基于DSP28355的简易信号源硬件设计

3-1-1课题背景与意义信号发生器又叫做函数发生器或振荡器，如今生产领域和科技领域到处都有它的身影。目前市场上信号发生器种类繁多，早期由晶体管和运放IC元件构成、中期用单片集成芯片构成、再到目前广泛采用的直接数字合成DDS芯片合成。型号和种类覆盖了当前能够用到的所有频段范围。伴随着DSP的问世以及相应技术的不断成熟，以DSP芯片为核心的信号源研究吸引着更多的科研人员投入其中。作为一个非测量仪器，信号源就是根据使用人员的要求提供各种输出信号。在实际使用中，通常选择几种经典信号，比如正弦信号等作为标准信号，用于系统特性测试或参数测量。作为控制系统的重要组成部分，信号源是自动化领域中不可缺少的测量设备，譬如人工智能、传感器仿真、生物医学、设计与测试等领域。信号源技术的发展经理以下几个阶段，见表1所示：表1信号源技术发展历程时间所用技术所用器件优点缺点20世纪40年代模拟电子管定量分析、脉冲测量结构复杂、功率大、电路简单20世纪60年代模拟分立元件和模拟集成电路能产生基本波形稳定性差、尺寸大、价格贵、功耗大20世纪70年代后模拟+数字MCU+D/A功能扩大、能产生比较复杂的波形输出信号频率低当前DDS集成芯片低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间输出的最高频率有限、数字化杂散大信号发生器在设计上按其产生频率的方法可分为谐振法和数字合成法。随着使用者对于信号源的稳定度、频率准确度、信号频率高宽度的要求愈来愈高，其中用来精密测量的信号源，其准确度要求达到10-7—10-6。传统的信号发生器已经不能满足消费者的测量要求，而数字信号发生器则具有可达到10-9的准确度，具有输出频率范围宽、输出波形多样、频率间隔小的优点。目前,国内外一些生产厂家己经生产出功能丰富、频带宽、合成波形多、位数高的数字信号发生器。下表2列出了，国内外制造商生产的信号发生器，从表2中可以看出，国外的公司已经将信号源的频率做得相对较高了，虽然近年来国内在信号源生产方面也取得了不小的进步，但是和国外相比还是存在不小差距。表2国内外最新信号源介绍名称国家公司名称优点IRF2032美国IFR频率范围10KHZ—5.4GHZ；频率、相位、幅度和脉冲调制等任意组合。STM-03德国R.S频率范围5KHZ--3GHZ。DSM-620V中国香港创意公司采样频率110MHZ。KH1460中国北京科奇公司频率范围5KHZ—50KHZ，最小分辨率可达0.1HZ。EE1411C中国南京新联电子设备有限公司输出频率范围0.01HZ—10MHZ。本课题的研究目的是设计出一个基于DSP的数字量信号发生器硬件系统，调试成功后使其能结合软件产生的信号精度高、波形稳定、失真小。系统能实现简单的人机交互，切换通道、任意设置输出波形、设置频率和占空比的步进。2简易信号源硬件设计2.1设计指标本课题研究的是基于DSP的简易信号源硬件设计。根据设计要求，设计D/A模块、按键模块、TFT液晶模块、放大模块、加法器模块等电路，实现以下硬件指标:（1）电路支持A、B、A+B三通道信号输出（2）输出波形种类：正弦波、方波、三角波、白噪声（3）支持输出幅度范围：0--3.3V（4）频率范围：10--30KHZ.2.2总体方案根据设计要求以及对数字信号发生器理论的掌握，我们可知道信号发生器的工作原理。首先，将当前按键值正确的反应到液晶上，同时DSP采用一定的采样频率，根据查表法的工作原理建立对应的数据表，再将此数据表按照采样频率送给D/A转换；D/A转换后输出波形信号。图1系统方案总图硬件系统总体结构如图1所示，主要由电源、键盘、DSP最小系统、TFT液晶、D/A、电压跟随、加法器、输出接口构成。首先，DSP28335生成键入键值对应的波形数据表，将数据送给串行D/A转换器TLV5638转换，生成2路信号A、B；然后两路信号经过缓冲器LM358，再由加法器OPA335相加生成A+B信号，最后经过调幅电路输出三路信号。