函数信号发生器工作原理
函数信号发生器工作原理
函数信号发生器是一种可以产生不同形式的波形信号的电子设备。它通常用于测试电
路或设备的响应，及验证系统的可靠性和性能。本文将介绍函数信号发生器的工作原理及
其基本组成。
1、函数信号发生器的基本原理
函数信号发生器使用内部电路产生信号波形，这些波形可以是正弦波、方波、三角波等，也可以是随时间变化的任意模拟波形信号，称为任意波形（Arbitrary Waveform）。
任意波形信号可以通过数字信号处理器（DSP）和相应的算法产生，可以控制其幅值、频率、相位、周期等参数，与旋钮手动调节产生的波形相比，任意波形信号更具有可重复性和精度。任意波形成为了近年来函数信号发生器的重要特点之一。
函数信号发生器的工作原理基于模拟电路和数字技术的结合。如下图所示，函数信号
发生器的主要部件包括信号发生器主控板、波形发生控制板、数字信号处理器（DSP）和高精度数字模拟转换器（DAC）等。其中波形发生控制板控制信号发生器主控板的输出电压幅值、频率、相位等参数，主控板再将这些参数转换成数字信号通过DSP和DAC产生电压波
形输出到信号输出端。
2、函数信号发生器的基本组成
（1）信号发生器主控板
信号发生器主控板是函数信号发生器的核心控制板，它负责启动、控制和调节函数信
号发生器的各种功能。主控板内包含高速时钟电路、微控制器、输出放大器等部件，通过
接收波形控制板发来的指令从而产生需要的波形输出并控制其电压幅值、频率、相位等参数。
（2）波形发生控制板
波形发生控制板负责产生波形控制信号，这些信号包括电压幅值、频率、相位等参数。它和信号发生器主控板通过数字接口连接，主控板根据波形控制板的指令产生相应的波形
信号输出。
（3）数字信号处理器（DSP）
数字信号处理器（DSP）是函数信号发生器中的重要部件，它用于实现任意波形信号的产生和输出。DSP通过高精度滤波器将输入的数字信号处理成需要的波形信号，再将这些
信号通过DAC转换成模拟信号输出到信号输出端。
（4）高精度数字模拟转换器（DAC）
高精度数字模拟转换器（DAC）是将数字信号转换成模拟信号的设备，它的作用是通过DAC转换器将任意波形信号转换成模拟信号输出到信号输出端。DAC的分辨率和精度是影响信号发生器输出质量的重要因素之一，现在市场上的函数信号发生器DAC分辨率一般都在12-16位之间。
（5）信号输出端
信号输出端是函数信号发生器的输出接口，它将产生的封装在电压波形的信号输出到
测试对象上，测试对象可以是电路、设备或系统，为测试和研究提供了可靠的信号源。
3、函数信号发生器的基本特点
（1）广泛的波形选择
函数信号发生器可以产生多种波形，如正弦波、余弦波、方波、三角波、锯齿波等，
不仅有可调节频率和幅值的固定波形，而且可以使用任意波形软件生成任意波形，使得信
号波形更加丰富，达到更准确的测试结果。
（2）高精度、高稳定性
函数信号发生器内部使用高精度DAC和精密控制电路，可以产生极高精度的波形信号，并且具有优异的幅值、频率和相位稳定性。
（3）易于操作、便于使用
功能和性能相对于其它的信号源来说相对简单，封装紧凑，使用简单，操作便捷，大
大降低了操作的难度和错误率。通常配备可触摸显示屏和旋钮，可直观地看到波形的输出
情况，并方便调整参数。
（4）大输出幅度
通常函数信号发生器的输出电压可以达到几十甚至上百伏安，能够满足大功率、高电
压等测试需要。
4、应用领域
函数信号发生器广泛用于电子、通信、测控、医疗、航空航天、军事等多个领域。在
电子和通信领域，函数信号发生器常用来测试各类电路和设备的性能，如功率放大器、滤
波器、振荡器、自动控制系统等；在测控领域，函数信号发生器通常用于学术研究和生产
制造，如频率响应测试、阻抗抗锯齿误差测试、数字信号处理等；在医疗领域，函数信号
发生器用于生物医疗信号的研究，如心电图测试、肌电测试等。随着科技发展，多媒体技术、智能家居等领域也需要信号发生器产生高品质的模拟信号，是各行各业不可替代的重
要仪器。
5、常见的函数信号波形
函数信号发生器最常见的输出波形是正弦波、方波、三角波和锯齿波。正弦波是一个
周期性变化的波形，其频率和振幅可以通过函数信号发生器进行控制。方波代表着高电平
和低电平的交替输出，在数字电路中使用最广泛。三角波的形状类似于三角形，其特点是
每个波峰和每个波谷是等间距的。锯齿波的形状类似于锯齿，以等速率上升或下降，其信
号具有富含高频成分的特点。
任意波形是函数信号发生器的重要特点之一。借助于数字信号处理器（DSP）和相关算法，任意波形信号可以更精确地模拟真实世界中的各种信号，包括各类音频信号、超声波
信号、光学信号等。
6、应用案例
（1）信号和系统的调试
在信号和系统理论的学习中，需要对各种滤波器、振荡器等电路进行调试。函数信号
发生器可以产生一个准确而可控的信号，将信号通过被测电路，并通过示波器监控处理结果，从而检查信号的特性和异物的作用。
（2）音频设备的测试
音频设备是一种需要处理各种模拟信号的设备，如音响、话筒、音频放大器等。函数
信号发生器可以产生准确和可重复的音频信号，用于测试音频设备的音质和信噪比等性
能。
（3）图像显示设备的测试
图像显示设备需要处理各种模拟信号，如图像亮度、对比度、颜色等。函数信号发生
器可以通过产生带有不同幅值和频率的视频信号来测试图像显示设备的精度，如灰度响应、色彩和几何畸变等。
（4）无线通信设备的测试
无线通信设备需要产生、传输和接收各种信号波形，如正弦波、数字信号、调幅波、
