模电课程设计-波形发生器
课程设计——波形发生器
波形发生器设计一．摘要本文以AT89C51单片机为核心，采用C语言的编程方法，外加DAC0832数模转换模块与集成运放模块，构成了函数波形发生器。
可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择输出波形。
其中运用软硬件结合的方法实现设计功能，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
关键词：51单片机；DAC；函数波形发生器二．设计要求1.产生正弦波、方波、三角波；2.幅度可以设定；3.出频率能达到1MHZ。
4. 发挥部分（自选）三．设计目的1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。
2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能力。
3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。
4，掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的单片机应用系统功能器件。
四．设计方案波形发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。
但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。
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AT89S52单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。
该种方案主要对AT89S52单片机的各个I/O口充分利用。
P1口是连接键盘, P2口接显示电路，P0口连接DAC0832输出波形。
这样总体来说，能对单片机各个接口都利用上，而不在多用其它芯片，从而减小了系统的成本。
也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成。
占用空间小，使用芯片少，低功耗。
综合考虑，方案三各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案三。
波形产生器课程设计
目录目录 01.1波形发生器的进展状况 01.2国内外波形发生器产品比较 (1)5.1 主流程图 (6)5.2正弦波仿真图 (6)5.4 方波仿真图 (7)1.波形发生器概况在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和运算机等技术领域，常常需要用到各类各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速进展，用集成电路可很方便地组成各类信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相较，其波形质量、幅度和频率稳固性等性能指标，都有了专门大的提高。
1.1波形发生器的进展状况波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户概念信号，并保证高精度、高稳固性、可重复性和易操作性的电子仪器。
函数波形发生器具有持续的相位变换、和频率稳固性等长处，不仅能够模拟各类复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通信，组成自动测试系统，因此被普遍用于自动控制系统、震动鼓励、通信和仪器仪表领域。
在70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常常利用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方式。
那个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件组成的电路存在着尺寸大、价钱贵、功耗大等缺点，而且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构超级复杂。
同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。
到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速进展，出现了多种工作频率可过GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的进展，2003 年，Agilent 的产品33220A能够产生17 种波形，最高频率可达到20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达500MHz 的频率，采样的频率可达1.25GHz。
波形发生器课程设计vhdl
波形发生器课程设计vhdl一、教学目标本课程旨在通过学习VHDL（硬件描述语言），让学生掌握波形发生器的设计与仿真。
通过本课程的学习，学生应能理解VHDL的基本语法和编程技巧，能够运用VHDL设计简单的数字电路，特别是波形发生器。
此外，通过课程实践，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及团队合作和沟通交流的能力。
具体来说，知识目标包括：1.掌握VHDL的基本语法和编程技巧。
2.理解波形发生器的工作原理和设计方法。
技能目标包括：1.能够运用VHDL设计简单的数字电路。
2.能够独立完成波形发生器的设计与仿真。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.培养学生团队合作和沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括VHDL基本语法、数字电路设计方法和波形发生器的设计与仿真。
1.VHDL基本语法：包括数据类型、信号声明、实体和架构、过程和函数、线网和赋值语句等。
2.数字电路设计方法：包括组合逻辑电路、时序逻辑电路和触发器的设计方法。
