1 简介
波形发生器已广泛应用于通信、控制、测量等各个领域。电路设计和调试中经常用到锯齿波、正弦波、方波等波形。随着电子技术的快速发展，数字化逐渐成为电子行业的发展趋势。各公司都在向数字化、集成化、小型化方向拓展产品。众所周知，数字电子产品具有体积小、集成度高、抗干扰能力强等不可替代的优势。然而数字电路只能很好地处理脉冲波形，即只能很好地处理1和0形成的方波。连续的梯度信号不能很好地处理，而这正是模拟电路的优势。本文将数字电路与模拟电路相结合，即利用FPGA产生所需的各种模拟波形的控制信号，然后通过模拟电路处理梯度信号，从而得到各种清晰的波形。
2 示波器显示原理
首先对示波器的显示原理进行简单说明，以便更好地理解硬件电路的工作过程。在整个显示期间kaiyun.ccm，示波器需要始终处于“XY”位置，即示波器的波形是X轴和Y轴输入信号的叠加复合显示。可以看出，一般情况下，x轴输入的变量是信号频率，Y轴输入的变量是信号幅度。因此，当x轴输入5KHz的信号频率值，Y轴输入0V的直流电压幅值时，示波器上会在（5KHz，0V）位置显示亮点；同样，如果在 Y 轴上输入 5V 的直流电压幅值，在 x 轴上输入 0Hz 的信号频率值时，示波器上也会在（0Hz, 5V ）；如果x轴和y轴输入分别为5KHz和5V，则示波器上将出现亮点在（5KHz，5V）处。这样，如果通过程序对两个坐标轴连续赋值，就可以在示波器上显示清晰的线条。连续信号波形。
3 硬件设计
本文主要详细介绍常见信号中阶梯波和锯齿波的模拟波形设计。它们的模拟电路实现简单，实际输出波形清晰。方案中的硬件电路主要由DSP、FPGA及外围芯片组成。 DSP用于控制模拟波形的输出位置和幅度；外围芯片用于产生模拟波形，例如使用两个DAC0832来产生两个电压信号。一个用于控制锯齿波的高度，另一个用于控制阶梯波的高度。 FPGA对所需的各种控制信号进行逻辑编程。
这里，FPGA采用ALTERA的10K10系列可编程逻辑器件。 ALTERA 的 FLEX 10K 系列器件是业界首款嵌入式可编程逻辑器件。它是一种灵活的逻辑元件阵列架构，采用通用的栅海架构实现通用逻辑功能，也采用专用硅片实现更大规模的逻辑。伟大的专用功能。与标准门阵列相比，由于嵌入式功能是在硅芯片上实现的，因此所需的硅芯片面积更小，系统速度更高。 FLEX 10K系列不仅提供高密度、高速和系统集成功能，而且在单个器件内包含多个32位总线和6144位RAM空间。它还支持串行和并行配置方法以及JTAG模式下的在线仿真。这些特性使得FLEX IOK系列器件成为目前应用最广泛的可编程逻辑器件之一。相应地，所使用的开发工具为Maxplus II可编程逻辑开发软件。使用Maxplus II作为EDA软件工具可以实现强大的逻辑功能，同时还具有周期短、集成度高、价格实惠等优点。而且，由于该电路的逻辑模块全部采用FPGA实现，因此具有移植性好、易于维护的特点，有利于今后系统的改进。同时，这也进一步缩小了电路板面积，大大提高了电路的集成度。在本设计中，FPGA主要用于控制各种模拟波形的编程，并产生各种逻辑作为其控制信号。其中，FPGA中逻辑控制的结构框图如图1所示，可分为三部分，粗扫描和细扫描信号作为锯齿波控制信号。
图1 FPGA中控制信号模块功能框图