调频波等。函数信号发生器可以产生准确和可重复的信号，用于测试无线设备的传输特性、接收灵敏度、频道选择和干扰抵抗等。
7、结论
函数信号发生器是电子工程师和测控技术人员必不可少的仪器之一。它可以产生各种
信号波形，包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等，也可以产生任意波形信号用于模拟真
实世界中复杂的信号波形。
函数信号发生器的核心是数字信号处理器和高精度数字模拟转换器，其工作原理基于
模拟电路和数字技术的结合。通过使用函数信号发生器，可以测试和验证电路和设备的性
能及有效性，有效提高设备的研发和生产效率，为各行各业的技术创新提供稳定可靠的信号源。
什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原 理 什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 函数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。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路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。 函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、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。
函数信号发生器的设计电路
北华航天工业学院 《电子技术》 课程设计报告 报告题目：信号发生器设计电路作
内容摘要 本方案主要用集成运放LM324和UA741等元器件设计组成一个简易函 数信号发生器。该函数信号发生器主要由迟滞比较器、积分器电路、二阶RC有 源低通滤波器电路等三部份组成。 迟滞比较器电路形成方波，经积分器电路输出三角波，再经二阶RC有源低 通滤波器电路形成正弦波，通过电源实现1~12V可调，经过电位器实现频率调 节。由此构成了一个简易的函数信号发生器。 本实验主要通过使用Multisim、protel软件等完成电路的软件设计。 关键字：集成运放方波三角波正弦波 目录 一、概述 (1) 二、方案设计与论证 (2) 1．方案一 (2) 2．方案二 (2) 三、单元电路设计与分析 (2) 1．迟滞比较器 3 2．积分器 (3) 3．低通滤波器 (3) 四、总原理图及元器件清单 (4) 五、结论 (6) 六、心得体会 (6) 七、参考文献 (6) 一、概述 通过集成运放构成迟滞比较器、积分器和低通滤波电路，依次分别输出方波、 三角波、正弦波。通过调节电压源或滑动变阻器，可改变波形的幅值和频率。
二、方案设计与论证 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。 1．方案一 采用分立器件实现电路组成，主要的部件有双运放uA741运算放大器、电压比较器、积分运算电路、二阶低通滤波电路、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案由三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生正弦波。 2．方案二 采用集成电路实现，主要部件有高速运算放大器LM318、单片函数发生器模块5G8038、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案通过调节不同电位器可调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波信号的失真，可产生精度较高的方波、三角波、正弦波，且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。 3．方案比较与选择 方案二采用芯片虽然精度较高，温度稳定性和频率稳定性比较好，而它们只能产生300kHz以下的中低频正弦波、矩形波和三角波，且频率与占空比不能单独调节，从而给使用带来很大不便，也无法满足高频精密信号源的要求。 uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，可以方便的输出精度较高的方波、三角波、正弦波。
函数发生器
一、初步认识函数发生器 1．函数发生器概述 函数发生器是一种能产生正弦波、三角波、方波、斜波和脉冲波等信号的装置。常用于科研、生产、维修和实验中。例如在教学实验中，常使用函数发生器的输出波形作为标准输入信号，接至放大器的输入端，配合测试仪器，例如用示波器定性观察放大器的输出端，判断放大器是否工作正常，否则，通过调整放大器的电路参数，使之工作在放大状态；然后，通过测试仪器（例如用晶体管毫伏表对输出端进行定量测试），从而获得该放大器的性能指标。 2．实验室提供的函数发生器指标 实验室使用的是DF1641A型函数信号发生器，主要性能指标如下： 频率范围：0.1Hz—2MHz 输出波形：方波、三角波、正弦波、正向或负向脉冲波、正向或负向锯齿波 方波前沿：≤100ns 正弦波失真：10Hz—100kHz ≤1%。 电压输出幅度：≥20V P-P（空载） 输出阻抗：50Ω 输出衰减：20dB、40dB、60dB。 频率计测量范围：1Hz—10MHz。 电源适应范围：220V±10%，频率：50Hz±2Hz。 功率：10VA。 3．函数发生器使用注意事项 1）函数发生器面板上显示的输出频率，仅供参考。要精确测量输出频率，需要其它设备，比如示波器或者频率计。
