信号发生器概述
信号发生器概述 凡是产生测试信号的仪器,统称为信号源,也称为信号发生器,它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中,并不测量任何参数,而是根据使用者的要求,仿真各种测试信号,提供给被测电路,以达到测试的需要。 信号源的分类和作用 信号源有很多种分类方法,其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形;逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器,其中函数信号发生器输出标准波形,如正弦波、方波等,任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形;逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器,其中脉冲信号发生器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出,码型发生器生成许多通道的数字码型。如泰克生产的AFG3000系列就包括函数信号发生器、任意波形/函数信号发生器、脉冲信号发生器的功能。 另外,信号源还可以按照输出信号的类型分类,如射频信号发生器、扫描信号发生器、频率合成器、噪声信号发生器、脉冲信号发生器等等。信号源也可以按照使用频段分类,不同频段的信号源对应不同应用领域。 下面我们将对函数信号发生器和任意波形/函数发生器做简要介绍: 1、函数信号发生器 函数发生器是使用最广的通用信号源,提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形,有的还同时具有调制和扫描功能。 函数波形发生器在设计上分为模拟式和数字合成式。众所周知,数字合成式函数信号源(DDS)无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟式,其锁相环(PLL)的设计让输出信号不仅是频率精准,而且相位抖动(phaseJitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态,但数字式信号源中,数字电路与模拟电路之间的干扰始终难以有效克服,也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器,如今市场上的大部分函数信号发生器均为DDS信号源。 2、任意波形发生器 任意波形发生器,是一种特殊的信号源,不仅具有一般信号源波形生成能力,而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。在我们实际的电路的运行中,由于各种干扰和响应的存在,实际电路往往存在各种缺陷信号和瞬变信号,如果在设计之初没有考虑这些情况,有的将会产生灾难性后果。任意波发生器可以帮您完成实验,仿真实际电路,对您的设计进行全面的测试。 由于任意波形发生往往依赖计算机通讯输出波形数据。在计算机传输中,通过专用的波
EDA课程设计——函数信号发生器
EDA课程设计——函数信号发生器 实验报告 学院(系) 专业、班级 学生姓名 学号 小组其他队员: 指导教师
(1)实验要求 (2)总体设计思路 (3)程序仿真 (4)实验结果 (5)心得体会 一.实验要求 (1)利用VHDL语言设计一个多功能信号发生器,可以产生正弦波,三角波,锯齿波和方波的数字信号。
(2)焊接一个D/A转换器,对输出的数字信号转换成模拟信号并在示波器上产生波形。 (3)在电路板上可以对波形进行选择输出。 (4)在电路板上可以对波形的频率与幅度进行调节。 二.总体设计思路 信号发生器主要由分频,波形数据的产生,四选一多路选择,调幅和D/A转换五个部分组成。 总体框架图如下: (1)分频 分频器是数字电路中最常用的电路之一,在FPGA的设计中也是使用效率非常高的基本设计。实现的分频电路一般有两种方法:一是使用FPGA芯片内部提供的锁相环电路,如ALTERA提供的PLL(Phase Locked Loop),Xilinx提供的DLL(Delay Locked Loop);二是使用硬件描述语言,如
VHDL、Verilog HDL等。本次我们使用VHDL进行分频器设计,将奇数分频,和偶数分频结合起来,可以实现50%占空比任意正整数的分频。 分频器原理图: 在我们本次试验中的实现即为当按下按键时,频率自动减半。如当输入为100MHZ,输出为50MHZ。 (2)信号的产生。 根据查找资料,我们最终确定了在QUARTUS中波形数据产生的方法,即利用地址信号发生器和LPM_ROM模块。ROM 的地址信号发生器,有七位计数器担任。LPM_ROM底层是FPGA 中的M4K等模块。然后在VHDL顶层程序设计中将两部分调用从而实现信号的发生。ROM中存放不同的初始化MIF文件(存放不同波形的数据)从而产生不同的波形。 信号产生模块:
DSP多波形信号发生器
数字信号处理(DSP) 综合设计性实验报告 学院:电子信息工程学院 班级:自动化 指导教师: 学生: 北京交通大学电工电子教学基地 2014年9月20日
目录 一实验目的 (3) 二实验技术指标与设计要求 (3) 三实验原理 (3) 四实验操作 (4) 五程序设计 (10) 六硬件输出演示 (16) 七实验感想与体会 (22) 八参考文献 (23)
一 实验目的 1 掌握多波形信号发生器的DSP 设计可使学生更加透彻的理解和应用奈奎斯特采样定理,提 高学生系统地思考问题和解决问题的能力。 2 通过对DSP 信号处理器及D/A 转换器的编程,可以培养学生C 语言编程能力以及使用DSP 硬件平台实现数字信号处理算法的能力。 3 学习并掌握使用DSP 产生正弦波、方波、三角波、锯齿波灯信号的原理和算法,并利用GEL 文件实现频率和幅度的自动可调。 4 掌握利用CCS 建立工程、编译与调试代码的基本过程,可以在软件中观察图形及变量,并利用硬件进行输出显示。 5 掌握产生多种波形的理论方法,并比较产生信号的两种主要方法(查表发和计算法)的优缺点。 二 实验技术指标与设计要求 1 基本部分 1) 使用DSP 产生300—16000Hz 的正弦、方波、锯齿波和三角波信号,输出信号的幅度从 0~1VRMS (有效值)。要求使用计算法,并且频率可变、幅度可变。 2) 调节信号的频率和幅度时不能中断程序的运行。(提示:可以使用CCS 下的GEL 语言实现此功能) 2 发挥部分 在实验板的信号输出端分别接入16欧姆和32欧姆负载电阻,信号仍然保持空载时所设定的 输出幅度。 