3.波形发生器的设计与仿真：包括正弦波、方波、三角波等波形发生器的设计方法，以及相应的仿真测试。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法等。
1.讲授法：用于讲解VHDL基本语法和数字电路设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会波形发生器的设计与仿真。
3.实验法：让学生动手实践，独立完成波形发生器的设计与仿真。
4.讨论法：在课堂上引导学生进行思考和讨论，培养团队合作和沟通交流的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《数字电路设计与VHDL编程》等。
2.参考书：《VHDL完全学习手册》、《数字电路与逻辑设计》等。
3.多媒体资料：包括PPT课件、教学视频、在线课程等。
4.实验设备：计算机、VHDL仿真软件（如ModelSim）、示波器等。
模拟电路课程设计--多用途波形发生器
模拟电路课程设计--多用途波形发生器课程题目：多用途波形发生器一、设计目的·掌握运算放大器的工作原理。
·掌握波形产生电路组成及设计方法。
二、设计任务和要求。
1．设计制作一台能产生方波、三角波、锯齿波和正弦波的波形发生器。
；2．①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；②正弦波幅值为±10V，失真度小于2%；③方波幅值为10V；④三角波峰-峰值为20V；⑤各种波形幅值均连续可调；⑥设计电路所需的直流电源。
⑦出集成运放、二极管、电阻、电容、电位器、转换开关等全部元件的清单三、方案选择与论证。
3．1方案1：1、结构图见图1：图中共有四个主要部分： 1．正弦波发生器如图：C450%50%50% C1、C2与两个滑动变阻器构成选频网络，开始时,D2、D3与R3并联，电阻约为R3，AF>1,之后D2与D3将R3短路，AF=1，振荡产生正弦波。
2．方波与三角波发生器R4200kΩ当R8取50%时，电路振荡产生方波与三角波，否则产生矩形波与锯齿波。
波形频率有R6调节，R4可以调节波形和幅度。
C2与R9接地可以使波形减少失真。
3．电源1kΩ利用桥型整流，结合C7～C12滤波，将交流电变成直流，产生正负电源为运算放大器提供电源4．放大器R15200kΩKey=AAD549JH是高阻抗运算放大器，将产生的波形放大。
四．用到的元器件741、AD549JH运算放大器电解电容、可变电容1N4001GP、1N1204C二极管05AZ2.2稳压管TS-PQ4-10变压器220V、50Hz电阻若干五．心得通过本次课程设计，将课本所学知识联系到日常生活中，加深了我们对课本内容的认识和应用，也更让我们了解到了生活中即使是随便看得到一个光控路灯，也有着不简单的内容，让我们重新感悟，从生活中学习，着心于观察生活，才能做到不空读书，从而将生活中的所观所感融入到学习中，进而学会更多。
此外，通过团队的合作，更让我们发现了各自所学的不足，大家取长补短，互相为师，加深了对彼此的了解，增进了友谊。
模拟电子技术课程设计波形发生器
烟台南山学院模拟电子技术课程设计题目波形发生器姓名：孙道坤所在学院：计算机与电气自动化学院所学专业：自动化班级自动化1202学号 201202022021指导教师：刘新红完成时间： 2013年12月模电课程设计任务书一、基本情况学时：40学时学分：1学分课程设计代码：07120102适应班级：电气工程、自动化二、进度安排本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下：实习动员及准备工作：2学时总体方案设计：4学时查阅资料，讨论设计：24学时撰写设计报告：8学时总结：2学时教师辅导：随时三、基本要求1、课程设计的基本要求模电课程设计是在学习完模拟电子技术课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。
主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。
初步掌握模拟电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。
其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。
2、课程设计的教学要求模电课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。
做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。
在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。
课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。
小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。
但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
四、设计题目及控制要求设计制作一台能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。
模电课设_函数信号发生器
模电课设_函数信号发生器
模电课设_函数信号发生器，也称为波形发生器，是一种用于产生指定波形信号的仪器。
它可以产生常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等周期性波形，它还可以产生高斯信号、半正弦波、脉冲组合波等非周期性波形，具有较好的信号准确度和幅度精度。
一般来说，函数信号发生器都由电路盒、外壳和控制面板组成。
电路盒里装有一个外接电压调节电路、频率调节电路、波形选择电路以及多种功能电路，控制面板上有多个旋钮，可以根据需要来调节所需的信号参数，如频率、幅度、相位等。
函数信号发生器在实验室、工厂和实际应用中被广泛使用，用于对系统的响应特性测试，以及各种电子设备的调试和检测。
模拟电子课程设计--波形信号发生器
