基于FPGA和PWM的多路信号发生器设计.docx

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1、基于FPGA和PwM的多路信号发生器设计摘要：基于运放的信号发生器精度低且稳定性和可调节性差，而基于DDS的信号发生器则成本高、电路复杂。为此提出了基于例+PWM的多路信号发生器设计方法。该方法硬件上无需DAC与多路模拟开关,由FPGA产生调制输出波形信号所需的PWM脉冲波，经二阶低通滤波和放大电路后即可得到所需波形信号。实验证明，该多路信号发生器幅值分辨率高，频率精度高，且具有良好的直流性能，各通道可独立产生三角波、锯齿波、正弦波、方波且输出稳定。且其成本低，设计灵活，可扩展性强，可应用于各种场合。PWM(PUISeWidthMOdUIation)脉宽调制技术是一种对模拟信号电平进行数字编码

2、的方法，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形1。PwM技术对波形调制的灵活性和通用性好，并且对硬件要求低，应用广泛2。目前的PWM信号发生器大多存在周期调节不方便、路数有限等问题，而随着大规模集成电路的发展,FPGA拥有了资源丰富、工作速度快、使用灵活、稳定性高等特点。在此基础上，本文提出了一种基于FPGA+PWM的多路信号发生器，结合二者的优势，产生波形、频率、幅度可独立调节的多路波形信号3。1原理分析根据面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同(冲量是指窄脉冲的面积；效果基本相同指的是输出响应波形基本相同)。基于该理论生成的PWM控制技术即

3、是利用一系列等幅不等宽的脉冲(不同占空比的矩形波)，经过一定的信号处理来生成所需的各种波形矩形脉冲如图1(a)所示.其函数为:4(k1y)5yPPyABONOFE1ECTRONICtechnique八j)=ahinaAET.com由图2(b)可知,矩形脉冲信号的主要能量集中在/为的范圉内,如果把此范围以外的信号消除，则主要信号能量M=j()=(E表力总N旗-772-2O2TH(a)矩%脓冲ffI2r4r(b)频谱图1矩形脓冲及其频谱度),其在时间7蟹炉的平空吟卜亦勺代与7成线性关系,即播敕摩窗胜应原信号的响W)P1JCAT1ONOFE1ECTRONICTECHNIQUE根据*本分析,丹祖电路%

4、J1明为Ti宽7按波形规律变职艇&W/慝%SQ源波器把/(7最大值为7)的信号滤除，度后经过驱动放大就可以得到所需要的信号波形图2所示为正弦半波的PWM调制过程。图2正弦半波的PWM调制过程2电路实现信号泊机设置输出I1电湫JteC桃&数Ra1toCHECHN廊觐PWV脉冲的生成,转机蝌C构丽钟轲南波形。具体实现流程图如图3所示,-772-2O2TH(a)矩%脓冲ffI2r4r(b)频谱图1矩形脓冲及其频谱度),其在时间7蟹炉的平空吟卜亦勺代与7成线性关系,即播敕摩窗胜应原信号的响W)P1JCAT1ONOFE1ECTRONICTECHNIQUE根据*本分析,丹祖电路%J1明为Ti宽7按波形规律变职艇&W/慝%SQ源波器把/(7最大值为7)的信号滤除，度后经过驱动放大就可以得到所需要的信号波形图2所示为正弦半波的PWM调制过程。图2正弦半波的PWM调制过程2电路实现信号泊机设置输出I1电湫JteC桃&数Ra1toCHECHN廊觐PWV脉冲的生成,转机蝌C构丽钟轲南波形。具体实现流程图如图3所示,