基于FPGA的模擬信號(hào)波形的設(shè)計(jì)

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4．1階梯波波形

　　這里，簡(jiǎn)要地介紹一下階梯波波形的具體產(chǎn)生過程。首先，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可產(chǎn)生4種不同直流電壓的模擬電路，使其能夠在不同的控制信號(hào)組合狀態(tài)下，會(huì)輸出不同幅度的直流電壓。該模擬電路總共有4個(gè)控制信號(hào)輸入端，通過DSP的軟件程序控制組合的輸入。當(dāng)組合狀態(tài)為“0001”時(shí)，電路會(huì)輸出幅度為4V的直流電壓，而當(dāng)組合狀態(tài)為“0010”時(shí)，電路將輸出幅度為5v的直流電壓。同時(shí)，還要給出其塒應(yīng)的輸出位置。這樣．當(dāng)程序循環(huán)改變輸入的組合狀態(tài)時(shí)，在雙蹤顯示模式下，就可以得到如圖2所示的階梯波波形，將這一波形輸入到示波器的x軸上，就會(huì)在示波器的相應(yīng)位置上出現(xiàn)四個(gè)亮點(diǎn)。

圖2階梯波波形

　　在實(shí)際工程中，通過DSP程序在FPGA中進(jìn)行兩種不間脈沖寬度之間的轉(zhuǎn)換，將所需脈沖寬度的信號(hào)經(jīng)過外部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)置適當(dāng)?shù)膶挾?，再?jīng)過微分、積分電路中，就會(huì)形成如圖3所示的波形，把這一波形輸入到示波器的Y軸上，并將其設(shè)置為“X-Y”檔，最后就會(huì)顯示出四條亮線。當(dāng)圖(a)中的較窄脈沖輸入到Y(jié)軸時(shí)，通過程序使其在不同的幅值點(diǎn)的停留時(shí)間基本保持一致，這樣，它所對(duì)應(yīng)的顯示亮線會(huì)比較均勻；而當(dāng)圖 (b)中的較寬脈沖輸入到Y(jié)軸時(shí)，通過程序使其在最高幅值點(diǎn)處停留的時(shí)間比在其它幅值點(diǎn)停留的時(shí)間長(zhǎng)，這使得它所對(duì)應(yīng)的亮線頂部比亮線的其它部分較亮，最后就會(huì)在示波器上顯示出形狀類似火柴頭的亮線圖形。

圖3兩種寬度在脈沖信號(hào)

4．2鋸齒波波形

　　同樣地，按照相間的構(gòu)想就可以產(chǎn)生鋸齒波波形。由上可知，FPGA會(huì)輸出1600Hz的脈沖作為外部模擬電路的觸發(fā)信號(hào)，在它的作用下，模擬電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)為100us的掃描信號(hào)，將其作為示波器上X軸的輸入信號(hào)，而將0V的直流電壓輸入Y軸。那么，根據(jù)示波器的顯示原理，由于Y軸的輸人為0V，則亮點(diǎn)只能出現(xiàn)在x軸上，而x軸的輸入信號(hào)又是一個(gè)頻率值固定的連續(xù)信號(hào)，這樣在示波器上就會(huì)顯示出一個(gè)在x軸上連續(xù)的扣描基線的波形。然后，通過DSP 的軟件程序控制模擬電路，產(chǎn)生連續(xù)變化的直流電壓值，再輸出到示波器的Y軸上時(shí)，就可以在示波器上得到鋸齒波波形，如圖4所示。

圖4鋸齒波波形

5 結(jié)論

　　這里，利用FPGA構(gòu)成核心控制電路用以產(chǎn)生模擬波形的控制信號(hào)，再輔以外圍的電路生成鋸齒波和階梯波。通過實(shí)驗(yàn)觀察，產(chǎn)生的波形清晰，無雜波干擾．表明該模擬電路能夠很好地處理漸變信號(hào)，充分地體現(xiàn)了模擬電路的優(yōu)點(diǎn)。并且，在實(shí)際工程中，合理地運(yùn)用鋸齒波和階梯波來生成項(xiàng)目所需的各種模擬波形。只要將部分電路稍加改造，就可以應(yīng)用于其他應(yīng)用系統(tǒng)中。