一种0_20Hz超低频信号发生器的设计与实现
低频信号发生器
2.4、放大电路部分
放大电路部分，该部分主要是由两个放大电路组成，第一个放大电路的作用主要是将单片机输出的微弱的电流信号转换为电压信号，第二级放大电路的作用是对微弱的电压信号进行放大，将其放大到设计要求的范围之内。放大电路如下图（3）所示：
图（3）
2.5、滤波电路部分
滤波电路部分，在第二个运算放大器的输出端连了一个二阶低通滤波器。如果不加低通滤波器，也能够生成波形，但是产生的信号中毛刺很多，加一个低通滤波器不仅起到的滤波的作用，还起到了平滑的作用。
0x30, 0x2f, 0x2d, 0x2c, 0x2a, 0x29, 0x27, 0x26,
0x24, 0x23, 0x21, 0x20, 0x1e, 0x1d, 0x1b, 0x1a,
0x18, 0x17, 0x15, 0x14, 0x12, 0x11, 0x0f, 0x0d,
0x0c, 0x0a, 0x09, 0x07, 0x06, 0x04, 0x03, 0x01,
经比较，方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用该方案.
2、幅度改变方案
方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低，达不到至少500HZ的要求；
sbitADC_CS = P2^6;
sbitADC_WR = P2^7;
sbitled = P2^0;
sbitkey1 = P3^2;
sbitkey2 = P3^3;
//------------------------------------------------正弦波编码表
基于DDS的超低频信号发生器设计与实现开题报告
西安交通大学城市学院本科毕业设计（论文）开题报告题目基于DDS的超低频信号发生器设计与实现所在系学生姓名专业班级学号指导教师教学服务中心制表2012 年3 月本科毕业设计（论文）开题报告对题目的陈述1. 文献综述信号发生器是用来提供各种测量所需信号的仪器，它是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。
超低频信号发生器采用单片机波形合成发生器产生高精度，低失真的正弦波电压，可用于校验频率继电器，同步继电器等，也可作为低频变频电源使用。
高精度的信号源对通信系统、电子对抗以及各种电子测量技术十分重要。
随着电子技术的发展,对信号源频率的稳定度、准确度以及频谱纯度提出越来越高的要求。
DDS(直接数字频率合成)技术是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。
与传统的频率合成技术相比,它具有频率分辨率高、频率转变速度快、输出相位连续、相位噪声低、可编程和全数字化、便于集成等突出优点,成为现代频率合成技术中的佼佼者,得到越来越广泛的应用,成为众多电子系统中不可缺少的组成部分。
基于DDS波形产生的应用现阶段主要在两个方面：1、设计通讯系统需要灵活的和极好的相噪，极低的失真性能的频率源，它通常选用DDS结合它的光谱性能和频率调谐方案，这种应用包括用DDS于调制方面，作为PLL参考去加强整个频率的可调制度，作为本机振荡器（LO），或者射频率的直接传送。
作为选择地，许多工业和医学应用DDS作为可编程波形发生器。
因为DDS是数字可编程，它的相位和频率在不改变外围成分的情况下能很容易地改变，而传统的基于模拟编程产生波形的情况下要改变外围成分。
DDS允许频率的实时调整去定位参考频率或者补偿温度漂移。
这种应用包括应用DDS在可调整频率源去测量阻抗（比如：基于阻抗的传感器），去产生脉冲波形已调制信号用于微型刺激，或者去检查LAN中的稀薄化和电缆。
国内外纷纷采用直接数字频率合成技术设计制作先进的信号发生器，从学术价值来看，直接数字式频率合成技术将会占据频率合成技术的主流，从使用价值来看，各高校中信号发生器应用极为广泛，能够设计出基于DDS技术的低成本高精度直扩信号发生器并推广使用具有非常重要意义。
根据ICL8038的信号发生器的设计
