张机大连电子学校

信号发生器的设计

张机
大连电子学校

本文介绍了以单片机STC89C52为核心，基于数字频率合成技术实现的信号发生器。该发生器有两路正弦波、一路矩形波、锯齿波和三角波输出，信号的波形、幅值、频率等参数可以通过按键设置，并在液晶显示屏上实时显示。

信号发生器；数字频率合成技术；单片机

一、设计原理

1.数字频率合成技术

数字频率合成器由相位累加器、波形存储器、D/A转换器、滤波器等组成。它利用采样定理将理想输出波形进行量化处理，幅值以二进制形式存储在ROM或RAM中，作为波形存储器的查询数据表。其中，相位累加器由加法器和相位寄存器构成，二者位数相同[1]。由晶体振荡器产生的时钟信号使各部分电路同步工作。假设相位寄存器的初始值为θ，当一个时钟信号到来时，相位累加器中的加法器将该初始值与频率控制字K（设置）相加，结果保存在相位寄存器中。该数据有两个用途，一是作为波形存储器的查询地址，得到该相位地址所对应波形的幅值数据。每当时钟信号输入时，相位寄存器就会输出一个步进为Δθ的相位数据。二是把结果反馈到累加器输入端。当输入下一个时钟信号时，可以将该结果与频率控制字K相加。相位累加器在时钟信号的作用下不停地重复上述步骤，直到存满相位寄存器存储空间发生溢出为止，则溢出频率为数字频率合成输出信号的频率。通过相位累加器输出的波形存储器的相位地址，可以得到所需波形离散的幅值编码数据，经过D/A转换器可以得到所设置波形对应的系列阶梯波，再经过低通滤波器得到所需波形[2]。……