2.3模块方案和电路设计信号发生器是基于DSP实现的,硬件部分由DSP控制TFT液晶实现简单的人机交互，同时用DSP控制D/A转换器实现各种波形的发生。下面分别阐述系统的芯片选型和硬件电路设计。2.3.1DSP最小系统电路设计主处理器通常分为3类分别是：嵌入式微处理器MPU、嵌入式微控制器MCU和嵌入式数字信号处理器DSP。单片机将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，片内含有CPU、ROM、RAM、I/O口、定时器计数器等，它具有体积小、耗电低、功能强、性价比高、易于推广应用等显著优点，但是传统的单片机在作为微控制器方面比较好，能用来处理运算量小的问题，其速度决定了它不适合用来处理计算量大的任务。而DSP则具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等众多优点。因此在本系统中，决定选用TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335型数字信号处理器作为波形发生和系统控制处理芯片。28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。与前代DSP相比，平均性能提高50%，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。DSP最小系统是整个系统的控制处理核心，为了提高成功率和节省时间，我采用了现成的最小系统板，通过预留接口，能够简单有效的整合系统，方便调试。对于写程序的同学，能够省去不少因为管脚配置带来的麻烦。在这里给出最小系统电路如下图2所示。图2核心板电路原理图2.3.2D/A方案选择和电路设计D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟量的器件。DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。主要特性指标包括：分辨率、线性度、转换精度、转换速度。在本系统中，主要关心两个问题，首先就是D/A的分辨率，其次就是采用串行还是并行的D/A。其中分辨率主要取决于芯片的位数，如N位D/A转换器，其分辨率为1/(2^N-1)，位数越高，分辨率就越高，转换就更精确。这里有两种方案，用表格的形式做了一个简单的比较，如下表3所示:表3串并方式比较方案方式芯片通道转换速率位数输出封装1并行THS56511100MSPS10电流SSOP-282串行TLV5638210MSPS12电压SOIC-8方案1:采用并行方式。DSP一次性将N位数字量传输给芯片THS5651，转换更快。特别适合用于数字数据传输的有线和无线通信系统。模拟电源4.5V－5.5V，数字电源范围为3V至5.5V。其外部引脚如图3所示：图3THS5651管脚图本系统由于输出最高信号频率才30KHZ，所以THS5651在采样速率上完全满足，以THS5651为核心的D/A转换电路，如下图4所示。图4THS5651转换电路但由于THS5651是一个单通道的D/A，根据课题要求：要输出三路信号，即便是采用加法器也要需要两片THS5651，这样第一个就增加了DSP的管脚消耗，导致电路结构变得复杂，同时也增加了成本，极不划算。方案2:采用串行方式。首先就是接线简单，只需三根线，（一根数据线、一根时钟线、一根片选线），大大简化了电路结构。只是DSP是依次将N位数据送给D/A芯片，速度比并行方式相对要低。最终考虑到本系统使用的是DSP，结合速率快慢、电路复杂度和成本，决定选用串行的双通道D/A芯片TLV5638。它具有两个输出通道，数据传输接口为3线的串行接口，该接口能够与常用的微控制器或者微处理器直接相连。每次传输数据由16位的数据组成一帧，其中4位控制命令字，12位输出数据。1．