多功能信号发生器文档格式.docx

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学号

2010年5月28日

摘要：

多功能信号发生器能够产生用户需要的特定波形信号，它主要由数字逻辑电路和D/A转换器组成。

在本例的数字逻辑电路共可产生五种波形，分别是：

递增锯齿波、递减锯齿波、三角波、阶梯波和方波。

五种波形模块通过选择器选择以后，送给D/A转换器产生相应的信号波形输出。

关键字：

信号源

前言：

各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波是较为常见的信号。

在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。

为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。

本文着重介绍了如何利用VHDL语言产生上述的信号的软件编程，本次关于产生信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。

该信号源的特点是：

体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。

一、系统总体的设计思路：

用FPGA设计一个多功能信号发生器，通过选择输入信号，可以输出递增锯齿波、递减锯齿波、三角波、阶梯波和方波等五种信号。

信号发生器的控制模块可以用数据选择器实现，五种信号的选择可以用5选1数据选择器实现。

二、多功能信号发生器的设计实现

1、递增锯齿波的设计模块

递增锯齿波sawtooth，复位信号reset，时钟信号clk，输出信号q，8位数字信号

2、递减锯齿波的设计模块

递减锯齿波sawtooth_minus，复位信号reset，时钟信号clk，输出信号q，8位数字信号

3、三角波的设计模块

4、阶梯波的设计模块

5、方波的设计模块

6、数据选择器的设计模块

选择信号sel=001,选择第1路信号输出

选择信号sel=010,选择第2路信号输出

选择信号sel=011,选择第3路信号输出

选择信号sel=100,选择第4路信号输出

选择信号sel=101,选择第5路信号输出

7、顶层电路的设计

将上述六个模块生成元件符号，供顶层电路调用。

这些模块分别是：

递增锯齿波信号产生模块sawtooth_adder、递减锯齿波信号产生模块saw_minus、三角波信号产生模块triangle、阶梯波信号产生模块ladder、方波信号产生模块square和数据选择器mux51。

顶层电路的连接如下图所示。

三、系统仿真：

通过选择不同的sel值，可以实现不同的波形输出。

输入的选择信号等于1时，信号发生器顶层电路的仿真波形如图

（1）所示，此时输出波形是递增锯齿波。

从图中可以看出，输出波形线性递增。

图

（1）

输入的选择信号等于2时，信号发生器顶层电路的仿真波形如图

（2）所示，此时输出波形是递减锯齿波。

从图中可以看出，输出波形线性递减。

图

（2）

输入的选择信号等于3时，信号发生器顶层电路的仿真波形如图（3）所示，此时输出波形是三角波。

图（3）

输入的选择信号等于4时，信号发生器顶层电路的仿真波形如图（4）所示，此时输出波形是阶梯波。

图（4）

输入的选择信号等于5时，输出的波形是方波。

输出的数字信号为周期性的全0或全1。

四、结论

根据以上的分析，可以知道该电路可以正确地显示出五种波形，设计符合情理，正确稳定。

当需要不同幅度的波形时，可以通过修改各模块代码实现。

该电路设计灵巧，简单方便，可以很好地用于实践中。

参考文献（References）

[1]杨颂华、张秀芳等编.电子线路EDA仿真技术:

西安交通大学出版社,2007.

[2]蒋小燕、俞伟钧、张立臣编.EDA技术及VHDL:

东南大学出版社,2007.