目录1技术指标 (1)2设计方案及其比较 (1)2.1方案一 (1)2.2方案二 (3)2.3方案比较 (4)3实现方案 (5)4调试过程及结论 (6)5心得体会 (16)6参考文献 (17)基于ICL8038的信号发生器的设计1技术指标设计、组装、调试信号发生器电路，使它能输出正弦波、方波和三角波；其频率在20-20kHz范围内可调；输出电压：方波Up-p≤4V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p=1V。
2设计方案及其比较2.1方案一分采用立器件实现电路组成，主要部件有电压迟滞比较器、积分运算电路、uA741运算放大器、选择开关、电位器和一些电容、电阻、二极管组成。
该方案有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，第三级可以产生频率可变的正弦波，产生频率可变的正弦波比产生频率可变的方波更困难，第三级电路能将正向和负向的三角波转换成正弦波。
电路原理图如图1所示：图1 电路原理图工作原理：通过迟滞比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，正弦波产生电路实际上是一个增益与输出电压幅度成反比例变化的放大器。
两个10k欧的电位器RP4和RP5设定了输出电压过零点附近的斜率。
当输出电压增加时，RP4应调整到二极管VD3～VD6开始正偏。
为了得到正弦波平滑变化的顶部，电位器RP3应细心调节，并仔细选配二极管VD1和VD2.用双踪示波器来观察输入和输出，仔细调节RP3、RP4和RP5，可使正弦波调节到最佳状态。
计算公式：(1)当U1与U2分开时，U1、R1、R2、R3、RP1组成电压比较器，运放U2与R4、RP2、C1与R5组成方向积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出电压Uo2为：214211()O O dt U UC R RP -=+⎰当Uo1=+Vcc=+12V 时tC RP R V t C RP R V U CC CC O 1241242)()()(+-=++-=当Uo1=-V EE =-12V 时tC RP R V t C RP R V U CCEE O 1241242)()()(+=+--=（2）若比较器与积分器首尾相连，形成闭环回路，则自动产生方波三角波。
本科毕业设计--20m调频发射装置的设计与制作
本科毕业设计--20m调频发射装置的设计与制作1. 引言本文档介绍了一种20m调频发射装置的设计与制作方案。
该装置通过将音频信号调频到20m频段，并通过天线发射出去，实现无线传输。
2. 设计目标本设计的目标是制作一个简单且功能齐全的20m调频发射装置，具有以下特点：- 可以接收音频信号，并将其调频到20m频段；- 具有稳定的传输性能，确保高质量的无线传输；- 体积小、重量轻，便于携带和安装；- 价格经济实惠，适合广泛应用。
3. 设计方案3.1 音频信号接收设计采用一个音频输入模块来接收音频信号。
该模块可以连接到外部音频源，如麦克风或音乐播放器，以接收音频输入。
3.2 音频信号调频为了将音频信号调频到20m频段，我们使用一个调频电路模块。
该模块能够将输入的音频信号转化为调频信号，并调整频率到20m频段。
3.3 天线发射经过调频后的信号将通过一个天线发射出去。
天线的设计要考虑其工作频率、辐射效果和信号传输距离。
3.4 控制和显示为了方便使用和监控，设计中还包括了一个控制和显示模块。
该模块可以用于调节音频输入、调频频率和监测工作状态等。
4. 制作方法根据设计方案，我们可以按照以下步骤来制作20m调频发射装置：1. 搭建电路板：将音频输入模块、调频电路模块、天线和控制和显示模块连接到电路板上，按照设计要求进行布线；2. 完成电路连接：根据电路图将各个模块连接起来，确保电路的完整性；3. 安装天线：将天线连接到电路板上，并进行合适的调整和固定；4. 装配外壳：为了保护电路和提供便携性，将电路板放入一个合适的外壳中，并安装控制和显示模块；5. 测试和调试：对制作的装置进行测试和调试，确保其功能和性能符合设计要求。
5. 结论通过本文档的设计方案和制作方法，我们可以制作一款简单且功能齐全的20m调频发射装置。
该装置能够实现音频信号的调频和无线传输，具有稳定的传输性能和较远的传输距离。
此外，制作的装置体积小、重量轻且价格实惠，适合广泛应用。
低频信号发生器设计与实现报告
