波形发生与扫频信号发生器电路设计
单片机波形发生器的设计
单片机波形发生器的设计波形发生器是一种能够产生不同类型波形信号的电子设备，常用于电子实验、测试和通信系统中。
在单片机技术的发展下，设计一款基于单片机的波形发生器已经变得相对简单和便捷。
本文将从硬件设计和软件编程两个方面，详细介绍如何设计一款基于单片机的波形发生器。
第一部分：硬件设计硬件设计是波形发生器设计的基础，它涉及到信号源、滤波电路、放大电路等多个方面。
1.信号源波形发生器需要一个稳定的、可调节的信号源。
在单片机中，可以使用定时器/计数器模块产生一个稳定的方波信号。
通过调整定时器的计数值和预分频系数，可以改变方波的频率。
造成方波到正弦波，可以通过模拟滤波电路。
2.滤波电路为了将方波信号变成正弦波，需要使用低通滤波器。
一种简单的低通滤波器是RC电路，通过调整电阻和电容值，可以改变滤波器的截止频率。
为了实现更好的滤波效果，可以使用更复杂的滤波电路，如椭圆滤波器或数字滤波器。
3.放大电路波形发生器输出的信号一般较小，需要经过放大电路才能达到合适的信号水平。
放大电路一般选择运算放大器（Op Amp），通过调整反馈电路中的电阻值和放大器的放大倍数，可以调节波形发生器输出的信号幅度。
第二部分：软件编程软件编程是实现波形发生器的核心部分，它涉及到单片机内部的定时器、IO口、中断等多个模块。
1.定时器配置在单片机中，定时器模块可以根据设定的计数值和预分频系数产生指定频率的方波信号。
通过配置定时器的工作模式、计数值和预分频系数，可以实现对方波频率的调节。
2.IO口配置通过配置IO口，可以将波形输出到外部设备，如示波器或音响设备。
通过将IO口输出为PWM信号，可以将方波信号转化为模拟信号，并通过滤波电路进行进一步处理。
3.中断处理在波形发生器中，需要使用中断来实现定时器计数值的更新和波形输出的控制。
通过编写中断处理函数，可以在指定的时间间隔内进行定时器计数值的更新，并控制IO口输出波形信号。
总结：通过对单片机波形发生器的硬件设计和软件编程进行详细说明，可以发现设计一款基于单片机的波形发生器并不复杂。
波形发生器的设计
波形发生器设计之袁州冬雪创作设计总说明各种各样的信号是通信范畴的重要组成部分，其中正弦波、锯齿波、三角波和方波等是较为罕见的信号.在迷信研究及讲授实验中常常需要这几种信号的发生装置.为了实验、研究方便，研制一种矫捷适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分需要的.本文先容的是操纵AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832发生所需分歧信号的低频信号源.文中简要先容了DAC0832数模转换器的布局原理和使用方法，AT89C51的基础实际，以及与设计电路有关的各种芯片.根据对毕业生设计的要求，文中着重先容了操纵单片机节制D/A转换器发生上述信号的硬件电路和软件编程.信号频率幅度也按要求可调.本次发生分歧低频信号的信号源的设计方案，不但在实际和实践上都能知足实验的要求，而且具有很强的可行性.该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全.关键词：单片机 AT89C51DAC0832 波形发生器目次1 绪论12 系统设计22.1.1 单片机的选择论证22.2.2 波形发生模块设计62.3.1主程序：8结论18致谢19参考文献20附录211绪论波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不成少的仪器设备之一.今朝，市场上罕见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形.信号发生器作为一种罕见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采取555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路即是可取的路经之一，不必依靠单片机.但是这种电路存在波形质量差，节制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点.在迷信研究和生产实践中，如工业过程节制，生物医学，地震摹拟机械振动等范畴常常要用到低频信号源.而由硬件电路构成的低频信号其性能难以使人称心，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有坚苦，参数的精度亦难以包管；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点.一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加.2系统设计颠末思索，我们确定方案如下：操纵AT89C52单片机采取程序设计方法发生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成摹拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来节制四种波形的类型选择、频率变更，最终输出显示其各自的类型以及数值.方案一：通过单片机节制D/A，输出四种波形.此方案输出的波形不敷稳定，抗干扰才能衰，不容易调节.但此方案电路简单、成本低.方案二：使用传统的锁相频率合成方法.通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再操纵过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波.此方案，电路复杂，干扰因素多，不容易实现.方案三：操纵MAX038芯片组成的电路输出波形.MAX038是紧密高频波形发生电路，可以发生准确的锯齿波、三角波、方波和正弦波四种周期性波形.但此方案成本高，程序复杂度高.以上三种方案综合思索，选择方案一.单片机的选择论证方案一：AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机.它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜.