简易信号发生器设计制作
新手可做的可调频的简易信号发生器
电子综合设计报告目录1.概述................................. 错误！未定义书签。
2.系统设计 (2)2.1 方案设计与比较 (2)2.2 设计原理 (3)3.硬件设计 (5)3.1主要器件介绍 (5)3.1.1主控电路 (5)3.1.2数/模转换电路 (7)3.2 单元电路 (8)3.2.1晶振电路 (8)3.2.2复位电路 (9)3.2.3按键接口电路 (10)3.2.4放大电路 (11)3.2.5 端口配置.................... 错误！未定义书签。
3.3 器件清单 (12)4.软件设计 (13)4.1 软件功能模块划分 (13)4.1.1 键盘扫描 (13)4.1.2 方波实现过程 (15)4.1.3 三角波实现过程 (16)4.1.4正弦波实现过程 (17)4.2 各功能模块间关系描述 (18)5.系统调试............................. 错误！未定义书签。
5.1 硬件调试 (19)5.2 软件调试 (21)5.3 设计效果 (22)结束语................................. 错误！未定义书签。
参考文献.. (24)2.系统设计2.1 方案设计与比较在设计过程中,我们根据需求利用不同的芯片来生成波形,由此设计了以下三个方案:方案一：采用单片函数发生器（如0832）,0832可同时产生正弦波、方波等,而且方法简单易行,用D/A转换器的输出来改变调制电压,也可以实现数控调整频率,但产生信号的频率稳定度不高。
方案二：采用锁相式频率合成器,利用锁相环,将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上,该方案性能良好,但难以达到输出频率覆盖系数的要求,且电路复杂。
方案三：采用单片机编程的方法来实现。
该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度,而且在硬件电路不变的情况下,通过改变程序来实现频率的变换。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技在此处键入公式。
术知识，运用AD软件设计并制作一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源1.2 整机实现的基本原理及框图1.电源电路组成由变压器—整流电路—滤波电路—滤波电路—稳压电路组成。
变压器将220V 电源降压至双15V，经整流电路变换成单方向脉冲直流电压，此电源使用四个整流二极管组成全波整流桥电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压u1。
因此，u1=nu i（n 为变压器的变比）。
整流电路的作用是将交流电压山变换成单方向脉动的直流U2。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例，U2=0.9u1。
每只二极管所承受的最大反向电压u RN= √2u1，平均电流I D(A V),=12I R=0.45U1R对于RC 滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC= (3~5）T/2，T 为50Hz 交流电压的周期，即20ms。
此电源使用大电容滤波，稳压电路，正电压部分由三端稳压器7812输出固定的正12V电压，负电压部分由三端稳压器7912输出固定-12V电压。
并联两颗LED灯分别指示正负电压。
2．该函数发生器由运放构成电压比较器出方波信号，方波信号经过积分器变为三角波输出。
2 硬件电路设计硬件电路设计使用Altium Designer 8.3设计PCB，画好NE5532P,7812及7912的原理图和封装后，按照电路图画好原理图后生成PCB图。
合理摆放好各器件后设置规则：各焊盘大小按实际情况设置为了更容易的进行打孔操作，设置偏大一些，正负12V电源线路宽度首选尺寸1.2mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm，GND线路宽度首选尺寸1mm，最小宽度1mm，最大宽度1.5mm，其他线路首选尺寸0.6mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm。
简易信号发生器
湖南工学院课程设计说明书课题名称：简易信号发生器设计专业名称：电气工程及其自动化学生班级：学生姓名：学生学号：指导教师：课程设计任务书简易信号发生器设计（一）设计目的1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。
2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。
3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
（二）设计技术指标与要求1、设计要求（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；（2）输出信号的频率要求可调；（3）拟定测试方案和设计步骤；（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；（6）测量输出信号的幅度和频率；（7）撰写设计报告。
2、技术指标频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz；输出电压：方波V P-P≤24V，三角波V P-P=6V，正弦波V P-P=1V；方波t r小于1uS。
