简易信号发生器设计制作
简易信号发生器设计课程设计
摘要波形发生器是一种常常利用的信号源，普遍地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次课程设计利用的AT89C51 单片机组成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期能够用程序改变，并可按照需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑等长处。
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式组成的波形发生器，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。
一、设计原理数字信号能够通过数/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式来取得所需要的波形。
AT89C51单片机本身就是一个完整的微型运算机，具有组成微型运算机的各部份部件：中央处置器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、按时器/计数器和串行通信接口等，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份，即可组成所需的波形发生器，其信号发生器组成原理框图如下图所示。
图信号发生器原理框图AT89C51是整个波形发生器的核心部份，通进程序的编写和执行，产生各类各样的信号，当数字信号电路抵达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。
并通过滤波放大电路将波形输出出来。
二、设计内容一、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。
二、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。
《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。
基于Multisim的简易信号发生器的设计
基于Multisim的简易信号发生器的设计
随着计算机技术的发展，基于计算机教学的现代教育技术正发挥着越来越重要的作用。
虚拟电路仿真软件Multisim如同一个虚拟的电子实验室，能够方便快捷的进行各种功能电路的分析、设计、改进等。
本文将介绍利用Multisim提供的仿真试验平台进行简易信号发生器的设计过程。
1 简易信号发生器的原理分析
图1所示为简易信号发生器的框图，首先由振荡器产生正弦波，然后通过比较器得到方波，最后经积分器产生三角波。
图1 总体设计框图
本文采用RC串并联网络构成的RC桥式振荡电路产生正弦波。
RC正弦波振荡电路结构简单，性能可靠，用来产生1兆赫兹以下的低频信号，振荡频率fo=■。
产生电路过零比较器组成。
三角波产生电路反相积分器构成，此电路的输出电压为输入电压对时间的积分，且相位相反，此电路能够将方波转变为三角波。
2 利用Multisim对简易信号发生器进行仿真
在Multrisim2001的仿真平台绘制简易信号发生器的仿真电路图，如图2所示。
对图2进行仿真分析，通过示波器看到正弦波和方波波形如图3所示。
从示波器可以读出，正弦波的频率为f≈158.7Hz，理论计算值为fo=■=■≈159.2Hz，仿真实验和理论值相符。
通过示波器观察到的方波和三角波的波形如图4所示。
图2 简易信号发生器仿真图
图3 产生的正弦波和方波
图4 产生的方波和三角波
3 结束语
通过上述分析可见，利用Multisim仿真平台进行电子技术设计型实验，改变了利用电子元器件、仪器等物质手段的传统设计型实验教学模式，具有开发性、灵活性、丰富性、生动性、实时交互性和高效性等特点。
简易信号发生器的设计实现
EDA课程设计简易信号发生器的设计实现小组成员：XXXXXXXXXXX专业：XXXXX学院：机电与信息工程学院指导老师：XXXXXX完成日期：XX年XX月XX日目录引言 (3)一、课程设计内容及要求 (3)1、设计内容 (3)2、设计要求 (3)二、设计方案及原理 (3)1、设计原理 (3)2、设计方案 (4)（1）设计思想 (4)（2）设计方案 (4)3、系统设计 (5)（1）正弦波产生模块 (5)（2）三角波产生模块 (6)（3）锯齿波产生模块 (6)（4）方波产生模块 (6)（5）波形选择模块 (6)（6）频率控制模块 (6)（7）幅度控制模块 (6)（8）顶层设计模块 (7)三、仿真结果分析 (7)波形仿真结果 (7)1、正弦波仿真结果 (7)2、三角波仿真结果 (8)3、锯齿波仿真结果 (8)4、方波仿真结果 (8)5、波形选择仿真结果 (9)6、频率控制仿真结果 (9)四、总结与体会 (10)五、参考文献 (10)六、附录 (11)简易信号发生器引言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范的应用。