仪器科学与电气工程学院本科生“六个一”工程之课外实验项目报告低频信号发生器的设计与实现专业：测控技术与仪器姓名：刘雪锋学号：65090215时间：2011年11月一、实验目的：练习基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、测试、调试；初步学会查阅电子器件英文说明书；训练基本单元电路设计、调试、测试。
二、实验内容：设计一个低频信号发生器，可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正弦波。
频率和幅度可调；矩形波占空比可调；锯齿波上升、下降时间可调；根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；测输出幅度、频率、失真度、上升沿、下降沿、观察三角波线性度；不得使用8038模块；写出设计与总计报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。
三、总体设计方案：（一）总体设计原理框图产生正弦波、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转换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以先由振荡器产生方波，再经积分电路产生三角波，再经过滤波电路产生正弦波等等。
我选用的是前一种方案，上图为总体设计流程。
（二）各部分电路图及其原理1、正弦波产生电路及其原理：正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入反馈电路，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。
电路接通电源的一瞬间，由于电路中电流从零突变到某一值，它包含着很多的交流谐波，经过选频网络选出频率为f0的信号，一方面由输出端输出，另一方面经正反馈网络传送回到输入端，经放大和选频，这样周而复始，不断地反复，只要反馈信号大于初始信号，震荡就逐渐变强，最后稳定的震荡起来。
我所设计的正弦波震荡电路为RC 串并联式正弦波震荡电路,又被称为文氏桥电路。
这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，放大电路为由集成运741放所组成的电压串联负反馈放大电路，选频网络兼作正反馈网络，它具有电路简单、易起振、频率可调等特点被大量应用于低频振荡电路，电路图如下所示 ：我选用的电阻R和电容C分别为100kΩ的电位器和0.1μf瓷片电容，这样根据在C不变的情况下，改变电位器R的值可以改变电路的震荡频率，但由于两个R的阻值要相等才能震荡出正弦波，所以我在实际焊制电路时两个R采用一个同轴电位器。
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。
自制低频信号发生器
电子报/2010年/1月/10日/第015版智能电子自制低频信号发生器广东王聪电子爱好者在日常电子电路设计中，经常要用到各种波形的信号源，本文介绍一款用单片机设计的低频信号发生器。
该低频信号发生器可以产生锯齿波、三角波、正弦波、方波等常用波形，并可以方便地改变各种波形的周期或频率，具有线路简单、结构紧凑、成本低、性能优越、操作方便等优点。
一、系统硬件设计1.电路组成及芯片选择本设计的总体框图如图1所示。
选用AT89C51单片机作控制器；D/A转换器选用8位D/A 转换芯片DAC0832它与微处理器完全兼容，价格低廉、接口简单、转换控制容易；输出运算放大器选用NE5532P芯片，它的DC和AC特性良好，其特点是低噪声、高输出驱动、高增益、低失真、高转换率，具有输入保护二极管和输出保护电路。
2.电路工作原理电路如图2所示。
单片机的P1口接按键S1～S4和四只发光二极管，S1～S4分别控制产生锯齿波、三角波、正弦波和矩形波(含方波)，而四只发光二极管则作为不同波形的指示灯；单片机的外部中断口P3.2和P3.3分别接按键S5、S6，用于调整各信号的频率；D/A转换器的数据输入端与单片机的P0口相连，将单片机产生的各种波形的数字信号送人DAC0832进行数模转换，DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WR1受单片机P2口控制，DAC0832的DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER直接接地，单片机与DAC0832形成“单缓冲”方式连接；经DAC0832数模转换的模拟信号送人运算放大器NE5532P进行二级放大输出，得到最终的输出信号波形。