（三）设计提示1、方案提示：（1）设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。
（2）也可用单片集成芯片IC8038实现，采用这种方案时要求幅度可调。
2、设计用仪器设备：示波器，交流毫伏表，数字万用表，低频信号发生器，实验面包板或万能板，智能电工实验台。
3、设计用主要器件：（1）双运放NE5532（或747） 1只（或741 2只）、差分管3DG100 4个、电阻电容若干；（2）IC8038、数字电位器、电阻电容若干。
4、参考书：《电子线路设计·实验·测试》谢自美主编华中科技大学出版社《模拟电子技术基础》康华光主编高等教育出版社《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格；4、调试总结，并写出设计报告。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作五
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技术知识，运用AD 画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源电路。
1.2 整机实现的基本原理及框图函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。
本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。
本次采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如下图所示。
2. 直流电源电路一般由“降压—整流—滤波—稳压”这四个环节构成。
基本组成框图如下图所示。
（1）电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压U1。
因此，U1=nUi；（n 为变压器的变比）。
整流电路的作用是将交流电压U1变换成单方向脉动的直流U2。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例，U2=0.9ul。
每只二极管所承受的最大反向电压Urm=根号2U1，，平均电流Id（A V）=1/2Ir＝0.45U1/R。
对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC 放电时间常数应该满足：RC= （3~5）T/2，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。
2 硬件电路设计1、变压器：将220V 交流电压变成整流电路所需要的电压U1。
2、整流电路：将交流电压U1转换成单方向脉动的直流U2,用二极管搭建全波整流电路实现。
3、滤波电路:将脉动直流电压U2滤除纹波，变成纹波较小的U3, 采用大电容滤波4、稳压器电路：采用固定式三端稳压器7812与7912芯片，能够输出恒定电压的集成电路。
它们的主要区别是输出极性不同：7812是正电压输出，7912是负电压输出。
7812和7912的引脚功能和电路接法也不同。
7812的1号引脚为输入，2号引脚为接地，3号引脚为输出。
简易信号发生器设计
摘要波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次课程设计使用的AT89C51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑等优点。
在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。
用AT89C51单片机采用程序设计方法构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波，再通过DA转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,并通过LM324集成运放把信号放大，通过示波器将波形显示在屏幕上。
波形的周期可用程序改变，此设计具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求，均达到了课程设计的目的。
数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。
AT89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将AT89C51再配置键盘及其接口、显示器及其接口、数模转换及波形输出、指示灯及其接口等四部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成原理框图如下图所示。
图1.1 信号发生器原理框图AT89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，当数字信号电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。
并经过滤波放大电路将波形输出出来。
1、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。
2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。
3、将程序下载到仿真单片机中，并观测输出波形。