三 实验原理 1 产生连续的波形的方法主要有以下两种方法: 1)查表法:把事先将需要输出的数据计算好,存储在DSP 中,然后依次输出就可以了。查表法的优点是速度快,可以产生频率较高的波形,而且不占用DSP 的计算时间;查表法的缺点是在于需要占用DSP 的内部的存储空间,尤其对采样频率比较大的输出波形,这样,需要占用的内部的空间将更大,而DSP 内部的存储空间毕竟有所限制。这使得查表法的应用场合十分有限。 2)计算法:计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算,也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出,也可以先计算后输出。计算法的使用比查表法灵活。计算法的优缺点正好和查表法相反。即:其优点是不占用DSP 的存储空间,其缺点是占用DSP 的计算时间,使得执行程序的开销变大。 本实验将用第二种方法即计算法产生一个正弦波信号,从DA 输出。正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为: =x sin +-+-+-+---)1(121 9753x x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈
函数波形信号发生器
函数波形发生器设计 摘要 函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法,先通过比较器产生方波,再通过积分器产生三角波,最后通过差分放大器形成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 经过仿真得出了方波、三角波、正弦波、方波——三角波转换及三角波——正弦波转换的波形图。 关键字:函数信号发生器、集成运算放大器、晶体管差分放 设计目的、意义 1 设计目的 (1)掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。 (2)掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。 (3)了解单片集成函数发生器8038的工作原理及应用。 (4)能够使用电路仿真软件进行电路调试。 2 设计意义 函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都学要有信号源,由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 设计内容 1 课程设计的内容与要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等): 1.1课程设计的内容 (1)该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 (2)函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 (3)指标: 输出波形:正弦波、三角波、方波 频率范围:1Hz~10Hz,10Hz~100Hz 输出电压:方波VP-P≤24V,三角波VP-P=8V,正弦波VP-P>1V; (4)对单片集成函数发生器8038应用接线进行设计。 1.2课程设计的要求 (1)提出具体方案 (2)给出所设计电路的原理图。 (3)进行电路仿真,PCB设计。 2 函数波形发生器原理 2.1函数波形发生器原理框图 图2.1 函数发生器组成框图
信号发生器设计(附仿真)
南昌大学实验报告 学生姓名:学号:专业班级: 实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩: 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器,能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标:(1)频率范围100Hz~1kHz;(2)输出电压:方波U p-p≤24V,三角波U p-p =6V,正弦波U p-p>1V。 扩展性能指标:频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz,1kHz~10kHz;波形特性方波t r<30u s(1kHz,最大输出时),三角波r△<2%,正弦波r~<5%。 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种,图1是先产生方波、三角波,再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是:由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路,三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示,是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统,则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性,可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波,设计时需注意:差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好;三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中,RP 1调节三角波的幅度,RP 2 调整电路的对称性,并联电阻R E2 用来减小差 分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容,C 4 为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出 波形。 波形发生器的性能指标: ①输出波形种类:基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围:输出信号的频率范围一般分为若干波段,根据需要,可设置n个波段范围。 ③输出电压:一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性:表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r~和r△;表征方波特性的参数是上升时间t r。 四、电路仿真与分析
