波形发生器毕业论文

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1、 1 0 0 引言引言 波形随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的 迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着 70 年代微处理器的 出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器 带有微处理器，因而具备了自校、自检、自和智能化方向发展。但市面上能看到 的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用 的需求。 加之各类功能的半导体集成芯片的快动故障诊断和自动波形形成和修正 等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。 在科 学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常

2、 常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且 由于低频信号源所需的 RC 很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度 亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点。一旦工作需求功能有增 加，则电路复杂程度会大大增加。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方 便地构成各种信号波形发生器。 用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波 形发生器相比， 其波形质量、 幅度和频率稳定性等性能指标， 都有了很大的提高。 当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、 自动化速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程 控等低频的信

3、号发生器成为可能。 在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介 于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准 波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的 波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格 贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同 时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节， 因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。在 70 年代后， 微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和 D/A，硬件和软件使波形发生

4、器的功 能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用 微处理器对 DAC 的程序控制，就可以得到各种简单的波形。 90 年代末，出现 几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是 HP 公司推出了型号为 HP770S 的 2 信号模拟装置系统，它由 HP8770A 任意波形数字化和 HP1776A 波形发生软件组 成。HP8770A 实际上也只能产生 8 种波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic 公司推出了型号为 Data-2020 的多波形合成器， Lecroy 公司生产的型号为 9100 的任意波形发生器等。 到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现

5、了多种工作频率可过 GHz 的 DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展， 2003 年，Agilent 的产品 33220A 能够产生 17 种波形，最高频率可达到 20M， 2005 年的产品 N6030A 能够产生高达 500MHz 的频率，采样的频率可达 1.25GHz。 早在 1978 年，由美国 Wavetek 公司和日本东亚电波工业公司公布了最高 取样频率为 5MHz ， 可以形成 256 点(存储长度)波形数据， 垂直分辨率为 8bit， 主要用于振动、医疗、材料等领域的第一代高性能信号源，经过将近 30 年的发 展，伴随着电子元器件、电路、及生产设备的高速化、高集成化，

6、波形发生器的 性能有了飞速的提高。变得操作越来越简单而输出波形的能力越来越强。波形操 作方法的好坏，是由波形发生器控制软件质量保证的，编辑功能增加的越多，波 形形成的操作性越好。 以下给出了几种波形发生器的性能指标， 从中可以看出当今世界上重要电子 仪器生产商在波形发生器上的研制水平。Tektronix 公司的 AWG710 型,主要技术 指标: 通道数：2, 每通道的最高采样速率：4GMS/s ,垂直分辨力：8 比特,储存 容量：8M；横河电机公司的 AG5100 型，通道数：2, 每通道的最高采样速率： 1GMS/s ,垂直分辨力：8 比特,储存容量：8M；普源公司的 DG3121 型，通道数： 2, 每通道的最高采样速率：300MS/s ,垂直分辨力：14 比特,储存容量：1M。从 中不难看出，经过将近 30 年的发展，伴随着电子元器件、电路、及生产设备的 高速化、高集成化，波形发生器的性能有了飞速的提高。变得操作越来越简单而 输出波形的能力越来越强。就目前国内的成熟产品来看,我国目前在波形发生器 的种类和性能差距正在逐渐地缩小。 3 1 1 设计要求及方案论证设计要求及方