4、对程序进行修改，再次运行仿真软件，直到输出理想的波形。
简易正弦信号发生器设计
简易正弦信号发生器设计
一、实验目的
1.进一步熟悉QuartusII及LPM-RAM宏模块与FPGA硬件资源的使用方法。
二、实验设备
计算机、和软件QuartusII和EDA/SOPC试验箱
三、试验内容
简易正弦信号发生器设计，要求ROM是8位数据线，8位地址线。
四、试验原理
打开QuartusII软件，在连接试验电路之前调入LPM-RAM-DQ宏模块，PLM-COUNER模块和74244芯片，再连接电路图，试验原理设计图如下：
图1-1键入64个正弦信号数据
图1-2简易正弦信号发生器顶层电路设计
五、实验结果
试验结果如下图：
图1-3综合后的RLT图
图1-4仿真波形图3.引脚锁定方案图
图1-5引脚锁定方案图
图1-6编程下载模式图
六、试验小节
一学期匆匆而过，通过大半学期的学习，我们学到了很多处理问题的技巧。
不过我们还要熟记很多单词，大多数的单词我们还不认识，相信通过进一步的学习，我们一定能学好这个软件。
我们也将以浓厚的兴趣和积极的态度去学习。
相信我们一定会有更加长足的进步。
简易信号发生器及其测试仪设计与制作
简易信号发生器及其测试仪设计与制作学院：姓名：学号：班级：指导教师：目录一. 设计题目 (1)二、设计目的 (1)三、设计任务及要求 (1)四、设计思路 (2)五、设计内容 (3)六、设计成果 (12)七、故障排除及注意事项 (15)八、实验总结 (15)一、设计题目简易信号发生器及其测试仪设计与制作二、设计目的能够制作简易的信号发生器，学习单片机相关知识，利用keil 软件和C语言进行编程，利用Altium进行电路设计，并进一步熟悉电路的布局与焊接，实现硬件与软件的结合。
提高独立思考与团队合作的能力，培养创新意识，锻炼创新思维，提高创新能力。
三、设计任务及要求设计任务：（一）利用单片机（AT89C52）及DA转换器（AD7520）作为主要元件设计并制作一信号发生装置，其原理框图如图1所示。
图1：简易信号发生器原理示意图（二）利用单片机（AT89C52）及AD转换器（MAX157）作为主要元件设计一信号测试仪测量（一）中所产生信号的频率、信号幅度等参数，其原理框图如图2所示。
图2：信号测试仪原理示意图设计要求：（一）基本要求1.信号发生器至少要能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等四种波形；2.信号发生器所能产生信号的最高频率不得低于100HZ；3.信号发生器所能产生信号的最高幅度不得小于5V；4.信号发生器的所有参数均能通过键盘设置，并用数码管循环显示所设置得各个参数、也可用键盘选择所需要显示的参数；5.信号测试仪能利用键盘选择在数码管上显示所测得参数；6.自制系统所需电源。
（二）扩展要求1.利用计算机设置信号波形、幅度、频率等；2.利用计算机显示所测得的信号参数；3.其他（如扫频等）。
四、设计思路使用C语言进行编程，控制按下键盘中某个键实现特定的功能，通过单片机的I/O口进行输出，产生的信号通过DA转换器变换为模拟信号，并使用数码管进行波形种类和频率、幅度的显示。
五、设计内容（一）软件部分1、幅度、频率调节模块本次实验中，我们所作出的信号发生器需要实现幅度、频率可调，对于幅度，我们可取默认值1V，当按键检测到按下时执行加或减的命令。
简易信号发生器课程设计
简易信号发生器课程设计数字电子技术基础课程设计报告设计题目：简易函数信号发生器完成人：王鹏仇佳慧班级： 13表一学号：201314040108 201314040109指导教师：许金刚成绩：一、设计任务和要求（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；（2）输出信号的频率要求可调；二、设计内容设计一个电路能够产生正弦波、方波和三角波等三种波形。
三、主要参考资料模电电子技术基础（第四版）清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编高等教育出版社内容一，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)。
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上图所示：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。
二，各部分电路设计及总电路图3.1 方波发生电路的工作原理用迟滞比较器构成的方波产生电路如图3-1所示，图中，R和C 为定时元件，构成积分电路它把输出电压反馈到集成运算放大器的反向端，RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络。
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简易信号发生器设计制作
一、训练目的 （1）掌握正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的工作原理； （2）学会正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的设计方法；
（3）进一步熟悉电子线路的安装、调试、测试方法。
二、工作原理
正弦波、三角板、矩形波是电子电路中常用的测试信号，如测试放大器的增
益、通频带等均要用到正弦信号作为测试信号。
下面分别介绍产生这三种信号电路结构和工作原理。
1．正弦信号发生器
正弦信号的产生电路形式比较多，频率较低时常用文氏电桥振荡器，图7-1为实用文氏电桥振荡电路。