基于单片机的多功能信号发生器的系统设计与应用
基于单片机的多功能信号发生器的系统设计与应用 信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 随着集成芯片制造工艺的进一步发展,一些高性能的波形产生专用芯片逐渐被应用到该领域并获得成功。波形发生装置的电路设计得到进一步简化,而与此同时,所产生的波形的质量却得到了显著提高。例如应用比较广泛的DDS芯片AD9833系列,能制作出各种频带宽,质量高的波形信号,例如应用高性能的AD9833芯片,可以做出频率1GHZ以上,频率分辨率0.1HZ以下的优质波形[2]。 科技不断发展,在各个领域对信号产生电路提出了越来越高的要求。以往那些只具有单一优势的波形发生装置的应用越来越受到限制。例如用模拟器件构成的波形发生器电路简单可靠、信号频率较高,但可调节性差;采用数字电路为核心的波形发生装置所产生的信号可调节性好,但电路复杂,而频率又不易做的很高。较为理想的波形发生装置应该同时具备多方面的优良品质,信号的频带应该较宽,而且步进精确。另外,微型化也是信号产生装置的发展趋势之一,这样,才能将信号发生装置方便的嵌入到各种仪器设备中。随着芯片制造工艺的不断提高,性能更高、体积更小的专用信号处理芯片必将会越来越多地应用到信号产生电路中,使更高质量的信号的产生成为可能。 DDS技术的实现,一般有如下几种可选的方案。首先是使用专用的DDS芯片,例如应用比较广泛的DDS芯片AD9833系列。专用DDS芯片性能可靠,特别是在高频领域,有着无可替代的地位。但在中低频领域,专用DDS芯片却不一定是唯一的选择。
多波形函数信号发生器
多波形函数信号发生器
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电子课程设计 设计题目:多波型信号发生器 系部:信息工程学院 专业:电子信息工程 班级:1301班 学号:8 姓名:高旭 指导老师:陈亮
目录 一设计要求 (3) 二总体概要设计 (3) 三各单元模块设计与分析······························································································4 3.1 正弦波发生 器 (4) 3.1.1 RC桥式振荡 器····························································································4 3.2方波转化电 路 (6) 3.2.1555定时 片································································································6 3.2.2由555芯片构成的施密特触发 器 (7) 3.2.3方波幅度调节电 路 (8) 3.3三角波转化电路 (8) 3.3.1RC无源积分器 (8) 3.3.2自举电路反相放大器················································································9 四总电路图 (10)
多波形信号发生器设计 电子技术课程设计
湖南文理学院课程设计报告 课程名称:电子技术课程设计 教学院部:电气与信息工程学院 专业班级:通信工程08101班 学生姓名:林洪湖(200816020143) 指导教师:邱德润 完成时间:2010 年6月25日 报告成绩:
目录 1.绪论 (3) 信号发生器现状 (3) 2.系统设计 (3) 控制芯片的选择 (4) 3.硬件电路的设计 (4) 3.1基本原理: (4) 3.2各部分电路原理 (8) 4.软件设计 (14) 4.1主程序流程图 (14) 4.2子程序流程图 (15) 5.测试结论 (18) 5.1软件仿真结果 (19) 5.2硬件测试结果 (21) 参考文献 (21)
多波形信号发生器设计 1.绪论 1.1信号发生器现状 波形发生器亦称函数发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前,市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。 信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完全由硬件电路搭接而成,如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小,电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中,如工业过程控制,生物医学,地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的RC很大;大电阻,大电容在制作上有困难,参数的精度亦难以保证;体积大,漏电,损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加,则电路复杂程度会大大增加。 本次用要用到的有函数发生器5G8038、集成振荡器E1648、集成定时器555/556. 2.系统设计 2.1系统方案 方案:采用函数信号发生器5G8038集成模拟芯片,它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形,会寄生一些高次谐波分量,采用其他的措施虽可滤除一些,但不能完全滤除掉。
DSP任意波形信号发生器毕业设计
目录 摘 要 (2) Abstract (3) 1 绪论 (4) 1.1概述 (4) 1.2选题的目的、意义 (4) 1.3 选题的背景 (5) 1.4 本文所研究的内容 (6) 2 波形信号发生器的原理及方案选择 (7) 2.1任意波形信号发生器的原理 (7) 2.1.1 直接模拟法 (7) 2.1.2 直接数字法 (7) 2.2 任意波形发生器的设计方案 (9) 2.2.1 查表法 (9) 2.2.2计算法 (9) 2.2.3传统方法 (10) 3 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的软件设计 (12) 3.1 TMS320C5416的开发流程 (12) 3.2软件开发环境 (13) 3.3任意波形信号发生器的软件编程 (14) 3.3.1 计算法实现波形输出 (14) 3.3.2 D/A转换 (15) 3.3.3波形控制及软件设计流程图 (16) 3.4参数的设定 (18) 4 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的硬件设计 (20) 4.1 TMS320VC5416开发板 (20) 4.2 TMS320VC5416实验箱的连接 (23) 4.3 波形信号发生器的硬件测试过程 (23) 5 任意波形信号发生器展望 (28) 结束语 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