模拟与数字电子技术课程设计报告设计课题：波形信号发生器专业班级：电子信息工程1002学生姓名：指导教师：设计时间：题目：信号发生器摘要信号发生器又称为波形发生器，是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工电子实验室中经常使用的电子仪器之一。
信号发生器可以有多种实现方法，而频率越高产生波形越多的信号发生器越好，可以从信号发生器的制作条件及使用领域方面考虑其实现方法数字系统中需要的特殊信号，如方波、三角波等，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。
波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。
随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。
关键词：正弦波；方波；三角波；低频信号源引言：信号发生器是科研、教学、制造业中一种最常用的通用仪器，输出波形一般固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波，不能实现有时在实验或工程应用中需要的特殊信号给用户使用带来不便。
虽然目前市场上的高性能的任意信号发生器已经出现，但是价格昂贵，对于一般机电控制的用户而言频带不需要很宽。
所以一种既能满足一定频率和波形性能要求又价格低廉的超低频任意信号发生器就成为了一种需求。
本课题提出一种既能满足使用要求又价格低廉的原理样机设计方案，并对原理样机的性能提出了改进方案。
1设计任务与要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能；（2）正弦波幅值±10V，方波幅值±10V；（3）三角波峰-峰值20V，各种输出波形幅值在一定范围内可调；（4）输出波形工作频率范围为100HZ~10KHZ，且连续可调。
2方案设计与论证方案一∶采用传统的直接频率合成器。
波形发生器课程设计
1.设计题目:波形发生电路2.设计任务和要求:要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。
基本指标：输出频率分别为：102HZ 、103HZ；输出电压峰峰值VPP≥20V3.整体电路设计1）信号发生器:信号发生器又称信号源或振荡器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。
通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。
2）电路设计：整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。
理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。
反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。
积分电路：将方波变为三角波。
3）整体电路框图：为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。
三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。
其电路的整体电路框图如图1所示：图14）单元电路设计及元器件选择 a ） 方波产生电路根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。
电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。
滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。
图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。
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一、设计题目
波形发生电路
二、设计任务和要求
要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。
指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计：
（1）方案的提出
方案一：
①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图）
②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器
从而把正弦波转换成方波。
③把方波信号通过一个积分器。
转换成三角波。
方案二：
①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
（下图）
②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。
方案三：
①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
（电路图与方案二相同）
②用折线法把三角波转换成正弦波。
(下图)
（2）方案的比较与确定
方案一：
文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。
当R1=R2、时，F=1/3、Au=3。
然而，起振条件为Au略大于3。
实际操作时，C1=C2。
即f=f
如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。
如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。
调试困难。
RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。
因此放弃方案一。
方案二：
把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。