二、系统软件设计系统程序流程如图3所示。
程序运行时，依次判断S1～S4按键是否按下，当S1按下时输出锯齿波，当按键S2按下时输出三角波，当按键S3按下时输出正弦波，当按键S4按下时输出方波。
每个波形输出后都要查询按键S6、S7，看是否进行频率调整。
低频信号发生器的设计与实现(包括三角波,方波,锯齿波等)
低频信号发生器的设计与实现1．设计任务设计一个低频信号发生器可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正玄波,1K~3KHZ,幅度30mV~1V 。
矩形波占空比可调，锯齿波上升沿、下降沿可调。
2.方案选择1.RC 文氏电桥振荡器产生正弦波经比较器产生方波和矩形波经积分器产生三角波和锯齿波。
特点:廉价，元器件较多，振荡频率不易调整，故障率高。
2.用比较器和积分器产生矩形波和三角波，用三角波——产生正弦波。
特点：廉价，元器件多，故障率高。
3.用石晶晶体构成正弦波发生器，用比较器积分器产生其他波。
特点：频率稳定度高，但频率不易调整。
4.用集成函数发生器特点： 故障率低，易调整，成本高。
3.方案确定虽然8038成本高，但可考虑到集成电路发展方向，尽可能选4方案4..参数设计1.V+,V-设计由8038说明书V+、V-在，选15~5±±V15±2.选取、B A R R 由说明书得、在1uA~1mA 之间A IB I =10V 5V<<10V\mA R V V uA A 1)(1<-<-++V R V 所以取=5.1KΩA R 3.C 的选取：，Vc 在、之间变化，)(31-+-=-V V V V B A A V B V ⎰=t C C dt I C V 01 a.充电时，，，则A C I I =3201==t I C V A C 充t I C t A==320 b.放电时，,。
A B C I I I -=2)2(320A B I I C t -=放211(320t A B A I I I C t T -+=+=放充 当输出方波时，，, 则，f=1/T ，放充t =t B A I I =)(340R A V V CR T -=+ 计算得PFC 31022⨯= 4.电位器（8脚）选取10kΩ，电阻（8脚）选取10kΩ。
5.RL=100kΩ5.测试结果1.可产生正弦波、矩形波、三角波三种波形，占空比、频率可调2.信号发生器频率调节范围1K~2900HZ ，但没达到3000HZ.3幅度可调范围10mV~10V 不失真。
低频函数信号发生器设计实验报告
实验报告课程名称：电子系统综合设计指导老师：周箭成绩：实验名称：低频函数信号发生器（预习报告）实验类型：同组学生姓名：一、课题名称低频函数信号发生器设计二、性能指标（1）同时输出三种波形：方波，三角波，正弦波；（2）频率范围：10Hz～10KHz；（3）频率稳定性：；（4）频率控制方式：①改变RC时间常数；②改变控制电压V1实现压控频率，常用于自控方式，即F=f（V1），（V1=1～10V）；③分为10Hz～100Hz，100Hz～1KHz，1KHz～10KHz三段控制.（5）波形精度：方波上升下降沿均小于2μs，三角波线性度δ/Vom<1%，正弦波失真度；（6）输出方式：a)做电压源输出时输出电压幅度连续可调，最大输出电压不小于20V负载RL=100Ω～1KΩ时，输出电压相对变化率ΔVO/VO<1%b)做电流源输出时输出电流幅度连续可调，最大输出电流不小于200mA负载RL=0Ω～90Ω时，输出电流相对变化率ΔIO/IO<1%c)做功率源输出时最大输出功率大于1W（RL=50Ω，VO>7V有效值）具有输出过载保护功能三、方案设计根据实验任务地要求，对信号产生部分，一般可采用多种实现方案：如模拟电路实现方案、数字电路实现方案、模数结合地实现方案等.数字电路地实现方案一般可事先在存储器里存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复.这种方案地波形精度主要取决于函数信号波形地存储点数、D/A转换器地转换速度、以及整个电路地时序处理等.