摘 要 任意波形发生器是信号源的一种,它是具有信号源所具有的特点,更因它高的性能优势而倍受人们青睐。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中,它不是测量仪器,而是根据使用者的要求,作为激励源,仿真各种测试信号,提供给被测电路,以满足测量或各种实际需要。 随着无线电应用领域的扩展,针对广播、电视、雷达、通信的专用信号发生器获得了长足的发展,表现在载波调制方式的多样化,从调幅、调频、调相到脉冲调制。如果采用多台信号发生器获得测量信号显然是很不方便的。因此需要任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG),使其能够产生任意频率的载频信号和多种载波调制信号。 目前我国已经开始研制任意波形发生器,并取得了可喜的成果。但总的来说,我国任意波形发生器还没有形成真正的产业。并且我国目前在任意波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距,因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。 本文主要工作分为以下几个方面:首先,介绍研制任意波形信号发生器的目的、意义、背景,以及利用CCS仿真工具用软件实现任意波形信号发生器的的过程 ;之后,对硬件的连接及测试结果作介绍;最后,简要的对任意波形信号发生器的未来作一下展望。 关键词:DSP,任意波形信号发生器,DDS
函数信号发生器使用说明(超级详细)
函数信号发生器使用说明 1-1 SG1651A函数信号发生器使用说明 一、概述 本仪器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波,波形对称可调并具有反向输出,直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示,也可外测1Hz~的信号频率,电压用LED显示。 二、使用说明 面板标志说明及功能见表1和图1 图1 表1 序 面板标志名称作用号 1电源电源开关按下开关,电源接通,电源指示灯亮 2 1、输出波形选择 波形波形选择 2、与1 3、19配合使用可得到正负相锯齿波和脉
DC1641数字函数信号发生器使用说明 一、概述 DC1641使用LCD显示、微处理器(CPU)控制的函数信号发生器,是一种小型的、由集成电路、单片机与半导体管构成的便携式通用函数信号发生器,其函数信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲五种不同的波形。信号频率可调范围从~2MHz,分七个档级,频率段、频率值、波形选择均由LCD显示。信号的最大幅度可达20Vp-p。脉冲的占空比系数由10%~90%连续可调,五种信号均可加±10V的直流偏置电压。并具有TTL电平的同步信号输出,脉冲信号反向及输出幅度衰减等多种功能。除此以外,能外接计数输入,作频率计数器使用,其频率范围从10Hz~10MHz(50、100MHz[根据用户需要])。计数频率等功能信息均由LCD显示,发光二极管指示计数闸门、占空比、直流偏置、电源。读数直观、方便、准确。 二、技术要求 函数发生器 产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和脉冲波。 2.1.1函数信号频率范围和精度 a、频率范围 由~2MHz分七个频率档级LCD显示,各档级之间有很宽的覆盖度, 如下所示: 频率档级频率范围(Hz) 1 ~2 10 1~20 100 10~200
信号发生器分析报告
信号发生器报告
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基于虚拟仪器的信号发生器的设计 【摘要】虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起,利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能,打破了传统仪器的框架,形成的一种新的仪器模式。 本次设计主要是阐述虚拟信号发生器的前面板和程序框图的设计。设计完的信号发生器的功能包括能够产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波四种信号波形;波形的频率、幅值、相位、偏移量及占空比等参数由前面板控件实时可调。 【关键词】虚拟仪器,信号发生器,LABVIEW 引言 信号发生器作为科学实验必不可少的装置,被广泛地应用到教学、科研等各个领域。高等学校特别是理工科的教学、科研需要大量的仪器设备,例如信号源、示波器等,常用仪器都必须配置多套,但是有些仪器设备价格昂贵,如果按照传统模式新建或者改造实验室投资巨大,造成许多学校仪器设备缺乏或过时陈旧,严重影响教学科研。如果运用虚拟仪器技术构建系统,代替常规仪器、仪表,不但可以满足实验教学的需要、节约大量的经费、降低实验室建设的成本,而且能够提高教学科研的质量与效率。 1.信号发生器的发展 信号发生器是一种悠久的测量仪器,早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展,40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器,使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂,功率比较大,电路比较简单,因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。 自60年代以来信号发生器有了迅速的发展,出现了函数发生器,这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术,由分立元件或模拟集成电路构成,其电路结构复杂,且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形,由于模拟电路的漂移较大,使其输出的波形的幅度稳定性差,而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点,并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。自从70年代微处理器出现以后,利用微处理器、模数转换器和数