基本特性参数TLV5638的基本特性参数如下：（1）12位分辨率；（2）双输出通道；（3）可编程内部参考源；（4）可变成速度（建立时间）：快速模式1μs；慢速模式3.5μs；（5）兼容SPI串行接口；（6）差分非线性度<0.5LSB；2．引脚配置TLV5638的引脚配置如图5所示。图5TLV5638的引脚配置引脚功能说明如下表4：表4TLV5638引脚说明引脚编号引脚名称引脚功能1DIN串行数据输入2SCLK串行时钟输入3/CS片选信号，低有效4OUTAA通道模拟电压输出5AGND模拟地6REF模拟电压参考输入/输出7OUTBB通道模拟电压输出8VDD供电电源（2.7V～5.5V）TLV5638的采样率10MSPS能够满足设计要求，而且只需要三根线和DSP管脚相连，大大节约了管脚消耗，节约了成本，极大降低了电路的复杂度。为此在查阅了芯片手册后，参考其典型电路，设计了如下图6所示的转换电路：图6TLV5638数模转换电路3．功能说明TLV5638输入数据字长为16位，由两部分组成，如表5所示，其中，D15～D12为命令位，D11～D0为12位数据。表5TLV5638的16位数据字D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0R1SPDPWRR012位数据其中，SPD为速度模式选择，当SPD为高时，选择快速模式，当SPD为低时，选择慢速模式；PWR为电源模式设置，当PWR为高时，为掉电模式，当PWR为低时，为正常模式。由于TLV5638内部有两倍增益的电压输出缓冲器，故其对外输出电压为：VOUT=2Vref其中，N是D/A内部寄存器的输入数据，N=0x000~0xFFF，将N值和Vref带入（1）式，即可得到输出的范围。2.3.3电压跟随器芯片选型和电路设计电压跟随，顾名思义，首先，输出电压与输入电压是相同的；其次还指输出与输入相位相同。它的显著特点就是，输入阻抗高（可以达到几兆欧姆），输出阻抗低（通常只有几欧姆）。在电路中，一般做缓冲级(buffer)及隔离级。电压跟随器用作中间级，以"隔离"前级和后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理就是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。这里有三种方案，用表格的形式做了一个简单的比较，如下表6所示:表6跟随器芯片比较芯片通道失调电压开环增益增益带宽输入输出幅度方案一NE553410.5mV70dB10MHZ±13V（电源±15方案二OP07125uV50dB0.5MHZ±3V±22V方案三LM35823mV100dB1MHZ0VCC1.5V方案一:用NE5534芯片做跟随器。在本系统中，因为有两路信号，所以需要两个芯片。这无疑也会导致电路复杂度变高。而且NE5534单电源供电时效果不好，零点漂移比较大。因此直接放弃该方案。方案二：OP07是一种低噪声，可双电源供电、也可单电源供电的运算放大器。具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。同时开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。但同样是单电源供电时，效果不佳。所以最终也放弃该方案。方案三：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。其主要特性包括：内部频率补偿、直流电压增益高(约100dB)、单位增益频带宽(约1MHz)、电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)；输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)。使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。