FPGA的工作过程是：首先用计数器对输入的32KHz时钟信号进行分频，产生1600Hz窄脉冲信号。一方面作为外部模拟波形发生电路的扫描触发信号，另一方面作为锯齿波控制信号。工作启动信号，即每次该信号到来时，启动其他功能模块，并按照需要的时序产生所需的控制信号。从图1可以看出，当1600Hz的频率到来时，细扫描计数器和粗扫描计数器的输入时钟（2MHz）将打开，并开始两者的初始加载过程。然后将从该初始值中减去输入脉冲。当减法溢出时，输出端将产生所需的扫描信号。同时，必须使用该信号来关闭相应的输入时钟信号，直到下一个1600Hz到来。当通过逻辑运算改变减法计数器的8位初始值时云开·全站体育app登录，输出信号的时间相对于1600Hz信号也会相应改变。通过这种逻辑方法，可以控制各种模拟波形的出现时间，从而控制各种波形在示波器上的显示位置。其中，减法计数器初值的改变是通过8位锁存器实现的，锁存器对DSP地址线、读/写信号线和I/O空间访问控制线进行逻辑运算，如8位锁存器所示。位锁存Strobe信号，然后使用程序将8位数据写入递减计数器。
阶梯波控制信号完全由软件程序实现，即根据其各种时序，在不同时刻将不同数据写入FPGA进行锁存，然后通过D触发器输出，控制阶梯波控制信号的产生。信号。为了满足系统的需要，还设计了控制波形宽度变化的逻辑，以产生显示所需的不同宽度的脉冲序列。其T。操作方法是将两个不同频率的方波信号与D触发器的输出端D进行与，分别对D进行逻辑与运算，然后进行逻辑或运算，然后改变通过编程改变D触发器的输出状态，从而得到两种宽度的输出脉冲。 function ImgZoom(Id)//重置图片大小，防止爆表 { var w = $(Id).width; var m = 650；如果（w
4 实验结果
4.1 阶梯波形
这里，我们简单介绍一下阶梯波形的具体生成过程。首先，需要设计一种能够产生四种不同直流电压的模拟电路，使其能够在不同的控制信号组合下输出不同幅值的直流电压。模拟电路共有4个控制信号输入端子，组合输入通过DSP软件程序进行控制。当组合状态为“0001”时，电路将输出幅度为4V的直流电压，当组合状态为“0010”时，电路将输出幅度为5V的直流电压。同时，还必须给出其相应的输出位置。所以。当程序循环改变输入组合状态时，在双迹线显示模式下，可以得到如图2所示的阶梯波形。当这个波形输入到示波器的x轴时，就会出现在示波器相应的位置。四大亮点显现。
图2 阶梯波形
在实际项目中，DSP程序用于在FPGA中进行两种不同脉冲宽度之间的转换。所需脉冲宽度的信号通过外部单稳态触发器设置为适当的宽度，然后通过微分和积分电路。 ，就会形成如图3所示的波形。将此波形输入到示波器的Y轴，并将其设置为“XY”文件。最后，将显示四条亮线。当图（a）中较窄的脉冲输入到Y轴时，通过程序其在不同幅度点的停留时间基本保持一致，从而其对应的显示亮线会更加均匀；而当图（b中较宽的脉冲输入到Y轴时），通过程序，它在最高振幅点的停留时间比其他振幅点长，这使得它对应的亮线顶部比其他亮线更亮部分亮线，最后显示在示波器上。形状像火柴头的亮线图形。
图3 两种宽度的脉冲信号
4.2 锯齿波
同样，根据相位交替的思想可以生成锯齿波。由上可知，FPGA会输出一个1600Hz的脉冲作为外部模拟电路的触发信号。在它的作用下，模拟电路会产生一个100us长的扫描信号，该信号将作为示波器上X轴的输入信号，并将0V直流电压输入到Y轴。那么，根据示波器的显示原理，由于Y轴的输入为0V，所以亮点只能出现在x轴上开yun体育app官网网页登录入口，而x轴的输入信号是一个固定的连续信号。频率值，因此会显示在示波器上。连续跟踪 x 轴基线的波形。然后，模拟电路由DSP软件程序控制，产生连续变化的直流电压值，输出到示波器的Y轴时，在示波器上即可得到锯齿波，如图4所示。
图4 锯齿波波形
5 结论
这里采用FPGA构成核心控制电路，产生模拟波形控制信号，辅以外围电路，产生锯齿波和阶梯波。通过实验观察，生成的波形清晰，无杂波干扰。表明模拟电路能够很好地处理梯度信号，充分体现了模拟电路的优点。而且，在实际项目中，合理利用锯齿波和阶梯波，生成项目所需的各种仿真波形。只要对某些电路稍作修改，就可以用于其他应用系统。