信号发生器设计---实验报告
信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器,能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标:(1)频率范围100Hz~1kHz;(2)输出电压:方波U p-p≤24V,三角波U =6V,正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标:频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz,1kHz~10kHz;波形特性方波t r<30u s(1kHz,最大输出时)用仪器测量上升时间,三角波r△<2%,正弦波r <5%。(计算参数) ~ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种,图1是先产生方波、三角波,再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是:由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路,三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示,是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统,则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性,可以将频率较低的三角波变换为正弦波。(差模传输特性)其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波,设计时需注 应接近晶体意:差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好;三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中,RP 1调节三角波的幅度,RP 2调整电路的对称性,并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容,C 4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形。取Ic2上面的电流(看输出) 波形发生器的性能指标: ①输出波形种类:基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围:输出信号的频率范围一般分为若干波段,根据需要,可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压:一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性:表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ~和r △;表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图
多功能信号发生器课程设计
《电子技术课程设计》 题目:多功能信号发生器 院系:电子信息工程 专业:xxxxxxxx 班级:xxxxxx 学号:xxxxxxxx 姓名:xxx 指导教师:xxx 时间:xxxx-xx-xx
电子电路设计 ——多功能信号发生器目录 一..课程设计的目的 二课程设计任务书(包括技术指标要求) 三时间进度安排(10周~15周) a.方案选择及电路工作原理; b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真; c.安装、调试并解决遇到的问题; d.电路性能指标测试; e.写出课程设计报告书; 四、总体方案 五、电路设计 (1)8038原理, LM318原理, (2)性能\特点及引脚 (3)电路设计,要说明原理 (4)振动频率及参数计算 六电路调试 要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试 七收获和体会
一、课程设计的目的 通过对多功能信号发生器的电路设计,掌握信号发生器的设计方法和测试技术,了解了8038的工作原理和应用,其内部组成原理,设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力,积累一定的操作经验。在对电路焊接的途中,对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展,多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。这种集成电路适用方便,调试简单,性能稳定,不仅能产生正弦波,还可以同时产生三角波和方波。它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。不仅如此,它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6/℃;正弦波输出失真度小于1%,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。因此,多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。 二、课程设计任务书(包括技术指标要求) 任务:设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。 要求: 1.输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。 2.输出幅度为5V的单脉冲信号。 3.输出正弦波幅度V o= 0~5V可调,波形的非线性失真系数γ≤
