基于FPGA的模擬信號波形的設計

4 實(shí)驗結果

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(guò)程。首先，需要設計一個(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)控制信號輸入端，通過(guò)DSP的軟件程序控制組合的輸入。當組合狀態(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)，還要給出其塒應的輸出位置。這樣．當程序循環(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 )在示波器的相應位置上出現四個(gè)亮點(diǎn)。

圖2階梯波波形

　　在實(shí)際工程中，通過(guò)DSP程序在FPGA中進(jìn)行兩種不間脈沖寬度之間的轉換，將所需脈沖寬度的信號經(jīng)過(guò)外部的單穩態(tài)觸發(fā)器設置適當的寬度，再經(jīng)過(guò)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，并將其設置為“X-Y”檔，最后就會(huì )顯示出四條亮線(xiàn)。當圖(a)中的較窄脈沖輸入到Y軸時(shí)，通過(guò)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，它所對應的顯示亮線(xiàn)會(huì )比較均勻；而當圖 (b)中的較寬脈沖輸入到Y軸時(shí)，通過(guò)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(cháng)，這使得它所對應的亮線(xiàn)頂部比亮線(xiàn)的其它部分較亮，最后就會(huì )在示波器上顯示出形狀類(lèi)似火柴頭的亮線(xiàn)圖形。

圖3兩種寬度在脈沖信號

4．2鋸齒波波形

　　同樣地，按照相間的構想就可以產(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，在它的作用下，模擬電路會(huì )產(chǎn)生一個(gè)長(cháng)為100us的掃描信號，將其作為示波器上X軸的輸入信號，而將0V的直流電壓輸入Y軸。那么，根據示波器的顯示原理，由于Y軸的輸人為0V，則亮點(diǎn)只能出現在x軸上，而x軸的輸入信號又是一個(gè)頻率值固定的連續信號，這樣在示波器上就會(huì )顯示出一個(gè)在x軸上連續的扣描基線(xiàn)的波形。然后，通過(guò)DSP 的軟件程序控制模擬電路，產(chǎn)生連續變化的直流電壓值，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 結論

　　這里，利用FPGA構成核心控制電路用以產(chǎn)生模擬波形的控制信號，再輔以外圍的電路生成鋸齒波和階梯波。通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察，產(chǎn)生的波形清晰，無(wú)雜波干擾．表明該模擬電路能夠很好地處理漸變信號，充分地體現了模擬電路的優(yōu)點(diǎn)。并且，在實(shí)際工程中，合理地運用鋸齒波和階梯波來(lái)生成項目所需的各種模擬波形。只要將部分電路稍加改造，就可以應用于其他應用系統中。