2）输出频率的粗略读取，以显示值（数码管）结合频率单位（两个发光二极管，有一个被点亮）读取，与频率波段按键无关。比如显示12.9，频率单位灯“kHz”点亮，应读为12.9kHz，不需要观察是哪个频段按键被按下。 3）函数发生器的输出端不能被短接。 二、函数发生器的工作原理 1．波形发生电路 这部分电路由MAX038函数发生器及频率、占空比控制电路组成，波形的选择、频率、占空比的调节都是由单片机来控制。 MAX038是一个产生从1Hz到大于20MHz的低失真正弦波、三角波、锯齿波或矩形（脉冲）波的高频波形发生器，它只要少量的外部元件。频率和占空比可以由调整电流、电压或电阻来独立控制。 2．单片机智能控制电路 该部分电路由单片机、面板按键输入、频率、幅度显示及其各种控制信号的输出及指示电路组成。其主要功能是：控制输出信号的波形，调节函数信号的频率，测量输出信号或外部输入信号的频率并显示，显示输出波形的幅度。 3．频率计数通道 该电路由宽带放大器及方波整形器组成，主要功能用于外测频率时对于信号的放大整形。 1．功率放大电路 获得一定功率的输出信号，且功放电路具有倒相特性。 2．结构框图
模电函数信号发生器实验报告
电子电路模拟综合实验
实验1 函数信号发生器的设计与调测 摘要 使用运放组成的积分电路产生一定频率和周期的三角波、方波（提高要求中通过改变积分电路两段的积分常数从而产生锯齿波电压，同时改变方波的占空比），将三角波信号接入下级差动放大电路（电流镜提供工作电流），利用三极管线性区及饱和区的放大特性产生正弦波电压并输出。 关键词 运放积分电路差动发达电路镜像电流源 实验内容 1、基本要求： a)设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。 1）输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真； 2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%； 3）三角波Uopp=8V； 4）正弦波Uopp>1V。 b)设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的 电路原理图（SCH） 2、提高要求： a)三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V范围内连续可调。 b)三种输出波形的输出阻抗小于100欧。 c)用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图（PCB）。 设计思路、总体结构框图 分段设计，首先产生方波-三角波，再与差动放大电路相连。 分块电路和总体电路的设计（1）方波-三角波产生电路： 正弦波产生电路三角波产生电路 方波产生电路
首先，稳压管采用既定原件2DW232，保证了输出方波电压Uo1的峰峰值为12V，基本要求三角波输出电压峰峰值为8V，考虑到平衡电阻R3的取值问题，且要保证R1/Rf=2/3,计算决定令Rf=12K，R1=8K，R3=5K。又由方波的上升、下降沿要求，第一级运放采用转换速度很快的LM318，Ro为输出限流电阻，不宜太大，最后采用1K欧电阻。二级运放对转换速度要求不是很高，故采用UA741。考虑到电容C1不宜过小，不然误差可能较大，故C1=0.1uF，最后根据公式，Rw抽头位于中点时R2的值约为300欧，进而确定平衡电阻R4的阻值。考虑到电路的安全问题，在滑阻的接地端串接了一个1K的电阻。（注：实际调测时因为滑阻转动不太方便，所以通过不断换滑阻的方式确定适当频率要求下Rw的阻值，我的电路最后使用的是1K欧的滑阻） （2）正弦波产生电路：
方波——三角波——正弦波函数信号发生器
目录 1 函数发生器的总方案及原理框图 (1) 1.1 电路设计原理框图 (1) 1.2 电路设计方案设计 (1) 2设计的目的及任务 (2) 2.1 课程设计的目的 (2) 2.2 课程设计的任务与要求 (2) 2.3 课程设计的技术指标 (2) 3 各部分电路设计 (3) 3.1 方波发生电路的工作原理 (3) 3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (3) 3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (6) 3.4电路的参数选择及计算 (8) 3.5 总电路图 (10) 4 电路仿真 (11) 4.1 方波---三角波发生电路的仿真 (11) 4.2 三角波---正弦波转换电路的仿真 (12) 5电路的安装与调试 (13) 5.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (13) 5.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (13) 5.3 总电路的安装与调试 (13) 5.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (13) 6电路的实验结果 (14) 6.1 方波---三角波发生电路的实验结果 (14) 6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果 (14) 6.3 实测电路波形、误差分析及改进方法 (15) 7 实验总结 (17) 8 仪器仪表明细清单 (18) 9 参考文献 (19)