最终，从芯片性能、电路结构复杂度、成本控制三方面综合考虑，决定采用方案三，用LM358来做系统的电压跟随器。其具体电路如下图7所示：图7电压跟随器2.3.4加法器方案选择和电路设计方案一：OP07是一种低噪声，可双电源供电、也可单电源供电的运算放大器。具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。同时开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。其引脚图如下图8所示：图8OP07引脚图OP07芯片引脚功能说明见下表7：表7OP07引脚介绍引脚序号引脚名称功能说明1VosTRIM偏置平衡(调零端)2-IN反相输入端3+IN同相输入端4V-负电源/GND5NC空脚6OUT输出7V+VCC8VosTRIM偏置平衡(调零端)从上表7可以看出，虽然OP07也可以用采用单电源供电，但查阅数据手册后，发现它不是轨对轨输出的集成运放，这就导致在输出幅度达不到要求。所以最终还是放弃了此方案。方案二:以OPA335设计同相加法器。OPA335是最大漂移为0.05uV/℃的单电源CMOS轨对轨输出的运算放大器。相比OP07具有输入偏置电流更低和开环增益更高的特点。最重要的是它是轨对轨精密运放，同时封装和OP07完全相同，其引脚图如下图9所示：图9OPA335引脚图综合以上两款芯片的特点和性能，在满足系统低功耗、单电源供电的条件下，为了使设计更可靠，决定选用方案二，用OPA335来设计加法器电路。其具体电路如下图10所示。图10同相加法器电路根据虚短、虚断可以得出：下面给出以OPA335设计加法器的放大倍数:同相端电压：IN=输出电压：OUT(A+B)=[(R3+R4)/R3所以通过改变R3和R4的阻值可以调整放大倍数。2.3.5按键模块键盘是一种重要的人机交互设备，作为用户操作、控制的输入设备。在硬件系统中键盘电路的设计主要有两种方式:直接占用I/O口和矩阵式键盘。见下表8：表8两种键盘连接方式比较方式优点缺点1、直接占用I/O口1、扫描程序简单2、电路简单1、如果按键需求较多时会占用较多的I/O口2、矩阵键盘1、节省I/O口1、编程相对复杂方案一：直接占用I/O口。这种方法每个按键占用一个I/O口，扫描程序简单，实现起来非常方便。电路示意图如下图11所示。图11直接占用I/O口键盘电路方案二：矩阵式键盘。行列式矩阵键盘电路的基本原理是将键盘与MCU的连线分为行线和列线两类,行列线构成一个矩阵,每个按键就连接在行、列线的交点上。由N条行线和M条列线可组成含M*N个元素的矩阵,即可连接M*N个按键。典型的行列扫描按键电路的原理图如下图12所示。如果采用直接占用I/O口的接口电路,连接M*N个按键需要占用M*N个口,而采用矩阵式键盘则只需占用M+N个I/O口。图12行列式矩阵键盘电路示意图在本设计中，由于需要的按键相对较多，所以采用方案二，用矩阵式键盘。并且矩正键盘在电子竞赛中做过，有现成的模块可用。2.3.6电源转换电路设计在现代嵌入式系统中，电源部分的设计是整个硬件系统设计过程中非常重要的一个部分。对电源的要求一般有以下几点输出稳定、噪声低、效率高。以上三点是性能上的要求,对于电源,最为基本的要求是能够输出足够大的电流，也就是输出功率满足系统消耗的要求。对于本硬件系统,就电压而言，分两组5V和3.3V。整个系统芯片采用单电源5V供电，要同时满足给DSP核心板、D/A、电压跟随器、加法器、TFT液晶、键盘提供稳定可靠的电源。为了安全和降低电路复杂度，没有再去设计从交流转直流的转换电路，因为那不是本次设计的重点，所以就直接引用实验室直流电源DC--5V给整个系统供电。但即便如此，电源引入系统前也要做好滤波处理，用106和103大小的电容滤波。其中106电容是为有两个作用：1、储能。为系统的稳定工作储存电能；2、滤波。滤除电源中的低频噪声。103电容是为了滤除电源中的高频噪声。