自制低频信号发生器
低频信号发生器
低频信号发生器任务和要求：1 设计并制作能产生正弦波、矩形波（占空比可调）和锯齿波等多种信号的函数信号发生器。
2 主要技术指标和要求（1）输出的各种信号波形工作频率范围10Hz~10kHz，连续可调；（2）输出的各种信号波形幅值0~10V，连续可调。
高精度60Hz信号频率，经电容C3耦合到运放器741的②脚进行信号放大，然后从741的⑥脚输出。
调节电位器RP时，XS1插口输出0～1V,XS2插口输出0～0.1V的低频信号。
其实，C2、C5为电源滤波电容。
c3、C6为741的输入、输出耦合电容。
R5、R4为高频补偿电路。
R2、R4构成分压衰减电路。
R6为反馈电阻用以提高电路的稳定度。
CD4060各脚的输出频率：③脚为2Hz，②脚为4Hz，⑥脚为240Hz，④脚为480Hz，⑤脚为960Hz，⑦脚为1920Hz。
1 画原理图本设计中要求用Protel软件完成原理图以及PCB板。
我用的是Protel2004版本。
电路原理图的设计是印制电路板设计中的第一步，也是非常重要的一步。
电路原理图设计得好坏将直接影响到后面的工作。
首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上所进行的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不仅可以尽量避免出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足正确性和布局合理的前提下应力求原理图的美观。
电路原理图的设计过程可分为以下几个步骤：1、设置电路图纸参数及相关信息根据电路图的复杂程度设置图纸的格式、尺寸、方向等参数以及与设计有关的信息，为以后的设计工作建立一个合适的工作平面。
2、装入所需要的元件库将所需的元件库装入设计系统中，以便从中查找和选定所需的元器件。
3、设置元件将选定的元件放置到已建立好的工作平面上，并对元件在工作平面上的位置进行调整，对元件的序号、封装形式、显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的布线工作打好基础。
4、电路图布线利用Protel 2004所提供的各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，布线结束后，一张完整的电路原理图基本完成。
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器，可以产生各种低频信号。
本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。
一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。
它将频率和相位信息编码为数字信号，通过数字计算来生成输出信号。
DDS的基本原理如下：1.预存储波形数据：DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中，例如RAM或ROM中。
每个存储地址对应一个波形振幅值。
2.相位累加器：DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。
相位累加器是一个计数器，每个时钟周期增加一个固定的值，该值称为相位增量。
相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。
3.数字到模拟转换：相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换，即将相位信息转换为模拟信号。
这一步可以通过查表法，将相位信息作为地址，从查表的波形存储器中读取波形振幅值，然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。
二、低频信号发生器的设计1.频率控制：低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围，并能够精确地调节频率。
为了实现这一点，可以使用一个可编程的数字控制单元，比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。
通过改变相位增量的大小，可以控制DDS的输出频率。
2.模拟输出滤波：DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串，需要通过模拟输出滤波器进行滤波，以获取平滑的模拟输出信号。
滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器，以滤除高频噪声和杂散成分。
3.波形选择：DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形，包括正弦、方波、锯齿波等。
在波形存储器中存储不同的波形数据，并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。