其信号频率地高低，是通过改变D/A转换器输入数字量地速率来实现地.数字电路地实现方案在信号频率较低时，具有较好地波形质量.随着信号频率地提高，需要提高数字量输入地速率，或减少波形点数.波形点数地减少，将直接影响函数信号波形地质量，而数字量输入速率地提高也是有限地.因此，该方案比较适合低频信号，而较难产生高频（如>1MHz）信号.模数结合地实现方案一般是用模拟电路产生函数信号波形，而用数字方式改变信号地频率和幅度.如采用D/A转换器与压控电路改变信号地频率，用数控放大器或数控衰减器改变信号地幅度等，是一种常见地电路方式.模拟电路地实现方案是指全部采用模拟电路地方式，以实现信号产生电路地所有功能.由于教案安排及课程进度地限制，本实验地信号产生电路，推荐采用全模拟电路地实现方案.模拟电路地实现方案有几种：①用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波.但要通过积分器电路产生同步地三角波信号，存在较大地难度.原因是积分电路地积分时间常数通常是不变地，而随着方波信号频率地改变，积分电路输出地三角波幅度将同时改变.若要保持三角波输出幅度不变，则必须同时改变积分时间常数地大小，要实现这种同时改变电路参数地要求，实际上是非常困难地.②由三角波、方波发生器产生三角波和方波信号，然后通过函数转换电路，将三角波信号转换成正弦波信号，该电路方式也是本实验信号产生部分地推荐方案.这种电路在一定地频率范围内，具有良好地三角波和方波信号.而正弦波信号地波形质量，与函数转换电路地形式有关，这将在后面地单元电路分析中详细介绍.四、单元电路分析1、三角波，方波发生器由于比较器+RC电路地输出会导致VC线性度变差，故采用另一种比较器+积分器地方式积分器同相滞回比较器由积分器A1与滞回比较器A2等组成地三角波、方波发生器电路如图所示.在一般使用情况下，V+1和V-2都接地.只有在方波地占空比不为50%，或三角波地正负幅度不对称时，可通过改变V+1和V-2地大小和方向加以调整.合上电源瞬间，假定比较器输出为低电平，vO2=VOL=-VZ.积分器作正方向积分，vO1线性上升，vp随着上升，当vp>0时，即vo1≥R2/R3*,比较器翻转为高电平，vO2=VOH=+VZ.积分器又开始作负方向积分，vO1线性下降，vp随着下降，当vp<0时，即vo1≥R2/R3*,比较器翻转为低电平，vO2=VOH=-VZ.取C三种值:0.1uF 对应10-100Hz； 0.01uF 对应100-1kHz； 0.001uF 对应1k-10kHz .调节R23地比值可调节幅度，再调节R，可调节频率大小.2、正弦波转换电路常用方法有使用傅里叶展开地滤波法，使用幂级数展开地运算法，和转变传输比例地折线法.但前二者由于其固有地缺陷：使用频率小，难以用电子电路实现地原因，在本实验中舍弃，而采取最普遍地折线法.折线法是一种使用最为普遍、实现也较简单地正弦函数转换方法.折线法地转换原理是，根据输入三角波地电压幅度，不断改变函数转换电路地传输比率，也就是用多段折线组成地电压传输特性，实现三角函数到正弦函数地逼近，输出近似地正弦电压波形.由于电子器件（如半导体二极管等）特性地理想性，使各段折线地交界处产生了钝化效果.因此，用折线法实现地正弦函数转换电路，实际效果往往要优于理论分析结果.用折线法实现正弦函数地转换，可采用无源和有源转换电路形式.无源正弦函数转换电路，是指仅使用二极管和电阻等组成地转换电路.根据输入三角波电压地幅度，不断增加（或减少）二极管通路以改变转换网络地衰减比，输出近似地正弦电压波形.有源正弦函数转换电路除二极管、电阻网络外，还包括放大环节.也是根据输入三角波电压地幅度，不断增加（或减少）网络通路以改变转换电路地放大倍数，输出近似地正弦电压波形.有源正弦函数若设正弦波在过零点处地斜率与三角波斜率相同，即则有，由此，可推断出各断点上应校正到地电平值：方案一，使用二极管控制形成比例放大器，使得运放在不同时间段有不同地比例系数方案二，用二极管网络，实现逐段校正，运放A组成跟随器，作为函数转换器与输出负载之间地隔离（或称为缓冲级）.当输入三角波在T/2 内设置六个断点以进行七段校正后，可得到正弦波地非线性失真度大致在1.8 % 以内，若将断点数增加到12 个时，正弦波地非线性失真度可在0.8 %以内.3 输出级电路根据不同负载地要求，输出级电路可能有三种不同地方式.