课程设计——数字波形合成器

数字波形合成器?

一、任务?

在某些场合，对于信号的频率、相位以及失真度要求很高，例如在精密陀螺测试中，对于400Hz三相正弦交流电流的这几个参数要求很严格，如要求频率稳定△f/f≤10-4?，相位误差角△φ≤3°，非线性失真系数γ＜1%等。如果这些条件不满足，则会引起陀螺角动量的变化，马达升温，产生干扰力矩，从而影响陀螺马达的正常工作。本课题要求采用数字合成技术，通过石英振荡器、分频器及D/A转换器等数字波形合成方案，输出高精度的频率、相位的正弦波形，以满足实际需要。其技术指标如下：?

①正弦信号频率f=400Hz。?

②频率稳定度△f/f≤10-4?。?

③输出两相正交正弦信号，即相差90°。?

④相位误差△φ≤3°。?

⑤幅值Vm=5V±0.2V。?

⑥正弦信号非线性失真系数γ＜1%。?

二、提示?

从理论上讲，用数字波形合成技术可以合成任意波形。以合成正弦波为例，用阶梯波合成正弦波

如要合成的正弦波频率为f，幅值为Um，首先把它的一个周期分为N等分，用具有N个阶梯的矩形波来逼近所要求的正弦波。?

N越大，其逼近程度越好，失真也愈小。数字波形合成器主要就是合成这种阶梯波，然后通过低通滤波器滤除高次谐波分量从而获得所需要的正弦波。?

三、框图

多谐振荡器→N进制计数器/分频器→两路正弦加权DAC→两路LPF→两路正弦信号

以上为正弦阶梯波合成器电路框图

其中脉冲发生器的振荡频率F与正弦波的频率f之间的关系为：?

?F=Nf或f=F/N??

式中，N为分频器的分频系数，也称计数器的有效状态数。?

计数器的N个有效状态与正弦波的N等分对应，也就是与阶梯波的N个阶梯对应。用上述N个状态变量（例如N分别为100000,110000,111000,…111111,011111,001111,…000001共12个状态分量）分别去控制正弦加权D/A转换器的权电阻（该权电阻值等于该状态所对应的正弦值），就可以得到阶梯正弦波。当要求输出相位差为φ的二路正弦波时，两路阶梯波对应的阶梯应错开M个计数器的状态，即φ=M2π/N。?

式中2π/N为计数器两个相邻状态之间的相位差。?

四、主要参考元器件?

96KHz晶振，74LS74、μA741、MC15518?

。。。爱莫能助