文档介绍：中山大学
硕士学位论文
信号发生器以及虚拟数字示波器的实现
姓名:蔡波
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:陈弟虎
20070610
信号发生器以及虚拟数字示波器的实现摘要专业:电子与通信工程蔡波指导教师:陈弟虎教授目前常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的,当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的值很大,这样不但参数准确度难以保证,而且体积大和功耗都很大,本系统采用数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率的技术,即直接数字频率合成际醪也ḿ胺讲ǎ及方波的合成波。本系统的另外一个突出亮点就是利用单片机与虚拟示波器是随着计算机技术、现代测量技术发展起来的一种新型智能测试仪器,它不但能实现一般模拟或数字示波器的全部功能,,开发了一台虚拟示波器实验样机。该虚拟示波器具有如下优点:硬件成本低,用户可自定义其功能;通过升级应用软件便可完成示波器功能的升级与扩充,可与电脑等设备方便的互联;具有良好的可靠性、移植性和维护性⋯。关键词:信号发生器数字示波器槟庖瞧骷际鮈硕士生:波形分辨率高,低频性能好“1鞠低郴挂肓税自晟涑霭自晟驼也约癉芯片榷ǖ娜遣ā有的计算机资源,实现如数据存储、数据分析等在普通示波器上很难实现的特殊功能。对于虚拟示波器的理论研究与样机的开发,可以在很大程度上弥补传统示波器的不足。
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第一章绪论研究背景测量仪器从宏观上可分为两大类,即激励和检测,激励仪器主要是各类信号发生器。信号发生器按工作原理可分为:调谐信号发生器、锁相信号发生器和合成信号发生器。餍承藕欧⑸魇怯傻餍痴竦雌鞴钩伞4车餍承藕欧⑸鞫际怯傻餍振荡器和统调的调幅放大器涑龇糯笃加上一些指示电路构成。这种信号发生器结构复杂、频率范围窄,而且可靠性、稳定性较差,但其价格低廉。随着半导体器件的发展,其性能有所改善。嘈藕欧⑸魇怯傻餍痴竦雌魍ü嗟姆椒ɑ竦檬涑鲂藕牌德实男号发生器。这种信号发生器频率精度和稳定度高,但要实现快速、程控比较困难,同时输出信号的频率分辨率较差。铣尚藕欧⑸魇遣捎闷德屎铣傻姆椒ü钩傻男藕欧⑸鳌S捎诤铣尚号发生器具有较高的频率稳定度,很容易实现数字显示频率,因此,频率分辨率高和频率的设定重复性好,以及能方便实现频率的程序控制是合成信号发生器的重要特点阁。随着数字集成电路和微电子技术的发展,直接数字合成技术简称将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域,优越的性能和突出的特点使其成为现代频率合成技术中的佼佼者。器件采用了高速数字电路和高速疉转换技术,具备了频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续和相位可快速程控切换等优点,可以实现对信号的全数字式调制。而且,由于鞘只呙芏燃傻缏凡罚片体积小、功耗低,因此可以用钩筛咝阅芷德屎铣尚藕旁蠢慈〈称率信号源产品。虚拟示波器是随着计算机技术、现代测量技术发展起来的一种新型智能测试仪器,它不但能实现一般模拟或数字示波器的全部功能,而且能充分利用现
课题研究的现状有的计算机资源,实现如数据存储、数据分析等在普通示波器上很难实现的特殊功能。对于虚拟示波器的理论研究与样机的开发,可以在很大程度上弥补传统示波器的不足。本论文采用—绞焦钩尚槟庖瞧鞑饬肯低常梦谋臼编程语言ぷ魑H砑7⑵教ǎ7⒘艘惶ㄐ槟馐静ㄆ魇笛檠8虚拟示波器具有如下优点:硬件成本低,用户可自定义其功能;通过升级应用软件便可完成示波器功能的升级与扩充,可与电脑等设备方便的互联:具有良好的可靠性、移植性和维护性。信号发生器是一种最悠久的测量仪器,早在年代电子设备刚出现时它生了。随着通讯和雷达技术的发展年代出现了主要用于测试各种接收标准信号发生器,使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂,功率比较大,电路比较简因此发展速度比较慢。直到年才出现第一台全晶体管的信号发生器。自年代以来信号发生器有了迅速的发展,出现了函数发生器,这个时波形发生器多采用模拟电子技术,由分立元件或模拟集成电路构成,其电构复杂,且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形,由于模拟电路的漂移较大,使其输出的波形的幅度稳定性差,而且模拟器件构成路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点,并且要产生较为复杂的信号波电路结构非常复杂。自从年代微处理器的出现以后,利用微处理器、模数转换器和数模转换硬件和软件使信号发生器的功能扩大,产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主,实质是采用微处理器对某绦蚩刂疲涂梢缘玫礁髦旨单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低,这主要是由墓ぷ魉俣染龆ǖ模绻胩岣咂德士梢愿慕砑绦