三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。
低频三相函数信号发生器制作方案
低频三相函数信号发生器制作方案一提到低频三相函数信号发生器，脑海中瞬间涌现出电路图、元件选择、调试过程等一系列关键词。
咱们就围绕这个主题，详细梳理一下整个制作方案。
要明确低频三相函数信号发生器的功能和用途。
它主要用于产生低频三相正弦波信号，广泛应用于电力系统、自动控制、信号处理等领域。
那么，如何制作一款性能稳定、精度高的低频三相函数信号发生器呢？1.设计思路（1）稳定性：确保输出信号的稳定性，降低噪声干扰；（2）精度：提高输出信号的精度，满足实际应用需求；（3）可扩展性：预留一定的扩展空间，方便后续升级和功能拓展。
2.电路设计（1）信号源设计内部集成振荡器、缓冲放大器和稳压电路，简化电路设计；可产生正弦波、三角波和矩形波等多种波形；频率范围宽，可满足低频信号的需求。
（2）分频电路设计为了得到三相信号，我们需要对信号源输出的单相信号进行分频。
这里采用CD4060分频器，将信号源的输出频率分频为1/3，得到三相信号的初始频率。
（3）滤波电路设计滤波电路的作用是消除信号中的噪声和杂波，提高输出信号的纯净度。
我们采用二阶低通滤波器，截止频率设置为所需信号频率的5倍，确保信号在截止频率附近的失真最小。
（4）放大电路设计放大电路用于放大滤波后的信号，使其达到所需的幅值。
这里采用运算放大器组成的非倒数放大电路，根据实际需求调整放大倍数。
3.元件选择（1）ICL8038：集成函数发生器IC，用于产生低频信号；（2）CD4060：分频器，用于得到三相信号的初始频率；（3）运放：用于滤波和放大电路；（4）电阻、电容、二极管、三极管等：用于搭建滤波、放大和稳压电路。
4.调试与测试（1）检查电路连接，确保无短路、断路现象；（2）接通电源，观察信号源输出波形是否正常；（3）调整分频器CD4060的时钟频率，观察三相信号输出是否稳定；（4）调整滤波电路参数，观察滤波效果；（5）调整放大电路参数，观察输出信号幅值是否达到预期；（6）进行长时间运行测试，观察信号稳定性。
简易低频信号发生器的制作
2011.No160摘 要 信号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。
本文丛电压放大器OP07和功率放大器LM386出发，采用文氏桥振荡电路，探讨制作一种简易的低频信号发生器。
关键词 OP07 LM386 原理 应用1 电压放大器OP07和功率放大器LM386简介1.1 电压放大器OP07简介OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。
OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。
使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。
OP07高精度运算放大器具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。
可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱信号的精确放大，尤其适应于宇航、军工及要求微型化、高可靠的精密仪器仪表中。
OP07运算放大器的输入失调电压低，输入偏置电流小，开环增益高。
这些特性使这种运算放大器非常适合用于高增益仪器系统。
此外，OP07的失调和增益具有极好时间稳定性和温度稳定性。
1.2 功率放大器LM386简介LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。
LM386音响功放是由NSC 制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。
它的典型输入阻抗为50K。
2 低频信号发生器的原理与制作2.1 低频信号发生器的工作原理低频信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号。
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。
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。
低频双相信号发生器
低频双相信号发生器
一、任务
设计、制作一个低频双相信号发生器，它在特定的频率范围内输出两路正弦波、方波、三角波和锯齿波。
同时可程控设置产生信号的幅度、频率等。
如下图所示：
注：作品中不得使用集成DDS芯片、DAC芯片，使用单片机片内的DAC 酌情扣分。
二、要求
1．基本要求
（1）两路信号均可程控输出正弦波、方波、三角波和锯齿波；
（2）两路信号输出最大幅度不低于2.5V，每路幅度单独程控可调，设置分辨率不低于100mv；
（3）两路信号频率范围从1000Hz到2000Hz可调，步进值不大于10Hz，频率准确度不低于3%，且每路信号频率和步进值单独程控可调；
（4）产生两路频率相同的正弦信号，程控设置其相位差，可以在0—360度内变化，设置相位差的精度不大10度；
