数字合成标准正弦波信号源设计

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1、大庆石油学院课程设计课程通信电子线路课程设计题目数字合成标准正弦波信号源院系电气信息工程学院专业班级通信071学生姓名李元学生学号070602140128指导教师阚玲玲张秀艳2009年7月10日大庆石油学院课程设计任务书课程通信电子线路课程设计题目数字合成标准正弦波信号源专业通信工程姓名ＡＡＡ学号07060214ＡＡ主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一种利用锁相环频率合成技术和数字波形合成技术组成的程控低频正弦波信号发生器。基本要求：1.频率分辨率0.1Hz2.输出正弦波频率和幅值的精度高、稳定性

2、好，且失真度很低，电路简单、可靠、便于程控，可作为标准正弦信号源用于高准确度仪表中。3.本电路输出的正弦波在40.0Hz--400.0Hz间测得的失真度小于0.1，正弦波有效值为5.000V士0.002V,频率准确度优于士0.01%稳定度。主要参考资料：1.曹曙光等.高稳定度程控交流标准电流源.电测与仪表，1993，1.2.戴逸民.频率合成与锁相技术，中国科技大学出版社，1995.3.华正权.信号变换电路，电子工业出版社，1994.完成期限2009、6、29—2009、7、10指导教师专业负责人2009年6月2

3、9日目　录1.设计要求12.方案设计12.1总体结构12.2锁相频率合成技术12.3循环计数与波形合成33.单元电路设计、参数计算和器件选择43.1数模转换器部分43.2低通滤波器部分54.电路的工作原理64.1信号频率范围84.2波形失真度94.3幅值稳定性95.测试结果96.总结97.系统需要的元器件清单10参考文献10通信电子线路课程设计（报告）1.设计要求设计一种利用锁相环频率合成技术和数字波形合成技术组成的程控低频正弦波信号发生器。频率分辨率0.1Hz，输出正弦波频率和幅值的精度高、稳定性好，且失真度

4、很低，电路简单、可靠、便于程控，可作为标准正弦信号源用于高准确度仪表中，要求电路输出的正弦波在40.0Hz--400.0Hz间测得的失真度小于0.1，正弦波有效值为5.000V士0.002V,频率准确度优于士0.01%稳定度。设计出的频率合成器能把一系列的数字信号通过D/A转换成模拟信号并输出。2.方案设计2.1总体结构电子测量仪表的检定需要使用标准交流电压电流源，在标准源的设计中，交流电压发生器是重要环节，是整个系统的基础。它的频率精度、分辨率、稳定度和波形失真度决定了仪器的最终指标。本文采用数字合成技术产生

5、40~400Hz,步进0.1Hz的正弦波，配合标准源的整体设计。用单片机设置输出频率，其原理如图1所示。单片机控制的锁相环频率合成器产生25600~256000Hz、步进值为64Hz的方波脉冲信号。EPROM存储器中存放一张正弦波形幅值表，台阶数为640，脉冲信号通过计数器产生循环地址，依次将EPROM中的二进制幅值码取出进行D/A转换。经过低通滤波后输出平滑连续的正弦波。本电路还可根据需要将输出信号频率锁定在电网频率上，以消除拍频对稳定性造成的不利影响。单片机锁相环频率合成器地址计数器存储器D/A转换器低通滤

6、波器输出图1原理图2.2锁相频率合成技术12通信电子线路课程设计（报告）相位反馈理论和锁相技术应用于频率合成领域，产生了间接式频率合成器。所谓间接式是指合成器的输出信号不是直接从参考源经过变换而得，而是由锁相环的压控振荡器间接产生所需要的频率输出，所以，间接式频率合成器又称为锁相频率合成器。它是基于锁相环路的同步原理，从一个高准确度、高稳定度的参考晶体振荡器综合出大量离散频率的一种技术。锁相频率合成器由基准频率产生器和锁相环路两部分构成。基准频率产生器为合成电路提供一个或几个高稳准的参考频率，锁相环路则利用其良

7、好的窄带跟踪特性，使频率准确地锁定在参考频率或其某次谐波上，并使被锁定的频率具有与参考频率一致的频率稳定度和较高的频谱纯度。由于锁相环路具有良好的窄带滤波特性，故其输出信号质量较直接式频率合成器得到明显的改善。锁相技术在频率合成中的成功应用，使频率合成技术获得突破性进展。锁相频率合成器的结构简单、输出频率成分的频谱纯度高，而且易于得到大量的离散频率等优点引起了人们的极大关注，为频率合成器的广泛应用打下了基础。在锁相频率合成器中，输出频率系列是由压控振荡器(VCO)产生的。该频率在环路的鉴相器中，不断地与来自石英

8、晶体振荡器的基准频率进行相位比较，并通过比较后产生的误差信号对振荡频率进行校准，使输出频率系列中的任一频率均具有与基准频率相同的频率稳定度。该电路通过锁相环产生由单片机软件设定的25600~256000Hz之间的脉冲信号，其频率精度和稳定度完全取决于所选晶振，电路原理如图2所示锁相环CD4046工作于倍频状态，其输入基准频率f1与输出频率f0之间的关系为:f0=N*f1,N为倍频系数。