正弦波函数信号发生器
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目:班级:班级学号:学生姓名:
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目:正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期,现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路,在国内生产的8038单片函数波形发生器,可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波,这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节,快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带,也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源,如一定频率的正弦波,有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子,来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成:主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式:当输入端输入小信号正弦波时,该信号分两路传输,其一路径回路,完成整流倍压功能,提供工作电源;另一路径电容耦合,进入一个反相器的输入端,完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理,变换成方波后经输出。输出端为可调电阻。 (c) 工作流程:首先主振级产生低频正弦振荡信号,信号则需要经过电压放大器放大,放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求,最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压,输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理,主要是为了实现下面的几种功能: (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知:在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路,方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值,否则电路可能会不起振。只要接线正确,接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1,使三角波的输出幅度满足设计要求,调节Rp2,则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻,可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值,这时输出波形应接近正弦波,调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路,输
陈冲EDA课程设计_任意波形信号发生器
EDA课程设计 任 意 波 形 信 号 发 生 器
姓名: 陈冲 班级: 07通信工程 指导老师:孙惠章 目录 一.简述 (3) 二.设计性能要求 (3) 三.系统框图 (3) 四.系统电路图 (3) 五.基本工作原理 (4) 六. 单元电路模块源程序及功能 (5)
七.系统仿真波形 (10) 八.引脚锁定 (11) 九.实验结果及硬件验证 (11) 十.实验心得 (13) 任意波形信号发生器的设计 一.简述 随着信息科技的发展,波形发生器在科技社会等多个领域发挥着越来越重要作 用。采用eda技术利用quartus60软件平台,基于大规模可编程逻辑器件fpga 设计的多功能波形发生器系统,大大简化其结构, 降低成本, 提高了系统的可靠性 和灵活性。设计中运用计数器,数据选择器,对所需的频率进行选择和同步。使用宏 功能模块存储波形。然后多波形进行幅度的选择。产生满足需要的不用频率和幅度的 波形。 二.设计性能要求 1.能输出正弦波,锯齿波,阶梯波,三角波,方波,矩形脉冲等八种波形。 2.具有幅度和频率的调整。 3.单元电路模块使用VHDL语言编写。
三.系统框图 图1.任意波形信号发生器系统框图四.系统电路图
图2.任意波形信号发生器系统电路图 五.基本工作原理 将要产生的波形数据存入波形存储器中, 然后在参考脉冲的作用下, 对输入的频率数据进行累加, 并将累加器输出的一部分作为读取波形存储器的地址, 将读出的波形数据经D/A 转换为相应的电压信号,D/A 转换器输出的一系列的阶梯电压信号经低通滤波器滤波后便输出了光滑的合成波形的信号。 选择八种基础波形为设计与实现的对象,而八个波形作为同一个任意波形发生器里的四个部分,是有着同一个输入与输出,因此在设计上还需要对波形进行选择与控制的部分,通过对时钟脉冲输入的选择,使得八个波形模块只有一个输入为时钟脉冲,其他三个模块则输入始终为0。在波形输出时,设计一个模块控制输出的波形是所要求输出的波形,在时钟脉冲选择与输出波形选择两模块之间。 对于频率的选择可以选择分频器,同时也可以选择计数器,本实验采用的是计数器以实现分频的效果,输出分别为二分频,四分频,八分频,十六分频用以实现不同的频率。幅度调节可以使用lpm_divide,可以实现八种不同的幅度调节。 六.单元电路模块源程序及功能 1.分频模块 以下为分频模块(CT74161)的VHDL语言编程源程序 LIBRARY IEEE;
函数信号发生器
