基于FPGA的模擬信號波形的設計

4 實驗結果

4．1階梯波波形

　　這里，簡要地介紹一下階梯波波形的具體產生過程。首先，需要設計一個可產生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下，會輸出不同幅度的直流電壓。該模擬電路總共有4個控制信號輸入端，通過DSP的軟件程序控制組合的輸入。當組合狀態為“0001”時，電路會輸出幅度為4V的直流電壓，而當組合狀態為“0010”時，電路將輸出幅度為5v的直流電壓。同時，還要給出其塒應的輸出位置。這樣．當程序循環改變輸入的組合狀態時，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，就會在示波器的相應位置上出現四個亮點。

圖2階梯波波形

　　在實際工程中，通過DSP程序在FPGA中進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過外部的單穩態觸發器設置適當的寬度，再經過微分、積分電路中，就會形成如圖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，最后就會顯示出四條亮線。當圖(a)中的較窄脈沖輸入到Y軸時，通過程序使其在不同的幅值點的停留時間基本保持一致，這樣，它所對應的顯示亮線會比較均勻；而當圖 (b)中的較寬脈沖輸入到Y軸時，通過程序使其在最高幅值點處停留的時間比在其它幅值點停留的時間長，這使得它所對應的亮線頂部比亮線的其它部分較亮，最后就會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

4．2鋸齒波波形

　　同樣地，按照相間的構想就可以產生鋸齒波波形。由上可知，FPGA會輸出1600Hz的脈沖作為外部模擬電路的觸發信號，在它的作用下，模擬電路會產生一個長為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，則亮點只能出現在x軸上，而x軸的輸入信號又是一個頻率值固定的連續信號，這樣在示波器上就會顯示出一個在x軸上連續的扣描基線的波形。然后，通過DSP 的軟件程序控制模擬電路，產生連續變化的直流電壓值，再輸出到示波器的Y軸上時，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。通過實驗觀察，產生的波形清晰，無雜波干擾．表明該模擬電路能夠很好地處理漸變信號，充分地體現了模擬電路的優點。并且，在實際工程中，合理地運用鋸齒波和階梯波來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。