（5）产生的方波占空比在1%—99%范围内可调，设置分辨率不低于1%；2．发挥部分
（1）两路信号输出最大幅度不低于3.3V，每路幅度单独程控可调，设置分辨率不低于10mv；
（2）两路信号频率不低于4000Hz,频率步进值不大于1Hz，频率准确度不低于0.5%；
（3）两路同频正弦信号的相位差设置分辨力不大于3度；
（4）其他
三、说明
1．工作电源可用成品，也可自制，必须自备。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理和主要的测试结果。
详细电路原理图、程序或电路图、测试结果用附件给出。
高精度低频信号发生器的制作
3. 功率放大电路 AD9833 通过 DAC 输出正弦波，负载能力很 弱，因此需要功率放大电路以提高负载能力，如 图 4 所示。
C7
DDS_OUT R7 10K
GND
＋5
LM358 R8 220
OPAMP
—5
＋5
Q1 S8050
R9
OUT
50
R10 100
—5
图 4 功率放大电路
(a) AD9833 的 PCB 图 (b) 控制主板的 PCB 图 图6
COMP 1 VDD 2
CAP/2.5V 3 DGND 4 MCLK 5
AD9833
TOP VIEW (Not to Scale)
10 VOUT 9 AGND 8 FSYNC 7 SCLK 6 SDATA
图 2(a) AD9833 引脚排列图
＋5V
C1 104
C4
C3
C2
106 104
104
IC1
AGND
应用电路图如图 2(b) 所示。
1. AD9833 简介
AD9833 是 ADI 公司的一款低功耗、DDS
器件。采用 MSOP~10 封装。能够
输出正弦波、三角波和方波，工作
电压为 2.3V~5.5V，AD9833 无
需外接元件，输出频率和相位可
通过软件编程设置，易于调节。 当主频时钟为 25 MHz 时，其 精 度 为 0 . 1 H z ；当 主 频 时 钟 为 1 MHz 时，精度可达 0. 004 Hz。
单片机的控制信号与ad9833之间用光耦隔离使控制信号与芯片之间没有电气联接从而避免了由于共通阻抗耦合而造成的干扰光耦隔离电路如图控制信号隔离电路这里需要指出的是由于光耦p521输出信号的沿不够陡峭不能使ad9833可靠锁存数据因此在光耦的输出端加上史密特触发器74hc14整形电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
1.锯齿波设计产生锯齿波的原理，是逐步向单片机P0口加1，同时通过DAC0832进行实时的数模转换输出，直到P0的值溢出为零，这样周而复始，从而输出锯齿波信号。
锯齿波程序流程如图4所示。
2.三角波设计
产生三角波的原理，是逐步向单片机P0口加1，到P0的值为FFH时，又逐步递减，直到P0的值为零，同时通过DAC0832进行实时的数模转换输出，这样周而复始，从而输出三角波信号。
三角波设计程序如图5所示。
3.正弦波设计
产生正弦波的原理，是将一个周期的正弦波均匀地取255个值，用这些对应的幅度值构成一个查值表，单片机通过查表，将这些值逐一通过P0口输出到DAC0832进行实时的数模转换输出，这样周而复始，从而输出正弦波信号。
正弦波程序流程如图6所示。
4.方波设计
经过实物制作调试，单片机输出的方波信号通过DAC0832进行了数模转换后，再送到NE5532P进行信号放大输出的效果不是很理想，故将单片机产生的方波信号直接送到NE5532P 进行信号放大输出。
当进入正弦波产生程序后，先将P2.0口置高电平，进行延时，再将P2.0口
置低电平，进行延时，这样周而复始，从而得到方波信号输出。
方波信号程序流程如图7所示。
三、安装调试与测试分析
1.电路安装
在设备条件不便的情况下，用普通万能板作为电路板是非常经济、方便的。
注意:集成块AT89C51、NE5532P和DAC0832最好不要直接焊在电路板上，应使用插座，单片机最好选用活动卡座。
用于频率调整的两只按键S6、S7最好选用非常灵敏、可靠的按钮。
电路实物如图8所示。
2.调试与测试图9～图12分别为用示波器测得的锯齿波、三角波、正弦波和方波信号波形。
测得各波形的最大输出频率(最小周期)、输出电压以及每按一次频率调整按钮S6和S7时产生的步进周期值，如附表所示。
3.分析与讨论
测试结果表明，本低频信号发生器产生的锯齿波信号最大输出频率是217.4 Hz，最大输出电压(峰峰值)为11.2V；三角波信号最大输出频率是96.2Hz，最大输出电压(峰峰值)为11.4V；正弦波信号最大输出频率是178.6 HZ，最大输出电压(峰峰值)为11.4V；方波信号最大输出频率是1250.0 Hz，最大输出电压(峰峰值)为15.0V。
由于单片机使用的晶振是12MHz，所以得到的波形最大输出频率比较低。
如果要进一步提高波形的最大输出频率，可以使用更高频率的晶振，如24MHz，同时对产生各波形的程序进行优化，使程序运行周期更短，从而提高频率范围。
另外，本低频信号发生器产生的方波信号是等占空比的矩形信号，大家可以根据需要修改程序，以产生各种不同占空比的方波信号。
编者:需要本文参考程序的读者，请与本报联系。