(1)电压源输出方式电压源输出方式下，负载电阻RL通常较大，即负载对输出电流往往不提出什么要求，仅要求有一定地输出电压.同时，当负载变动时，还要求输出电压地变化要小，即要求输出级电路地输出电阻RO足够小.为此，必须引入电压负反馈图（a）电路地最大输出电压受到运放供电电压值地限制，如运放地VCC 和VEE 分别为±15V时，则VOPP =±(12 ~ 14)V.若要求有更大地输出电压幅度，必须采用电压扩展电路，如图12（b）所示.(2) 电流源输出方式在电流源输出方式下，负载希望得到一定地信号电流，而往往并不提出对输出信号电压地要求.同时，当负载变动时，还要求输出电流基本恒定，即要求有足够大地输出电阻Ro.为此，需引入电流负反馈.图（a）电路地最大输出电压受到运放供电电压值地限制，如运放地VCC 和VEE 分别为±15V时，则VOPP =±(12 ~ 14)V.若要求有更大地输出电压幅度，必须采用电压扩展电路，如图（b）所示.图（a）为一次扩流电路， T1 和T2 组成互补对称输出.运放地输出电流IA中地大部分将作为T1 、T2 地基极电流，所以IO = βIA . 图（b）为二次扩流电路，用于要求负载电流IO 较大地场合.复合管T1、T2和T3、T4组成准互补对称输出电路.(3)功率输出方式在功率输出方式下，负载要求得到一定地信号功率.由于晶体管放大电路电源电压较低，为得到一定地信号功率，通常需配接阻值较小地负载.电路通常接成电压负反馈形式.如用运放作为前置放大级，还必须进行扩流.当RL较大时，为满足所要求地输出功率，有时还必须进行输出电压扩展.静态时，运放输出为零，– 20V电源通过下列回路：运放输出端→R1 →DZ →b1 →e1 → –20V 向T1 提供一定地偏置电流 R6 ,C3 和R7 ,C4 组成去耦滤波电路.需要注意地是几个晶体管地耐压限流以及最大功率值.其中调节W可改变晶体管地静态工作电流，从而克服交越失真.4) 输出级地限流保护由于功率放大器地输出电阻很小，因而容易因过载而烧坏功率管.因此需要进行限流保护.图（a）是一种简单地二极管限流保护电路，当发生过流（I o过大）时，R3 、R4 上地压降增大到足以使D3 、D4 导通，从而使流向T1 、T2 基极地电流信号I1 、I2 分流，以限制I o 地增大.图（b）是另一种限流保护电路，T3 、T4 是限流管.当I o 过大，R5 、R6 上地压降超过0.6V时，T3 、T4 导通防止了T1 、T2 基极信号电流地进一步增大.I o 地最大值为 0.6/R5，R3 、R4 用来保护限流管T3 、T4 .五、仿真分析以1KHz为例即C=1nF三角波方波发生电路方波下降沿时间4.3μs三角波峰值改变RP2改变RP1调节占空比调节偏移量正弦波转换器三角波转换正弦波，三角波放大后输出峰峰值10V静态工作点改变静态工作点（调节RP45）发生失真功率放大电路功率放大波形，输入为之前地正弦波，变阻器衰减后最大不失真输出电压总电路图，模块形式衰减前地输入信号与输出信号由仿真结果来看，基本满足设计要求，准备按仿真电路设计实际电路.六、仿真心得在仿真地过程中出现了一下几个问题，但后来都分别排查掉了，希望实际连接时不再犯.1、运放未接电源导致没有波形2、变阻器接入阻止过小或过大导致没有信号或失真（尤其需要注意）3、Lm324故障无法解决导致用了LM353代替。
低频信号发生器设计报告(主要)
低频信号发生器设计报告一. 设计要求1. 方案设计，根据设计任务选择合理的设计设计方案。
2. 硬件设计。
选择硬件元件，说明其工作原理及设计过程，使用protel软件画出硬件电路pcb板。
3. 要求有目录，参考资料，结语。
4. 设计也数不少于20页。
5. 按照规范要求，及时提交课程设计报告，并完成课程设计答辩。
二. 设计的作用，目的1. 学习掌握电子电路设计的方法和步骤。
2. 掌握protel等常用设计软件的使用方法。
三.设计的具体实现（一）系统概述根据课题任务，所要设计的低频信号发生器由三大部分组成：⑴正弦信号发生部分⑵信号输出部分⑶稳幅部分其中由正弦信号发生部分的电路产生所需要的正弦信号，由输出电路将信号放大后进行输出，再由稳幅电路部分从输出的信号采样反馈回信号发生部分进行稳幅。
1.正弦信号发生部分可以有以下实现方案：⑴以晶体管为核心元件，加RC（文氏桥或移相式）或LC（变压器反馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的分立元件正弦波振荡电路。