它能够产生多种波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等，在电路实验和设备检验中有着十分广范的应用。
本次课程设计采用FPGA来设计多功能信号发生器。
一、课程设计内容及要求1、设计内容设计一个多功能简易信号发生器2、设计要求（1）完成电路板上DAC的匹配电阻选择、焊接与调试，确保其能够正常工作。
（2）根据直接数字频率合成（DDFS）原理设计正弦信号发生器，频率步进1Hz，最高输出频率不限，在波形不产生失真（从输出1KHz正弦转换为输出最高频率正弦时，幅度衰减不得大于10%）的情况下越高越好。
频率字可以由串口设定，也可以由按键控制，数码管上显示频率傎。
（3）可以控制改变输出波形类型，在正弦波、三角波、锯齿波、方波之间切换。
（4）输出波形幅度可调，最小幅度步进为100mV。
二、设计方案及原理1、设计原理（1）简易信号发生器原理图如下2、设计方案（1）设计思想本设计基于VHDL编程，采用模块化电路进行整合。
简易信号发射器设计
得到 。
仿真图如下：
仿真数据如下：
从上图看出仿真得到的结果与理论分析得到的值有一定的误差，但是在允
许的范围内，所以符合设计要求。
电路设计总结：
通过这次的设计，我意识到理论与仿真的差别，进而了解到理论与实际的
不同。我知道了光有理论知识是不行的，还必须将自己的知识运用到实践中去，进而从更深的层次去理解我们所学的知识。而且，让我理解到两者的重要性，它们两个就像嘴唇和牙齿一样，少了哪个都不行。还有通过这次设计过程中的通过网络寻求自己所需的资料的过程，让我学到了很多在书本上学不到的知识，让我收益颇丰。也让我意识到网络力量的强大，如果能够在学习中善用网络的话，我相信我的学习一定能够事半功倍。还有在这次设计中最后设计正弦波的时候，原来得出的正弦波形始终不能以时间轴为中心上下振荡。通过查资料和自己的摸索，对比，终于发现在积分器的电容没有并联一个电阻，以前一直以为这个电阻可有可无，不就是防止低频信号增益过大吗。但是，通过这次检错，我认识到电路设计中，有可能很小的疏忽就有可能导致设计失败，意识到细节的重要。
得到 。
又因为f=3000，所以 ，令 ,得到 。
集成运放选择LM324AD，稳压二极管选择稳压电压为6V得1N5233B。
, 。
仿真原理图如下：
仿真数据如下：
由上图可以看出，实际仿真与理论计算存在一定的差异，但误差还是在允许的范围内，达成了实验要求。
3、设计频率为3KHZ，振幅为2.5V的正弦波电路
开放性实验报告
（A类）
项目名称：简易信号发生器设计与仿真
实验室名称：
学生姓名：
实验项目报告书
实验名称
信号发生器电路设计与仿真
日期
姓名
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。
单片机简易信号发生器课程设计
单片机简易信号发生器课程设计
单片机简易信号发生器是一种基于单片机技术的电子设备，它可以产生各种不同的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。
在电子工程领域中，信号发生器是一种非常重要的测试仪器，它可以用于测试各种电子设备的性能和参数，如放大器、滤波器、振荡器等。
在本次课程设计中，我们将使用单片机技术设计一款简易的信号发生器。
首先，我们需要选择一款适合的单片机芯片，如AT89C51、PIC16F877A等。
然后，我们需要编写相应的程序代码，实现信号波形的产生和输出。
在程序设计中，我们可以使用定时器和计数器来实现不同频率的信号波形产生。
例如，我们可以使用定时器产生一个固定频率的方波信号，然后通过改变计数器的值来改变方波的占空比。
同样地，我们也可以使用定时器和计数器来产生正弦波和三角波等不同形式的信号波形。
在硬件设计方面，我们需要选择适合的电路元件来实现信号波形的输出。
例如，我们可以使用DAC芯片来将数字信号转换为模拟信号，然后通过放大器和滤波器来输出信号波形。
当然，我们也可以选择其他的电路方案来实现信号波形的输出。
单片机简易信号发生器是一款非常有用的电子设备，它可以用于各种电子设备的测试和调试。
通过本次课程设计，我们可以学习到单
片机技术的应用和信号发生器的原理，提高我们的电子技术水平。
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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）
R 4
o
图7-2 方波发生电路
o
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。
C o2
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。
R 178K
+
C 8
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，R 11调节三角波的幅度，R 16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
t
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。