D/A基准电压设置为外接基准，设计了以REF3225芯片为核心的D/A基准电源转换电路，如图13所示。液晶电源用电压转换芯片AMS1117--3.3V转换，其电路如图14所示。图13D/A外部参考电压转换电路图14TFT液晶电源转换3原理图与PCB设计3.1设计软件简介AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。目前最高版本为：AltiumDesigner16.0.7Build36915。本次设计电脑安装的是去年推出AD15版本，启动界面如下图15所示，就貌似一个闪电侠一样，这也暗喻电路信号就像闪电侠一样快速，迅捷。图15软件启动界面3.2设计流程3.2.1建立工程AD15软件打开后，开始建立工程，如下图16所示。首先点击“文件”—“新建”—“Project”，然后输入工程名和保存位置。然后向工程中添加原理图文件和PCB文件，右击“工程名”—“给工程添加新（N）”—“Schematic”和“Pcb”，然后“ctrl+S”保存，修改名称后。此外还可以在工程中建立原理图库和PCB库，因为有些元器件的原理图符号、PCB封装，在系统自带的文件中没有，在无法代替的情况下，就需要自己动手画原理图和制作封装。最终如图17所示。图16创建工程图17添加文件在建立好工程后，就可以开始设计原理图了。因为在第2章里，对系统的各个模块的设计了电路。接下来就是在元件库里选取所用器件的原理图，按设计原理连接起来。并给每个元件给对封装，设置好名称后，就可以编译导入PCB了。3.2.2设计PCB画好原理图后，点击“设计”--UpdataPCBDocument;这一步算是相当重要的了，并且在这之前，首先要在原理图中把各个元件的封装配对。不然在导入进PCB时会出很多错，比如下图18所示。图18缺少封装报错在原理图上修改错误，然后重新生成PCB；直至修改完错误；各个部分除了必要的信息交流外彼此之间相互独立。在将原理图成功导入PCB后，然后就可以开始画PCB了，首先对元件进行大致的排列，然后就可单击键盘L键,去掉一些不必要的显示，以及修改相应的颜色，如DrillGuide层显示，DrillDrawing层显示。去掉的方法就是将show对应的对号去掉。接下来就是PCB的规则设置，在约束PCB布局布线中起着很重要的作用，不同的行业规则也是有很大差异的，虽然都是电子，但对于电源设计，高频信号设计等规则也是不同的。PCB中的规则设置在布局布线的前，需要对一些设计做具体的规则约束，想元件间间距，导线宽度，铺铜连接方法等。具体规则如下图19所示。图19PCB布线规则设置设置好规则后就可以布局布线了，在布线时，不同的信号线的宽度不一样的，同时与板子铜箔的厚度有关，通常为盎司来，0.5盎司的厚度的铜箔，40mil走的电流为约1A。对于过孔，通常内外径之差不要小于8mil，过小不利于加工处理，通常为12*20，12*24，16*32，28*50等，必要时可以做的更大。以上为一些基本的设置，当然对于一些特殊的，需要进行特殊的设置，比如对于某些管脚需要直接连接，或者某些网络需要保持特殊的间距，这时候需要添加特殊规则，其实这些规则仅仅是个指令，例如将GND，添加在为直接连接。需要注意的是：对于手工绘制双面印制电路板来说，使用最多的是TopLayers（顶层铜箔布线）、BottomLayers（底层铜箔布线）和TopSilkscreen（顶层丝引层）。每一个图层都可以选择一个自己习惯的颜色，一般顶层用红色、底层用蓝色、文字及符号用绿色或白色、焊盘和过孔用黄色。对于整个电路板，EMC和EMI在很大程度上受元件的布局影响，大的公司有专门的PLAYOUTENGINEER,作为普通的电子工程师，在方面的也应该充分重视，对于布局布线，规则太多了，不同的板子，高速信号射频板，与大功率电源板，以及模拟板，数字板，混合信号板，都是有很大差异的。