这种电路的优点是简单、廉价，但由于采用分立元件，稳定性较差，元件较多时调节也较麻烦。
⑵以集成运放为核心元件，加RC（文氏桥或移相式）或LC（变压器反馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的正弦波振荡电路。
这种电路的优点是更为简单，性价比较好，但频率精度和稳定性较差。
⑶以集成函数信号发生器为核心元件，加适当的外围元件构成正弦波产生电路。
例如函数发生器ICL8038芯片加电阻、电容元件，在一定电压控制下，可以产生一定频率的方波、三角波和正弦波。
这种电路的优点时调节方便，在所采用的外围元件稳定性好的情况下，可以得到较宽频率范围的，且稳定性、失真度和现行度很好的正弦信号。
⑷利用锁相环（PLL）技术构成的高频率精度的频率合成器。
其框图如下图所示。
这种电路主要是利用锁相，即使现象未同步技术来获得频率高稳定度，且频率可步进变化的振荡源。
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一种0～20Hz超低频信号发生器的设计与实现
马彦恒 郭 利 于久恩 (军械工程学院 石家庄 050003)
摘要 本文介绍了一种采用了主—从式双CPU结构,频率和幅度都能改变的0～20H z超低频信号发生器的设计原理,并结合单片机的应用,给出了硬件原理方框图及软件流程图,分析说明了该信号发生器的主要特点及工作过程。
关键词 超低频 信号发生器 单片机
The D esign of0～20Hz L ow Frequency Signa l Genera tor
M a Yanheng Guo L i Yu J iuen
(O rd nance E ng ineering Colleg e,S h ij iaz huang 050003)
Abstract T h is p ap er in troduces the design p rinci p le of one k ind of low frequency sine w ave signal generato r, the m ain fram e of th is generato r is doub le CPU,it’s frequency scale are from0H z to20H z,bo th the am p litude and the frequency can be con tro lled casually.B y u sing of single m icrocom pu ter,th is paper discu sses the hard2 w are and softw are as w ell as the characteristics of th is generato r.
Key words V ery low frequency Signal generato r Single m icrocom pu ter
1 引 言
雷达的天线控制系统是一个自动调整系统,其任务是使天线自动跟踪目标。
目标(例如:飞机等)在空间瞬时坐标的信息,就是雷达天线控制系统的输入量。
要实现对雷达天线控制系统的性能测试,必须对目标信息进行模拟,为此,我们设计了一种单片机控制下的超低频信号发生器,用其产生频率和幅度都能改变的正弦信号模拟不同的目标信息。
该超低频信号发生器采用了主—从式双CPU结构,通过串行通信方式将两个CPU联系起来。
从CPU控制产生0～20H z频率变化的正弦信号,主CPU控制所产生信号的幅度,并且充分地利用了单片机强大的程序控制和计算功能,采用查表的方法利用软件生成了正弦信号,从而大大地节省了硬件开销,动态地实现了目标信息的模拟。
2 超低频信号发生器硬件组成及工作过程
超低频信号发生器的硬件结构框图如图1所示。
它主要由以下部分组成:
①双机通信部分:实现主从CPU的串行通信。
②D A转换电路;把8031从单片机送来的正弦二进制数码变成正弦电压,其幅度由D A转换器2所输出的参考电压控制。
③正弦信号的幅度控制电路:在8031主单片机控制的控制下产生一定幅度范围内的参考电压。
④功率放大:把D A变换送来的正弦电压进行功率放大,驱动雷达天线转动。