1．函数发生器总方案及原理框图 1.1 原理框图 1.2 函数发生器的总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，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。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。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。
函数信号发生器
1.1问题的提出 设计一个函数发生器使得能够产生发波、三角波、正弦波。 1、主要技术指标 频率范围10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz 频率控制方式通过改变RC时间常数手控信号频率 通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF 输出电压正弦波Upp≈3V 幅度连续可调; 三角波Upp≈5V 幅度连续可调; 方波Upp≈14V 幅度连续可调. 波形特性方波上升时间小于2s； 三角波非线性失真小于1%； 正弦波谐波失真小于3%。 2、设计要求 （1）根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。 （2）列出所有元、器件清单报实验室备件。 （3）安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。 （4）记录实验结果。 1.2基本原理 1、函数发生器的组成 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。 1.3提出解决问题的方案及选取 1、三角波变换成正弦波 由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图1所示，由于技术难点在三角波到正弦波的变换，故以下将详细介绍三角波到正弦波的变换。 图1 （1）利用差分放大电路实现三角波——正弦波的变换 波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示。由图可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。 ㎝ 图2 方案一：用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器
函数信号发生器课程设计报告
《模拟电子技术》课程设计 函数信号发生器 姓名： 学号： 系别： 专业： 年级： 指导教师： 年月日 函数信号发生器
摘要 利用集成电路LM324设计并实现所需技术参数的各种波形发生电路。根据电压比较器可以产生方波，方波再继续经过基本积分电路可产生三角波，三角波经过低通滤波可以产生正弦波。经测试，所设计波形发生电路产生的波形与要求大致相符。 关键词：波形发生器；集成运放；RC充放电回路；滞回比较器；积分电路
目录 中文摘要 .......................................................... 错误！未定义书签。 1.系统设计 (4) 1.1设计指标 (4) 1.2方案论证与比较 (4) 2.单元电路设计 (5) 2.1方波的设计 (5) 2.2三角波的设计 (8) 2.3正弦波的设计 (7) 3．参数选择 (11) 3.1方波电路的元件参数选择 (11) 4．结果分析 (11) 5．工作总结 (12) 6．附录 (12)
1.系统设计 1.1设计指标 1.1.1 电源特性参数 ①输入：双电源 12V ②输出：正弦波pp V >1V ，方波pp V ≈12 V ，三角波pp V ≈5V ，幅度连续可调，线性 失真小。 1.1.2工作频率 工作频率范围：10 HZ ～100HZ ,100 HZ ～1000HZ 1.2方案论证与比较 1.2.1 方案1：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形 主要是应用集成运放LM324，其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC 文氏电桥可产生正弦波，通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波，此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能，电路较简单，调试方便，是一个优秀的可实现的方案。 1.2.2 方案2：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形 主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的, 通过电压比较器可以形成方波,方波经过积分之后可以形成三角波,三角波再经过低通滤波可以形成正弦波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,相比第一方案,其操作成功率较低.