（1）对于电源部分的处理为降低电源噪声的影响，对电源有时会加差模抑制和共模抑制的扼流圈，当然TVS抑制，RC滤波都有的，在布局是大多时候靠近接线端子，布线尽量宽，同时减少地的绕行。平时保证余量的情况下，40mil走1A的电流，当然了，线的标准时按0.5盎司/英寸来估算的，具体的须参照实际设计的材质。（2）电源回路问题对于信号的传导，大体上分两个路径，一个是沿实际连线，另一个是辐射，而构成回路时，信号沿着阻抗最低的路径返回，而不是阻值最低，而阻抗最经，路径最短，这样，信号有时出现绕行，而绕行时即会干扰别的信号，如果绕行路径不当，也会被别的信号干扰，总是EMC是PCB布局布线经常讨论的话题。（3）对于线宽，线间距对于线宽，首先是了解加工工艺的最小宽度，避免自己设计的PCB无法加工，通常用到的为10mil，基本上都大于4mil，而电源部分，情况允许就用单独的电源层进行设计，独立的电源地层为信号提供很好的返回路径。对于线建议，一般的3w,5w原则，w指的是导线宽度。3w可以降低相邻信号70%的串扰吧，实际也没做过测试，当然，对于高速信号，线间距还是有要求的，（4）对于差分对信号对于查分信号，有时需要控制阻抗，这样，查分走线宽度和正负信号之间的间距也可以用软件计算的得出，同时，差分对于差分对之间的间距也尽量大于3倍以上的差分对间距，差分对之间相互抵消，降低的是差模干扰，对外的主要是共模干扰。（5）对模数字信号模拟信号算是敏感信号，而数字信号抗干扰能力相对强些，在同一块PCB上布局时，将数模分开，降低数字信号对模拟信号的干扰，有时会用到隔离电路，降低数模信号之间的串扰。3.2.3设计结果通过不断地修改元器件布局、走线方向，在考虑了3.2.2中的注意事项后，最终绘制出本系统的PCB版图和3D图，具体如下图20和图21所示。图20PCB版图图213D视图4系统调试及结果4.1调试方法硬件调试要用到的仪器设备有：稳压直流电源、信号源、数字式万用表、示波器。由于在这个系统的制作中，DSP用的是学校提供的现成的最小系统板、液晶也是用的现成的TFT液晶、键盘也是用以前的矩阵键盘。自己所做的硬件工作就是D/A及其外围电路的制作。所以硬件调试主要集中在：（1）D/A模块的能否正常工作，这是系统的关键。（2）加法器能否实现两路信号的相加。（3）调幅电路能否成功实现功能，满足0—3.3V的输出要求。上电前调试。主要是利用万用表查看电路的导通情况，具体做法如下：（1）对照原理图，查看整个电子线路连接是否有误。（2）检查电源线和其他线路是否导通。（3）检查信号线路是否与地线相连。（4）检查电路板电源线路是否导通。（5）检查电路是否能够共地等。上电后调试。上电后需要对电路再进行一些检查（1）芯片需要一部分一部分的安装（如果是直插型）以免因电路原因导致所有芯片都烧坏。（2）对芯片供电情况进行检查，看每个部分是否达到供电要求。在这个部分需要注意的是不要用万用表探针直接去接触芯片的引脚，因为上电后供电引脚是有较高的电压值，如果接触头在触到电源引脚的同时又接触到其他引脚的话，就可能将整个芯片烧毁，造成不必要的麻烦和损失。4.2调试结果上电前，原理图、PCB连线正确无误；用万用表检查电路板，不存虚焊、漏焊、错焊等情况，丝印清晰。上电后，用万用表检测电路各部分供点正常，具体见表9。用实验室标准信号源给出两路模拟信号、幅值1VPP送给加法器接口，在加法器输出端，用示波器能检测相加后的波形正常，证明加法器能够正常工作。用实验室标准信号源，给1VPP正弦波信号给跟随器，然后在示波器上能够观察到抬高2.5V的正弦信号，证明跟随器工作正常。继续增大输入信号幅值，输出信号失真，这是因为超过了电源电压。在调幅电路的输出端口能检测到输出信号，并且通过调整电位器，能调整信号幅度，使输出满足要求，说明调幅电路能够正常工作。表9电路电源检测情况检测部位标准值（V）实测值（V）误差（%）系统电源输入端5.005.122.4TLV5638VCC端5.005.122.4LM358VCC端5.005.122.4OPA335VCC端5.005.122.4AMS1117-3.3输出端3.303.45152.5V基准输出端2.502.552综合调试连接DSP，发送数据给D/A，用示波器测试D/A输出端口，能检测到波形，证明D/A能够正常共工作。