基于labview的函数信号发生器的设计 [摘要] 介绍一种基于labvIEW环境下自行开发的虚拟函数信号发生器,它不仅能够产 生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号,而且还可以通过输入公式,产生测试和研究领域所需要的特殊信号。对任意波形的发生可实现公式输入;对信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控;方波占空比可以调控;噪声任意可加、创建友好界面、信号波形显示;输出频谱特性;所有调制都可微调与粗调。该仪器系统操作简便,设计灵活,功能强大,可以完成不同环境下的测量要求。因此具有很强的实用性。 关键词:虚拟仪器,labvIEW,虚拟函数信号发生器,正弦波,三角波,方波,锯齿波, 特殊信号。 引言: 在有关电磁信号的测量和研究中,我们需要用到一种或多种信号源,而函数信号发生器则为我们提供了在研究中所需要的信号源。它可以产生不同频率的正弦波,方波,三角波,锯齿波,正负脉冲信号,调频信号,调幅信号和随机信号等。其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多,价格昂贵,而且功能固定单一,不具备用户对仪器进行定义及编程的功能,一个传统实验室很难拥有多类信号发生器。然而,基于虚拟仪器技术的实验室均能满足这一要求。 1、虚拟仪器简介: 自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器的概念以来,随着计 算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指:利用现有的PC机,加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。与传统的仪器相比其特点主要有:具有更好的测量精度和可重复性;测量速度快;系统组建时间短;由用户定义仪器功能;可扩展性强;技术更新快等。虚拟仪器以软件为核心,其软件又以美国NI公司的Labview虚拟仪器软件开发平台最为常用。Labview是一种图形化的编程语言,主要用来开发数据采集,仪器控制及数据处理分析等软件,功能强大。目前,该开发软件在国际测试、测控行业比较流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。下面结合一个虚拟函数信号发生器设计开发具体介绍基于图形化编程语言Labview的虚拟仪器编程方法与实现技术。 2、虚拟函数信号发生器的结构与组成 2.1 虚拟函数信号发生器的前面板
基于lm324多用信号发生器
电子线路课程设计注意事项 1、本课程设计采用抽签形式选择相应题目,一般为4人一组,简 单设计以2人为一组;每组推出一个组长。 2、每组必须完成电路原理图、PCB版图、元器件焊接以及装置通 电试验,以及答辩的PPT。 3、每组组内成员为同一成绩。组内分工要明确,合作要和谐。具 体成绩包括焊接质量(5%)、电路完成情况(60%)、课程设计报告撰写(20%)、答辩(15%)。指导教师有权力根据综合情况调整分数。 4、指导教师为程志友、鲍文霞,按照大家选课时名单填写。 5、具体课程设计报告见附录。 6、未尽事项等候通知,其它事宜可和我联系。
附录: 《电子线路》课程设计报告 基于lm324的多用信号发生题目 器 学院 专业 组长姓名和学 号 学生姓名和学 号 指导教师 2016 年7 月7 日
目录
一选题目的及意义 设计电路的介绍和应用 本次课程设计以四运算放大器LM324为核心器件,通过迟滞比较器和积分器产生方波和三角波。再通过滤波电路和放大电路产生正弦波。它是信号发生器的基本原理电路,通过波形变换电路,可把它做成多用信号发生器。可应用于电子技术工程、通信工程、自动控制、仪器仪表及计算机技术等领域内。几乎所有的电参量在电子测量技术应用中都需要借助信号发生器进行测量。 按其信号波形分为四大类:①正弦信号发生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按其不同性能和用途还可细分为低频(20赫至10兆赫)信号发生器、高频(100千赫至300兆赫)信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。②函数(波形)信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。③脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器,可用以测试线性系统的瞬态响应,或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。④随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号发生器主要用途为:在待测系统中引入一个随机信号,以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统性能;外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测
基于max038的信号发生器设计说明
一、课题名称:函数信号发生器 二、主要技术指标(或基本要求): 1)能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波信号。 2)频率范围从0.1Hz~20MHz,最高可达40MHz,各种波形的输出幅度均为2V(P-P)。 3)占空比调节范围宽,占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是 15%~85%。 4)波形失真小,正弦波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%。 5)采用±5V双电源供电,允许有5%变化范围,电源电流为80mA,典型功耗400mW,工作温 度范围为0~70℃。 6)内设2.5V电压基准,可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值,实现频率微调和占空比调 节。 7)低阻抗定压输出,输出电阻典型值0.1欧姆,具有输出过载/短路保护。 三、主要工作内容:方案设想,MAX038,OP07,电路原理等资料查询准备。电路原理图设 计绘制,面包板验证设计可行性。之后进行PCB板设计调整,电路板定制,元件采购;裸板 测试,焊接,整机测试。实验设计进行报告反馈 四、主要参考文献: [1]赵涛,辛灿华,姚西霞,陈晓娟,基于MAX038的多功能信号发生器的设计。《机电产品 与创新》 2008.07 [2]蒋金弟,朱永辉,毛培法。MAX038高频精密函数信号发生器原理及应用。《山西电子技 术》 2001 [3]黄庆彩,祖静,裴东兴.基于MAX038的函数信号发生器的设计[J].仪器仪表学报,2004,S1. [4]陈一新.单片高频函数发生器MAX038及其应用[J].中国仪器仪表,2002,04. [5]赵立民.电子技术实验教程[M].北京:机械工业出版社,2004