函数信号发生器课程教学设计原版
6 《电子技术》课程设计报告函数信号发生器课程设计
函数信号发生器 摘要 在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路称为函数信号 发生器，又名信号源或振荡器。函数信号发生器与正弦波信号发生器相比具有体积小、功耗少、价格低等优点, 最主要的是函数信号发生器的输出波形较为灵活, 有三种波形（方波、三角波和正弦波）可供选择，在生产实践，电路实验，设备检测和科技领域中有着广泛的应用。 该函数信号发生器可产生三种波形，方波，三角波，正弦波，具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能，其产生频率信号范围1HZ～100kHZ，输出信号幅值范围0～10V，信号产生电路由比较器，积分器，差动放大器构成，频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成。幅值输出部分由峰值检测电路和芯片7107等构成。 关键词信号发生器、比较器、积分器、555芯片、七段数码显示器、ADC芯片
技术要求 1. 信号频率范围1Hz～100kHz； 2. 输出波形应有：方波、三角波、正弦波； 3. 输出信号幅值范围0～10V； 4. 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。 一、系统综述 1.1系统设计思路 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以是集成器件（如单片集成电路函数信号发生器ICL8038）。产生方波、正弦波、三角波的方案也有多种，如先产生方波，再根据积分器转换为三角波，最后通过差分放大电路转换为正弦波。频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成，整形好的三角波或正弦波脉冲输入该电路，与时基电路产生的闸门信号对比送入计数器，最后由数码管可显示被测脉冲的频率。产生的3种波经过一个可调幅电路，由于波形不断变化，不能直接测出其幅值，得通过峰值检测电路测出峰值（稳定的信号幅值保持不变），然后经过数字电压表（由AD转换芯片CC7107和数码管等组成），可以数字显示幅值。 1.2设计方案及可行性 方案一：采用传统的直接频率合成器。首先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波。 方案二：采用单片机编程的方法来实现（如89C51单片机和D/A转换器，
函数信号发生器设计(三角波、方波、正弦波发生器)
基于AT89C51的函数信号发生器设计 设计团队：郭栋、陈磊、集炜、査荣杰 指导老师：程立新 2011-11-13
目录 1、概述 (3) 2、技术性能指标 (3) 2.1、设计内容及技术要求 (3) 3、方案的选择 (3) 3.1、方案一 (4) 3.2、方案二 (6) 3.3、方案三 (6) 4、单元电路设计 (6) 4.1、正弦波产生电路 (6) 4.2、方波产生电路 (8) 4.3、矩形波产生锯齿波电路 (99) 5、总电路图 (10) 6、波形仿真结果 (1010) 6.1正弦波仿真结果 (10) 6.2矩形波仿真结果 (11) 6.3锯齿波仿真结果 (11) 7、PCB版制作与调试 (12) 8、元件清单 (134) 结论 (14) 总结与体会 (14) 参考文献 (15) 函数信号发生器
1、概述 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。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。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。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。 2、技术性能指标 2.1、设计内容及技术要求： 设计并制作一个信号发生器，具体要求如下： 1、能够输出正弦波、方波、三角波； 2、输出信号频率范围为10Hz——10KHz； 3、输出信号幅值：正弦波3V，矩形波10V，锯齿波4V； 4、输出矩形波占空比50%-95%可调，矩形波斜率可调。 5、信号发生器用220V/50Hz的工频交流电供电； 6、电源：220V/50Hz的工频交流电供电。 按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim进行必要的仿真，用PCB软件进行制板、焊接，然后对制作的电路完成调试，撰写设计报告测，通过答辩 3、方案的选择 根据实验任务的要求，对信号产生部分可采用多种方案：如模拟电路实现方案，数字电路实现方案，模数结合实现方案等。鉴于波形信号的产生和模拟联系紧密，我们用模拟电路实现方案。模拟电路的实现方案就是指全部采用模拟电路的方式，以实现信号产生电路的所有功能。就此方案，
函数信号发生器的设计