比较器输出的风波经积分可得到三角波、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和方波发生器。
通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。
然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。
因此不满足使用低通滤波的条件。
放弃方案二。
方案三：
方波三角波发生器原理如同方案二。
比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。
因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。
而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。
综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。
（3）单元电路设计
运算放大器U5A与R17、R15构成一个放大系数为10的反相比例运算放大电路。
通过反相放大而达到峰峰值大于20V。
运算放大U4B构成三角波转换正弦波的三段折线法。
当三角波幅值为0-0.28V时，反馈电阻为R8=27K。
当三角波幅值增大到0.28到0.84V之间时。
反馈电阻为R8//R16=11K。
当三角波幅值大于0.84V时，反馈电阻为R8//R16//R7=80Ω。
因此，通过电容C3的隔直与电位器R11的分压，选择幅值约为1.2V左右的三角波输入运算放大器U4B，再由三段折线法转换成近似与正弦波的折线化波形。
（由计算机计算分析表明，三段折线法的折线化波形与正弦波相似95%）。
由仿真软件得输出正弦波幅值约为1.25V。
最后，运算放大U3A为反相比例运算放大。
由折线法转换得来的正弦波经过运算放大U3A的反相放大得到峰值为10.5V左右的正弦波。
（4）元件选择：
①选择集成运算放大器
由于方波前后沿与用作开关的器件U1A的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器。
集成运算放大器U2B的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外，主要事集成放大器参数非理想所致。
因此为了减小积分误差，应选用输入失调参数（VI0、Ii0、△Vi0/△T、△Ii0/△T）小，开环增益高、输入电阻高，开环带较宽的运算放大器。
反相比例运算放大器要求放大不失真。
因此选择信噪比低，转换速率SR高的运算放大器。
经过芯片资料的查询，TL082双运算放大转换速率SR=14V/us。
符合方波产生电路。
而U2B选择通用型的LM741.两个反相比例运算放大选择号称“音响之皇”的NE5532低噪运算放大器。
该双运算放大转换速率SR=9V/us。
②选择稳压二极管
稳压二极管Dz的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的
方波幅度来选稳压管电压Dz。
为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压管
③电阻为1/4W的金属薄膜电阻。
④电容为普通瓷片电容与电解电容。
⑤开关为自锁式单刀三掷开关。
四、电路调试过程与结果：
波形频率：
通过精确电位器R5、R19、R20使得三种波形频率连续可调。
因此频率100、1000、10000Hz都正确无误。
通过实际电路测试，波形在50-24000Hz频率范围内不失真。
波形峰峰值：
波形理论值
/V
实测值
/V
方波25.114 24.3
三角波26.773 28.2
正弦波26.599 24.4
理论设计数据方波峰峰值实测方波峰峰值理论设计数据三角波峰峰值：实测三角波峰峰值：
理论设计数据正弦波峰峰值：实测正弦波峰峰值：
误差分析
a.电阻的误差为5%，这是造成误差主要原因。
b.仿真所加电压18V,实测时芯片所加电压为16V。
c.示波器读数时的误差。
五、总结
优点：①设计作品输出波形基本不失真
②波形频率达到100、1000、10000Hz。
并且在100-10000Hz的范围
内连续可调。
③波形峰峰值皆大于20V。
符合了设计要求的全部指标。
④焊接板排版缜密，焊接没有跳线。
缺点：①方波在频率为10000Hz时峰峰值转换时差为5-6us。
导致方波出现了失真。
②正弦波由折线法把三角波折线而来。
导致了其还存在一定的差别。
③电路的电源输入由于没有保护电路。
在调试时正负电源接反而把芯
片烧了。
针对3个缺点各自的改进方案：
缺点1：把方波产生电路的运算放大换成超高转速的集成运算放大
器。
例如：LM318H
缺点2：本设计是由三段折线法把三角波转换成正弦波的。
为使产生
的折线化波形更加接近正弦波，可以用4段折线法或者5
段甚至6段。
缺点3：在电源接入端加上二极管保护电路（右图），
这样即可以保证正负电源接反时不导通，
又可以在把直流电源电错接成交流电时起
整流桥的作用。
电路以后可改进方案：
①通过以下电路（修改反馈电阻），实现方波占空比可调。
②通过以下电路实现三角波、锯齿波产生电路。
六、心得体会：
“失败乃成功之母”从一开始时的调试到最后完成课程设计。
我焊接、拆除重复接近了10次。
在这10次的过程中我明白了成功是建立在以前失败经验的基础上的。
还有，做啥事都不能半途而废。
用永不放弃的精神在自己选择的道路上坚持走下去，成功就离我不远啦！
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用。
并且从设计中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
同时，这次模拟电子课程设计也让我认识到以前所学知识的不深入，基础不够扎实，以致于这次在设计电路图的时候，需要重复翻阅课本的知识。
我深深知道了知识连贯运用的重要性。
七、主要参考书目：
1、童诗白、华成英，《模拟电子技术基础》
2、吴慎山，《电子技术基础实验》
3、周誉昌、蒋力立，《电工电子技术实验》
4、广东工业大学实验教学部，《Multisim电路与电子技术仿真实验》
八、附录：
①完整的电路图
②完整物品清单
③主要芯片基本参数
NE5532。