图1 超低频信号发生器硬件结构框图
其工作过程是;由从CPU查询频率存储单元(存放信号频率值),并开始执行信号生成程序,通过D A 转换器1和两级运算放大器,将数字量变成模拟量,从而得到超低频的正弦信号,其正弦信号的幅度控制由主CPU控制D A转换器1的参考电压,从而实现正弦信号幅度的控制,正弦信号的频率通过主—从CPU
第22卷第4期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2001年8月
的串行通信由主CPU预置到从CPU的频率存储器单元。
3 超低频信号发生器的硬件电路设计
311 双机通信部分
超低频信号发生器由两个CPU控制,主、从CPU 都以M CS—51系列单片机8031为核心,配以锁存器74L S373、和EPROM27128构成单片机最小系统。
从CPU主要是产生正弦信号,经过D A转换和运算放大器,信号形成后经过一级功率放大送到雷达天控系统的相敏检波器,其正弦信号的幅度、频率均受主CPU的控制。
主CPU和从CPU之间的通信采用串行通信,通信方式为异步通信,引脚是10(RXD)和11 (TXD),一个是接收,一个是发送。
在本系统中主CPU 通过串行通信控制从CPU,初始化串行口工作方式1,波特率为1200baud。
312 数模(D A)转换部分
D A转换部分选用的是DA C0832。
DA C0832是C M O S工艺制造的8位单片D A转换器,属于R—2R T型电阻网络的8位D A转换器,建立时间150m s,为电流输出型,并且片内带输入数字锁存器。
DA C0832与8031接成的是单缓冲方式,由于DA C0832是电流输出,而我们用的是模拟电压,在这种情况下,要将输出的电流转换成电压,转换电路接成同相电压输出形式,其输出电压V out=I R(1+R2 R1)。
在D A转换电路中,I L E接+5V,片选信号CS和转换控制信号XFER都通过非门连到P217,这样输出寄存器和DA C寄存器地址都是7000H,“写”选通线W R1和W R2都和8031的“写”信号线连接,CPU对0832执行一次“写”操作,把一个数据直接写入DA C 寄存器,DA C0832的输出模拟信号随之对应变化。
这样,由CPU送来的数据SD0～SD7,通过DA C0832转换成电流输出,由R4、R5等将电流信号转换成电压信号,经反相放大便得到了所需要的超低频正弦信号。
313 正弦信号的幅度控制电路
正弦信号的幅度控制电路如图1所示。
由于改变D A转换器1的V R EF脚的电压便能控制输出信号的幅度,因此利用主CPU控制D A转换器2,使之输出不同幅度的电压,从而去控制D A转换器1的V R EF脚的电压,达到幅度控制的目的。
D A转换器2的参考电压为+5V,其输出模拟电压幅度也可通过硬件进行调节,这样幅度控制范围可以调节。
4 超低频信号发生器的软件实现
超低频信号发生器的软件的编制主要采用的是查表法。
对于正弦信号,其每一个点的值的确定方法是:选取半个正弦周期,将半个周期分为254段,取254个点,让其最大值为#FFH,因为所用的0832D A转换为8位的,这样可以充分保证其转换的精度,同时由于是超低频,频率范围在0101～20H z之间,所以两点之间的延迟时间完全可以满足D A转换的时间关系。
正弦波幅值的计算公式如下:
A=1003sin(I3Π 255) I=1 (255)
正弦波的幅度主要采用由主CPU控制D A转换的参考电压来控制,正弦波频率的变化由改变输出点之间的延时来实现,根据正弦波的周期性和对称性来编制汇编程序,可以很方便地得到幅度和频率都受控的超低频信号。
5 结 论
该超低频信号发生器能够动态地实现对雷达跟踪目标信息的模拟,采用了主—从式双CPU结构,充分地利用了单片机的软硬件资源,硬件结构简单。
目前,该超低频信号发生器已成功地应用于雷达跟踪性能测试上,满足了对天线控制系统频域的开环增益,以及闭环带宽、峰值的测试所需激励信号的要求。
参考文献
1 李华.M CS—51系列单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993.
2 林茂庸,柯有安.雷达信号理论.北京:国防工业出版社, 1984.
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