函数信号发生器的设计 函数信号发生器是一种电子测试仪器，用于产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。 一、设计原理 函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理，即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。其中，放大器负责放大电信号，反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端，形成正反馈，使电路产生自激振荡，滤波电路则用于滤除杂波和谐波，保证输出信号的纯度和稳定性。 函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号，这是通过改变振荡电路的参数来实现的。例如，正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节，方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现，三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。 二、实现方法 函数信号发生器的实现方法有多种，其中比较常见的是基于集成电
路的设计和基于模拟电路的设计。下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。 1. 基于集成电路的设计 基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单，只需要选用合适的集成电路，如NE555、CD4046等，然后按照电路图连接即可。具体步骤如下： （1）选择合适的集成电路。NE555是一种常用的定时器集成电路，可以产生正弦波、方波和三角波等信号；CD4046是一种锁相环集成电路，可以产生锯齿波信号。 （2）按照电路图连接。根据所选集成电路的电路图，连接电容、电阻、电感等元器件，形成振荡电路。同时，根据需要添加反馈电路和滤波电路，以保证输出信号的稳定性和纯度。 （3）调节参数。根据需要调节电容、电阻等参数，以改变输出信号的频率和幅度。同时，根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数，以改变输出信号的波形和稳定性。 （4）测试验证。连接示波器或万用表，对输出信号进行测试和验证，以确保输出信号符合要求。 2. 基于模拟电路的设计
单片机函数信号发生器
一．设计目的： 初步学习仪器设计与制造过程 二．设计要求： 1.波形：产生正弦波、三角波、方波三种波形； 2.指标：波形的频率、幅度可调；以用示波器观察不出失真为 限； 3.查找资料、制作并选择合适方案，制作并测试其主要技术指 标。 三．设计思路： 利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。 该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。
四．函数信号发生器的原件组成： 系统主要是由主控制器LPC2114、函数发生器MAX038、D／A 转换器、LED显示、键盘、波段切换，波形处理和峰值检波等部分组成，其整体结构框图如图1所示。 系统中的LPC2114是一款基于ARM7TDMI的微控制器，其结构是基于精简指令计算机(RISC)原理设计的，具有许多比以前8位微控制器更丰富和先进的性能。由于LPC2114具有非常小的64脚封装、极低的功耗、4路10位ADC、46个GPIO以及多达9个外部中断，并且内嵌一个128KB的高速FLASH存储器，因此，特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)。 作为本系统的主控制器，LPC2114可通过D／A转换器和八选一模拟开关实现对MAX038的波形选择以及频率和占空比调节，同时具有LED显示控制和键盘控制功能，此外，PLC2114还可以通过自带的ADC 对波形的峰值进行测量。LED显示可同时输出频率(6位LED)和幅度(4位LED)。系统中的波形处理主要是对MAX038输出的波形进行电压放
低频函数信号发生器设计
低频函数信号发生器设计 一、引言 低频信号在电子工程中有着广泛的应用。低频信号可以用于音频放大器、振荡电路、传感器等各种电子设备中。而低频信号发生器则是产生低 频信号的一种电子设备。本文将介绍低频函数信号发生器的设计。 二、低频函数信号发生器的原理 1.时钟电路：时钟电路是低频函数信号发生器中的一个重要组成部分。时钟电路负责提供一个稳定的时钟信号，用于产生低频信号。可以使用晶 体振荡器或RC振荡器作为时钟电路的基础。 2.可调电压控制振荡器：可调电压控制振荡器是低频函数信号发生器 中的核心组成部分。它能够通过改变电压来控制输出频率。根据不同的需要，可以设计不同的电压控制振荡器，如正弦波振荡器、方波振荡器等。 3.高精度电压参考电路：高精度电压参考电路是为了保证低频函数信 号发生器的输出信号精度。一般来说，高精度电压参考电路采用稳压二极 管电路或者基准电压源电路。 4.滤波电路：滤波电路负责将振荡器输出的波形进行滤波，减少噪音 和杂散信号。常用的滤波电路有RC滤波电路、LC滤波电路等。 5.调幅电路：调幅电路可以用于调整低频信号的幅度，以满足不同应 用的需求。常见的调幅电路有放大器电路、差分电路等。 三、低频函数信号发生器的设计步骤
