波形发生器设计数电课程设计数字电路课程设计.doc

PAGE PAGE 5 数 字 电 子 课 程 设 计 专业： 班级 姓名 学号: 指导老师: 目录 一．目录2 二．设计介绍3 三．设计任务和要求4 四．选用器材4 五．设计方案4 六．电路图8 七．电路说明及原理分析8 八．设计总结及心得体会9 九．参考文献10 波形发生器设计 设计介绍 波形发生器是用来产生一种或多种特定波形的装置，这些波形通常有正弦波.方波.三角波.锯齿波，等等。以前，人们常用模拟电路来产生这种波形，其缺点是电路结构复杂，所产生的波形种类有限。随着数字电子技术的发展，采用数字集成电路产生各种波形的方法已变的越来越普遍。虽然，用数字量产生的波形会呈微小的阶梯状，但是，只要提高数字量的位数即提高波形的分辨率，所产生的波形就会变的非常平滑。用数字方式的优点是电路简单，改变输出的波形极为容易。下面将说明以数据存贮器为核心来实现波形发生器的原理。 用波形数据贮存器记录所要产生的波形，并将其在地址发生器作用下所产生的波形的数字量经过数-模转换装置转换成相应的模拟量，以达到波形输出的目的。其实现的原理如图所示。 设计任务和要求 设计一个多种波形发生器，其具体要求如下: 实现多种波形的输出。这些波形包括正弦波.三角波.锯齿波.反锯齿波.梯形波.台型阶梯波.方波.阶梯波,等等。 要求输出的 波形具有8位数字量的分辨率。 能调整输出波形的 周期和幅值。 能用开关方便的选择某一种波形的输出。 选用器材 1.NET系列数字电子技术实验系统 2.稳压电源 3.集成电路：74LS161.2716.DAC0832.NE4558 4.电阻.开关.可变电阻 5.计算机.EPROM编程器 6.万用表.示波器 设计方案 按地址发生器.波形数据存贮器.数/模转换器三个部分分别说明。 1.地址发生器组成 地址发生器说输出的地址位数决定了每一种波形所能拥有的数据存贮量。但在同一地址发生频率下，波形贮存量越大输出越低。考虑到我们要求输出波形具有8位数字量的分辨率，因而可将地址发生器设计成8位，以获得较好的输出效果。如果地址发生器高于8位，那么输出波形的分辨率将会收到影响。 选用2片4位二进制计数器74LS161组成8位地址发生器，其最高工作频率可达到32MHZ。 2.波形数据存贮器 8位地址发生器决定了每种波形的数据贮存量为256字节。因为总共要输出8种波形，故贮存量为2K字节。可选用2716 EPROM作为波形数据存贮器。8种波形在存贮器中的地址分配如图: 贮存在EPROM中的波形数据是通过一个周期内电压变化的幅值按8位D/A分辨率分成256个数值而得到的。例如正弦波的数据可按公式 D=128（1+sin360/255x）,x=0…255 3.数据转换器 可采用具有8位分辨率的D/A转换集成芯片DAC0832作为多种波形发生器的数模转换器。由于多种波形发生器制使用一路D/A转换，因而DAC0832可连续接成单缓冲器方式。另外，因DAC0832是一种电流输出型D/A转换器，要获得模拟电压输出时，需外接运放来实现电流转换为电压。 由于在实际使用中输出波形不仅需要单极性的（0- +xV 或0- -xV） 有时还需要双极性的（+-xV）,因而可用两组运算放大器作为模拟电压输出电路，运放可选用NE4558,其片内集成了两个运算放大器。 主要电路图 电路说明及原理分析 1. 2716 EPROM的地址信号 两片74LS161级练成八位计数器，其两组Q3-Q0输出作为2716的低八位地址A7-A0，这样，读出一个周期的波形数据需要256个CP脉冲，故输出波形的频率为CP时钟脉冲频率的1/256.2716的高三位地址（A10-A8）用作必须选择，他们与三个选择开关相连。利用开关的不同设置状态，可选用八种波形种的任意一种。 2.DAC0832的单缓冲器方式 在电路中DAC0832被接成单缓冲器方式。它的ILE与+5V相连，CS,XFER,WR2与GND相连，WR1与CP信号相连。这样DAC0832的8位DAC寄存器始终处于导通状态，因此当CP变成低电平时，数据线上的数据便可直接通过8位DAC寄存器，并有其8位D/A转换器进行转换。 3.波形的输出和调整 在上图种，DAC0832输入的电流信号经过双运放NE4558被转换成0- -5V 再经过一级运放后得到了 双极性输出+-