隨著微型計算機和大規模集成電路的快速發展，以計算機輔助分析和輔助設計為基礎的電子設計自動化(EDA)技術得到了廣泛應用，象PSpice, EWB(Electronic Workbench)等軟體，它們的版本不斷更新，功能不斷完善，具有強大的電路分析功能。學會使用這些先進的電路仿真軟體，是工科院校學生必備的基本功。近年來，我們把EDA技術引入電子技術課程設計，取得了明顯效果。現對數字波形合成器的工作原理、電路構成以及用EWB軟體對其進行仿真的過程作一介紹。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201807/384277.htm1.工作原理與電路構成
(1)工作原理數字波形合成的原理並不複雜，採用此種方法，原則上可以合成任意波形。現以合成正弦波為例來加以說明。假設要合成的正弦波頻率為f，幅值為Vm。把它的一個周期分為N等份，用具有N個階梯的正弦波來逼近它。可見N越大，其逼近程度越好。可根據技術指標要求，合理選擇N值。數字波形合成器的首要任務是合成這種階梯波，然後通過低通濾器把其中的高次諧波分量濾除即可。正弦波合成器的系統框圖如圖1所示。
正弦波信號的頻率f與脈衝發生器的輸出頻率F之間的關係為:
f=F/N
其中N為分頻器的分頻係數。分頻器的N個有效狀態與正弦波的N等份對應。只要用計數/分頻器的各輸出端去控制D/A轉換器的權電阻網絡}D/A轉換器的輸出就是所要求的階梯正弦波。山於計數器的N個狀態對應階梯正弦波的N個階梯，所以計數器的每兩個相臨狀態在相位上相差360/N若要求兩路正弦波輸出信號相差Φ角，則要求兩路階梯波對應的階梯錯開M個計數狀態。滿足:
Φ=M 360/N
例如，若要求兩路正弦波輸出信號相差90度，當取N等於12時，則M等於3，即兩路階梯波對應的階梯應錯開3個計數狀態。
(2)電路構成合成兩相頻率為400赫茲、相位差為90度、幅值為5伏的正弦波信號電路如圖2所示。波形發生器可以採用頻率穩定性好的石英晶體震蕩電路。為簡單起見，木例選用EWB軟體信號源中的時鐘脈衝源代替。這裡N進位計數/分頻器採用六位扭環型計數器，U1-U6為6個帶有異步置位、復位端的D型觸發器。六位扭環型計數器共有12個狀態(N=12)，每兩個相鄰狀態間在相位上相差30度。R22, C5對6個D形觸發器起上電復位作用。兩路正弦加權D/A轉換電路分別山電阻R1一R8,5端運放AR1及電阻R11一R18、5端運放AR3構成。
其中R1一R6, R11一R16為權電阻解碼網絡，R7, R17為電平偏移電阻。兩路低通濾波電路分別山3端運放AR2、電容C1, C2電阻R9, R10及3端運放AR4、電容C3, C4、電阻R19, R20構成。為提高濾波效果，採用一階低通濾波。這兩路D/A轉換及低通濾波電路的基木結構及參數完全相同。
2.電路仿真
(1)調元器件，畫電路圖點擊基木元件按鈕，調出電阻、電容;點擊模擬集成電路按鈕調出5端運放和3端運放;點擊數字功能電路按鈕調出帶有異步輸入端的D型觸發器;點擊電源按鈕調出時鐘脈衝源、Vcc源、直流電壓源和地線。把上述元件擺放在合適位置並連線。
(2)給元器件參數賦值令:
電阻H1 = H6 = H1 l = 1000kΩ. R2=R5=R12=R15=370kΩ. R3=H4=R13=R14=270kΩ.R7=R17=135kΩ.R8=h18=68kΩ. h9=R10=R19=It20=91kΩ. R22=150kSZ。電容C2=C3=2200PF、C1=C4=8800PF、C5=0.15υF , C5 = 0.15υF 。直流電源V1 = + 10V. V2=-lOV.Vcc= +5V。時鐘脈衝源V3:幅值從Vm=5V,頻率F= 4.8kHz.佔空比D=0.5。5端運放選υA741、3端運放和D型觸發器選理想型。
(3)分析類型設置進入Analysis分析設置菜單，選擇Transient項作瞬態分析，這時EWB仿真軟體所計算的電路響應均為時間的函數。初始條件(lnitial Conditions)設置為零(Set to Zero)。分析時間設置為Start time = O.1s， End time = 0.1 s。選擇自動產生分析步長(Generate Time Set Automatically)。
3.進行電路仿真，觀察運行結果
點擊屏幕右上角的Activate Simulation按鈕，或在Transient菜單下點擊Simulate按鈕，開始啟動電路仿真。電路中各節點的工作波形可以通過虛擬儀器或圖形顯示窗口顯示出來。本例經正弦加權D/A轉換電路輸出的階梯正弦波及經濾波電路輸出示在示波器上，如圖3所示。
由以上測量到的階梯正弦波及正弦波可見，它們的頻率、幅度及相位差均與設計要求相符。