图中R 1、R 2、R 3、RW 2构成负反馈支路，二极管D 1、D 2构成稳幅电路，C 2、R 11（或R 12或R 13）、C 1、R 21（或R 22或R 23）串并联电路构成正反馈支路，并兼作选频网络。
调节电位器RW 2可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
二极管D 1、D 2要求温度稳定性好，特性匹配以确保输出信号正负半周对称，R 4接入用以消除二极管的非线性影响，改善波形失真。
如K1接电阻R 11、K2接R 21，并且R 11= R 21=R ，C 1= C 2=C ，则电路的振荡频率为：
1
2f RC
π=
（7-1） 起振的幅值条件：
1
1f v R A R =+
（7-2）
图7-1 正弦信号发生器
通过调整RW 2可以改变电路放大倍数，能使电路起振并且失真最小。
该电路
可通过开关K1、K2选择不同的电阻以得到不同频率的信号输出。
2．方波和矩形波发生器
方波发生电路如图7-2，其基本原理是在滞回比较器的基础上增加了由R 4和
C 1构成的积分电路，输出电压通过该积分电路送人到比较器的反相输入端。
其中R 3 、
D Z1和D Z2构成双向限幅电路，这样就构成了方波发生器电路，其工作原理如
下：
假设在接通电源瞬间，输出电压o v 为Z V +(稳压二极管D Z1、D Z2额定工作时的稳压值)，这时比较器同相端的输入电压为
2
12
Z R v V R R +≈
+ （7-3） 同时输出电压o v 会通过电阻R 4给C 1充电，反相端的输入电压v -就会逐步升高，当反向输入端的电压v -略大于同相端输入电压v +时，比较器输出电压立即从Z V +翻转为Z V -，这时输出端电压o v 为Z V -，比较器同相端输入电压v +'为
2
12
Z R v V R R +'≈-
+ （7-4）
这时输出的电压o v 会通过R 4对C 1进行反向充电，当反相输入端的电压略低于
v +'时，输出状态再翻转回来，如此反复形成方波信号。
所产生方波信号的频率
为
41
1
2f R C =
方波 （7-5） 图7-2 方波发生电路 图7-3 矩形波发生电路
如果在积分电路中加入元件D 1、D 2和RW 1，则电容C 1正向、反向充电时间常数不同，这样就变成了矩形波发生电路，如图7-3。
在该电路中通过改变电阻器RW 中心抽头的位置（即调节电阻器）就可以改变矩形波的占空比。
矩形波发生器的振荡频率为
()21211
1
2ln(1)
f R
RW RW C R =
++矩形波 （7-6）
3．三角波发生电路
图7-4是用一个比较器和一个积分器组成的方波和三角波波发生器。
其中R 1、
R 2、RP 1和IC1A 组成过零比较器，如比较器的输入端为正弦信号或三角波信号则
输出为方波；R 3、R 4、C 1、RP 2和IC1B 组成积分电路，如果积分电路的输入端输入方波信号，则积分器积分后就输出三角波信号。
在该电路中积分器的输出正好与比较器的输入端相连，这样积分器输出的三角波触发比较器，比较器自动翻转输出方波，而比较器输出的方波信号积分器积分后输出三角波信号，这样就构成了三角波发生电路。
图7-4 三角波发生电路
4．三角波-正弦波变换电路
我们选用差分放大器实现三角波-正弦波变换，电路如图7-5，是利用差分对
管的饱和与截止特征实现的。
其中Q1、Q2构成差分电路，Q3、Q4构成恒流源。
图7-6（a）为差分电路的传输特性曲线，图7-6（b）输入的三角波信号，图7-6（c）为输出的正弦波信号。
图7-5 三角波-正弦波变化电路
从图7-5可以看出，要实现三角波-正弦波转换，输入的三角波幅值应能让差分电路中的晶体管进入非线性区，如果幅度太小，差分电路仅工作在线性区，就无法实现三角波-正弦波转换。
在实际应用电路中，为使输出波形更接近于正弦波，要求传输特性曲线尽可能对称，线性区尽可能窄。
图7-5的三角波-正弦波变换电路中，R11调节三角波的幅度，R16调整电路的对称性。
图7-6 三角波-正弦波变换原理
三、设计任务
1.设计任务
利用运算放大器或三极管设计具有三角波、方波和正弦波输出的简单信号源，具体要求如下：
（1）输出三角波，频率范围：20H
Z —20KH
Z
，输出幅度-7V—+7V连续可调；
（2）输出与三角波同步的方波，频率范围：20H
Z —20KH
Z
，输出幅度-7V—+7V。
（3）输出与三角波同步的正弦波，频率范围：20H
Z —20KH
Z
，输出幅度约-7V
—+7V。
2.设计过程
（1）根据设计任务，提出实现方案。
（2）根据设计方案，设计实现的原理图，并计算各元件参数。
（3）在矩阵板上安装焊接电路。
（4）按照焊接后，应仔细检查，再接通电源进行调试。
（5）自行设计实验表格，记录测试数据，并通过测试数据分析是否达到设计要求。
四、相关器材
（1）示波器1台；
（2）直流稳压电压1台；
（3）万用表1只；
（4）矩阵板（万用板）1块；
（5）运算放大器、比较器、三极管以及电阻电容若干。
五、预备知识
（1）复习有关利用集成运算放大器实现正弦波、方波、三角波及锯齿波发生器的原理。
（2）复习差分放大电路的工作原理并分析其传输特性曲线。
（3）分析三角波、方波及正弦波发生器的幅度及频率需改变哪些元件参数，并熟悉其频率计算方法。
六、设计报告要求
（1）画出设计方案图，并进行简单分析。
（2）画出设计好的实验电路图，简单写出参数计算过程，并在电路图上标出元件数值。
（3）测量输出的三角波、方波和正弦波的频率范围以及幅度范围；
（4）画出示波器上显示的波形图，特别注意方波、正弦波与三角波的相位关系，检查是否达到设计的要求。