(1)输出正弦波表10正弦波误差分析示波器频率（HZ）液晶显示频率(HZ)频率误差（%）示波器幅值(VPP)液晶显示幅值(VPP)幅值误差（%）101001.441.04410010001.101.0101000100001.241.024100001000001.041.04250002500001.161.016通过表10内容可以看出在幅值方面存在比较大的误差，通过观察示波器波形，如图22所示，发现在信号上叠加有周期性的谐波分量。这就导致在测量幅值时误差变大，分析是电路没有设计低通滤波电路造成的。此时，在液晶上对应显示，输出的信号类型、频率、幅值等详细信息，如图23所示：图22频率为10KHZ幅值1VPP的正弦波图23液晶实时界面(2)输出方波表11方波误差分析示波器频率（HZ）液晶显示频率(HZ)频率误差（%）示波器幅值(VPP)液晶显示幅值(VPP)幅值误差（%）示波器占空比（%）液晶显示占空比（%）101001.361.036505010010001.321.03249.6501000100001.281.0289898100001000001.201.0205050200002000001.201.0205050通过分析表11中数据得出：频率不存在误差；幅值存在误差，而且频率越高，误差逐渐减小；占空比几乎不存在误差。具体波形如图24所示。图24占空比为98%的方波(3)输出三角波因为三角波部分，程序还存在一定问题，无法采集数据，下面给出特定条件下的三角波波形图，如图25所示。图25频率1KHZ幅值2V的三角波(4)输出白噪声噪声实质上就是一组随机数，用示波器测量其频率和幅值已没有意义。D/A能够对DSP传输过来的随机数据进行处理，转换成噪声信号。但由于调试时，忘记对此部分拍照记录，故此无法上图。5总结本次毕业设计完成了基于DSP的简易信号源硬件设计，文中介绍了以DSP（TMS320F28335）芯片和D/A转换器（TLV5638）为硬件平台，结合软件的算法处理和控制，产生几种常见的波形，如正弦波、三角波、方波等信号。由于DSP的高性价比和整个数字式系统的实现，取代由模拟分立元件组成的传统的信号发生器已是大势所趋，因此本设计的应用对实际工程实践及教学实验水平具有一定的实际意义。基本完成了课题要求，能够输出指标中要求的信号，能够对输出信号进行有效调幅。但是设计中存在不足之处还是让自己比较纠结，希望各位老师同学指正，不足有下：（1）输出信号中夹杂着周期性的高频干扰。因为在设计电路时，考虑到系统要输出方波，而方波经过滤波电路后会失真，所以在电路中没有设计滤波电路，这一缺陷就导致现在的输出信号中总是夹杂着周期性的高频谐波分量。（2）电路设计上没有做测试点，这是一大失误。好在过孔设置相对较大，不然测试模块功能时，根本没法接线。在以后的设计中，不能出现此种情况。（3）系统局限性大。由于程序处理没完全调通，导致无法动态设置频率，无法任意切换波形。（4）为了简单、节约时间、便于调试，系统没有集成在一张PCB上，实物看起来不是那么美观。如果以后有再想把本系统做得更好、更漂亮一点的同学，建议仔细想想怎么去除高频噪声，同时兼顾方波经过低通滤波器会失真这一要素；从设计开始，整体框架一定要搭好，硬件连接接口、调试接口、测试点一定要预留出来，不然在电路调试时就会问题百出。虽然系统没有完全做好，没能做出产品的效果，但是在本次设计中运用了大学四年来的专业知识，硬件设计，从方案论证、芯片选型、电路设计、PCB的绘制、物料跟踪、元件焊接、电路调试、系统集成，整个过程让我收获颇丰。

致谢

参考文献[1]程佩青.数字信号处理教程（第四版）.清华大学出版社,2013,(02)[2]张雄伟，曹铁勇等.DSP芯片的原理与开发应用（第四版）.电子工业出版社,\t"