波形发生的原理综述及研究趋势摘要：信号产生和信号分析并列为测试技术和电子系统的两大核心。信号产生不仅可以为信号测试提供激励信号，更能产生标准信号作为其他信号评价的标准，信号产生更是直接决定测试技术及电子装备的水平。关键词：信号产生屮图分类号：TN830文献标识码：A文章编号：1波形产生的方式信号波形的种类繁多，常见的波形有：正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波等。对应于不同频率、幅度的波形，有不同的产生方式。常见的波形发生方式有以下三种：模拟方式、频率合成、专业芯片。1.1模拟方式用模拟分立元件搭建电路，可产生正弦波、方波、三和波，通过调整外部元件可改变输出频率。该方式的优点是，在低频段波形发生电路简单易懂，成本较低，易于实现。缺点是模拟元器件参数分散性太大，对波形频率的稳定性影响很大，频率分辨率不高，且灵活性较差，不能实现任意波形以及波形的运算输出等智能化功能。1・2数字频率合成(DDS)DDS技术以Nyquist时域采样定理为基础，在时域中进彳亍频率合成，通过更换波形数据可以轻易实现任意波形功能，并口频率、相位、幅度都可利用单片机实现程控。缺点是输出频率受到单片机工作频率的制约，在输出频率要求不高的场合可考虑应用。1.3专业芯片例如，单片压控函数发牛器MAX8038以及AD9850、AD9852等专用DDS芯片，配合单片机对其进行控制，可以进行波形产生。虽然方便快捷，但是系统的通用性不强。2基本原理三角波产生电路发牛原理为反相积分器输入方波，产生三角波。反相积分器属于运放的反相输入组态，原理电路如图1所示。图1反相积分电路由理想运放的两个基本法则可知：(1)由于反相端是虚地,即，则或上式表明：输出电压与输入电压的积分成比例。在实际电路里取。当输入为方波，经过反相积分电路，理论上可以得到理想三角波，如图2。图2输入输出波形对比在实际电路中，输入方波并不能得到很好的三介波，有时输出还是方波。根据输出函数，当输入的方波的频率较低或幅值较大时，都可能造成这个现象，在测量电路时，要注意输入的波形范围。正弦波产生电路正弦波的产牛方法冇很多，这里只提供-•种方案，使用折线法（逐次逼近法）将三介波变为正弦波。折线法的原理如图3所示，即对三角波的上升或下降沿进行分段，改变各个段的斜率，即可将三角波近似地“折”成正弦波。随着分段段数的增加，三角波将越来越趋向于标准止弦波。该方案的缺点是输出波形有较多的谐波分量，且输入波形的幅度必须确定（否则无法计算转折点电压）。其优点是，输出波形的质量与输入波形的频率无关。图3折线法原理利用折线法将三角波变为正弦波的电路如图4所示。整个电路是反相比例运算电路，负反馈网络除了电阻R1以外，还并联了两组由二极管和电阻组成的网络。输出电压和正负电源通过电阻网络的分压在各二极管右端分别得到的电压由上到下依次记为。当输入的三角波信号由0线性下降使线性上升时，依次上升到大于0,使二极管D9-D5随之一次由截止变导通，进而使得电路的电压放大倍数逐次下降，所以输出电压的斜率依次逐渐减小，接近于正眩波的变换规律，通过类似的分析可知，当由0逐渐上升时，也冇类似的结果。图4利用折线法将三角波变为正弦波的电路通过Multisim仿真,得到结果，如图5。图5三角波变正弦波的结果在实际的电路中，输出波形有较多的谐波分量。测量电路时，要注意输入和输出的关系（输入波形的幅度必须确定）。这里折点电压的输入直流电压为5V,输入三角波的幅值就必须以5V为参考。方波产生电路本次实验中，方波山电压比较器来实现。电压比较器是能实现对两个输入电压的大小进行比较的一种集成器件。它的两个输入电压中，一个是基准电压，另一个是被比较的模拟输入电压。它的输出代表比较结果，可用数字信号的高电平或低电平表示。实际方波产生电路如图6：图6方波产生电路比较器为LM393,用CD4011与非门搭建R-S触发器。RP2和RP3分别用于正负基准电压V的这两个比较点的设置,R10,R13为上拉电阻,R11,R14用于限流，二极管D7,D8将负电压滤除。通过比较器和与非门间的信号调理电路，交流信号转变为直流信号，使CD4011正常工作。在实际电路测量中，需重点把握基...