生器；方案二：采用单片压控函数发生器MAX038构成波形生成电路；方案三：采用锁相式频率合成方案；方案四：采用DDFS，即直接数字频率合成方案；波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）二、波形生成原理1．正弦波、方波、三角波、锯齿波的生成原理采用DDS（又称DDFS）技术不仅可以生成正弦波、方波、三角波、锯齿波以及可以编辑生成上述四种波（同周期）的线性组合波，基波和谐波（5次以下）的线性组合波，还可以生成任意波和生成单次或多次（1000次以下）的特殊波形。波形发生器设计怀化学院“鑫三知”杯大学生电子设计竞赛系列培训（三）（2001年全国大学生电子设计竞赛A题）（１）正弦波生成原理将要输出的波形数据预先存在ROM（或RAM）单元中，然后在系统标准时钟（CLK）频率下，按照一定的顺序从ROM（或RAM）单元中读出数据，再进行D/A转换、滤波就可以得到一定频率的输出波形。以正弦波为例，在正弦波一周期（360°）内，按相位划分为若干等分Δφ，将各相位对应的幅值A按二进制编码并存入ROM中，设Δφ=6°，则一周期内共有60等分。由于正弦波对180°为奇对称，对90°和270°为偶对称，因此ROM中只需存0°...