1.确定输出信号的频率范围和精度要求。根据不同的应用需求，确定 低频函数信号发生器的频率范围和精度要求，以此确定时钟电路和可调电 压控制振荡器的设计参数。 2.设计时钟电路。根据频率范围和精度要求，设计稳定的时钟电路。 可以选择晶体振荡器或RC振荡器，根据具体情况进行电路设计。 3.设计可调电压控制振荡器。根据频率范围和精度要求，设计可调电 压控制振荡器。可以采用不同的电压控制振荡器电路，如正弦波振荡器、 方波振荡器等。 4.设计高精度电压参考电路。根据设计要求，选择合适的高精度电压 参考电路。常见的稳压二极管电路和基准电压源电路可以用于高精度电压 参考电路的设计。 5.设计滤波电路。选择合适的滤波电路来滤除振荡器输出的噪音和杂 散信号。根据频率范围和滤波要求，可以选择RC滤波电路、LC滤波电路等。 6.设计调幅电路。根据应用需求，设计合适的调幅电路。可以用放大 器电路或差分电路来实现调幅功能。 7.进行整体电路的布局和连接。根据设计结果，进行整体电路的布局 和连接。确保信号通路的良好连接和相互的隔离。 8.进行电路绘制和元器件选型。根据整体电路的布局和连接，进行电 路绘制。同时，根据设计要求和性能要求，选择合适的元器件和器件参数。 9.进行电路的调试和测试。将绘制好的电路进行组装和连接，并进行 电路的调试和测试。通过观察输出信号的波形和参数，判断电路是否满足 设计要求。
函数信号发生器
函数信号发生器 07级23系马运聪PB07210249 实验目的： 1掌握函数信号发生器的基本原理 2掌握函数参量的调节原理 3利用线性与非线性分析处理波形 实验原理： 1电路结构 函数信号发生器由比较器、积分器和差动放大器组成。 比较器的反馈电阻与积分器的反馈电容一起决定输出信号的频率。 差动放大器采用非线性分析中的双曲特性产生。
2自激振荡 设比较器输出电压为1U ，积分器输出电压为2U ，若忽略比较器的时差，有： ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧+-=-=⎰ 13762 21)(1][12t dt u C R R u u Sign u （1）1R 的作用 1R 较大时周期较小，反之周期较大。这是由于实际情况所生成的矩形波两端 是倾斜的，即比较器由于反馈电阻较小而需要一定时间才能达到饱和。由： 3762)()('C R R V t u CC += 比较器开启电压1 54 ,R R R V V CC L H +=
信号周期为： 1 53 7642,)(4) ('4R R C R R R t u V T L H ++= = 而实际电路的周期略大，由于比较器输出变换时时间较短，因而可以忽略三角 波在此期间的增幅，设这段时间为：t ∆，有： t T T actual ∆+=2 （2）2R 的作用 由于2R 可调范围较大，因而可以利用t ∆产生出其他波形。 当02>-R 时，梯形波的积分近似于正弦波。 不妨设梯形波的腰近似为线段，其斜率为： t k ∆= 24 ，积分后得： c bt t k y ++=22 说明正弦波的近似是由线段与二次曲线所成。为得到所需波形，则需较大的周 期。同时由Multisim 模拟发现t ∆仅由比较运放本身决定，与外电路无关。 3差动放大器 由Mathematica 模拟： 单端输入传输特性如下： ]2)(tanh[2)(1r i k U t u I t i = 42 2 4 1.0 0.5 0.5 1.0
SP1641B信号发生器使用说明书
目录 一、概述 1 二、主要特征 1 三、技术参数 2 函数信号发生器 2 频率计数器 3 其它 3 四、工作原理 3 五、使用说明 4 前面板说明 4 后面板说明 6 测量、试验的准备工作 6 自校检查 6 函数信号输出 6 外测频功能检查7 六、注意事项与检修7 注意事项7 检修7 七、仪器整套设备及附件8
一、概述 本仪器是一种精密的测试仪器，因其具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号，点频正弦信号等多种输出信号和外部测频功能，故定名为SP1641B、SP1642B型函数信号发生器/计数器。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研需配备的理想设备。 二、主要特征 采用大规模单片集成精密函数发生器电路，使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比。 采用单片微机电路进行整周期频率测量监控和智能化管理，对于输出信号的频率幅度用户可以直观、准确的了解到（特别是低频时亦是如此）。因此极大的方便了使用。 该机采用了精密电流电源电路，使输出信号在整个频带内均具有相当高的精度，同时多种电流源的变换使用，使仪器不仅具有正弦波、三角波、方波等基本波形，更具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出，同时对各种波形均可以实现扫描功能。本机还具有失真度极低的点频正弦信号和TTL电平标准脉冲信号，以及CMOS电平可调的脉冲信号以满足各种试验需要。 机内逻辑电路采用中规模可编程的集成电路设计，优选设计电路，SMT贴片工艺，元件降额使用，全功能输出保护，以保证仪器高可靠性，平均无故障工作时间高达上万小时。 机箱造型美观大方，电子控制按钮操作起来更舒适，更方便。
三、技术参数 位置，对称性调节为“关”位置，整机预热10min。
函数信号发生器(DOC)
函数信号发生器 设计题目 制作一个方波/三角波/正弦波函数发生器 1、概述 1.1信号发生器的发展现状 信号发生器是一种最悠久的测量仪器，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、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC 的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU 的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU 的时钟周期，但这些办法是有限度的，根本的办法还是要改进硬件电路。 随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大促进了数字化技
术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。 1.2信号发生器的分类及用途信号发生器的应用非常广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分通用和专用两大类，专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、脉冲编码信号发生器等。这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。 其次，信号发生器按输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器和任意波发生器等。 再次，按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需频率。 但也可以通过频率合成技术来获得所需频率。利用频率合成技术制成的信号发生器，通常被称为合成信号发生器。 1.3 课程设计主要任务产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课设采用先产生正弦波，再将正弦波变换成方波，然后由积分电路把方波变成三角波。要求如下： 1.频率范围三段：10～100Hz，100 Hz～1KHz，1 KHz～10 KHz； 2.正弦波U≈3V，三角波U≈5V，方波U≈14V； 3.幅度连续可调，线性失真小； 4.仿真调试。 二、设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法 2．学习用软件对电路进行仿真3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力4．掌握常用元器件的识别和测试 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 三、设计的要求 1)设计电路原理图并画出； 2)能同时输出一定频率一定幅度的3 种波形：正弦波、和三角波； 3)输出正弦波时，输出电压峰峰值为3V ，输出波形频率为10Hz～10KHz 可调； 4)输出方波时，输出波形峰峰值14V，输出波形频率为10Hz～10KHz 可调； 5)输出三角波时，输出波形峰峰值5V ，输出波形频率为10Hz～10KHz 可 调。对电路进行仿真和调试 四、电路设计原理
函数发生器
摘要 函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类：①正弦信号发生器。②函数（波形）信号发生器。③脉冲信号发生器。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。 关键词：函数发生器；方波；三角波；正弦波
目录 摘要.............................................................................. I 1 设计原理和目的 (1) 1.1 设计原理 (1) 1.2 设计目的 (2) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 方波—三角波转换电路的设计 (3) 2.2 三角波—正弦波产生电路的设计 (5) 2.3 三角波正弦波转换电路的设计 (6) 2.4整体电路图 (7) 3 电路的参数选择及计算 (8) 3.1方波—三角波中电容C1的变化 (8) 3.2 三角波—正弦波部分参数计算 (8) 4 仿真调试 (9) 4.1 Proteus简介 (9) 4.2仿真调试 (10) 5 心得体会 (12) 参考文献 (13)
1 设计原理和目地 1.1设计原理 图1.1 各波形对应硬件 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，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。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法， 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。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。