方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微节制器内核，与MCS-51指令集完全兼容.除了具有尺度8052的数字外设部件，片内还集成了数据收集和节制系统中常常使用的摹拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快.但其价格较贵以上两种方案综合思索，选择方案一方案一：矩阵式键盘.矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处.当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平.当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路.方案二：独立式键盘.独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线.以上两种方案综合思索，选择方案二.2.1.3总体系统设计图2.1 总体方框图2.2硬件实现及单元电路设计在proteus中选取元器件构造出系统的仿真图，可以实际的仿照电路的运行情况，检查设计的是否合理.下面是系统的整个仿真图图2.2 系统整体仿真图2.2.1单片机最小系统的设计AT89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑靠得住.用AT89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图2.3 89C51单片机最小系统所示.由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的节制单元.其应用特点：有可供用户使用的大量I/O口线.外部存储器容量有限.应用系统开辟具有特殊性.89C51单片机最小系统2.2.2波形发生模块设计由单片机采取编程方法发生四种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出.其电路图如下：2.3 波形发生模块如上图所示，单片机的P0口毗连DAC0832的八位数据输入端，DAC0832的输出端接放大器，颠末放大后输出所要的波形.DAC0832的为八位数据并行输入的.由于单片机发生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成摹拟信号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换节制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832.DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入节制电路四部分组成.但实际上，DAC0832输出的电量也不是真正能持续可调，而是以其相对分辨率为单位增减，是准摹拟量的输出.DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成为电压型输出.布局图如下图所示2.4 DAC0832的外部布局2.2.3键盘显示模块的设计由于本系统所用按键少，所以采取独立键盘，其毗连电路图如下：图2.5 键盘图中独立键盘引出的四根线分别接单片机的、、、，另外一端接地.各开关的功能如上图所示.主程序：发生指定波形可以通过DAC来实现分歧波形发生实质上是对输出的二进制数字量停止相应改变来实现的.本题目中方波信号是操纵定时器中断发生的每次中断时将输出的信号按位反即可.三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1达到0xff 时依次减1并实时将数字信号经D/A转换得到.锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次加1达到0xff时置为0x00并实时将数字信号经D/A转换得到的正弦波是操纵MATLAB将正弦曲线平均取样后得到等间隔时刻的y方向上的二进制数值然后依次输出后经D/A转换得到.图2.6 系统的整体流程图锯齿波的实现过程是首先定义一个初值然后停止加法操纵，加的步数的多少则根据要求的频率来停止.然后加到某个数之后就再重新设置为初值，再重复执行刚刚的操纵，如此循环下去.流程图如下所示.锯齿波的实现的流程图下面是系统实现锯齿波的仿真成果：图2.8 锯齿波的仿真图三角波的实现是设置一个初值，然后停止加数，同样是加到某个数之后再停止减数，减到初值之后就再返回到先前的操纵，这个操纵跟锯齿波的实现是相似的.此程序输入的VREF的电压是＋5V，因此该波形输出的最大频率是初值为00H和最终值为0FFH，且步数为1.程序流程图如下图所示：2.9 三角波的实现的流程图下面是系统实现三角形波的仿真成果：2.10 三角形波的仿真图此波形的实现比较简单，只需开端的时候设置一个初值然后直接输出这个值就好了，输出一段时间后，然后再重新置一个数据，然后再输出这个数据一段时间，但是此时的时间一定要等于前面那段时间.这样才是一个方波，如果两个时间不相同，那就相当于一个脉冲波了.流程图如下图所示：2.11 方波的实现的流程图下面是系统实现方波的仿真成果：2.12 方波的仿真图正弦波的实现则相对比较复杂，因为正弦波的实现是输出各个点的值就好了，可是各个点值则要通过正弦函数来求出，不过这些值直接去网上下载下来使用便可以了.输出的数据刚好是256个数据，这样则可以直接相加便可以得到抱负的正弦曲线.流程图如下图所示：2.13 正弦波的实现的流程图下面是系统实现正弦波的仿真成果：2.14 正弦波的仿真成果从仿真成果来看：设计的单片机为核心的波形发生器达到了设计所要求的成果.结论颠末将近一周的单片机课程设计，终于完成了波形发生器的设计，基本达到设计要求.在这次设计中，完成了一下任务：1、操纵AT89C51单片机为核心，操纵数摸转换芯片0832完成数摸转换2、以按键来选择要发生的波形 .3、用示波器观察波形.要设计一个成功的电路，必须要有耐烦，要有坚持的毅力.在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的毗连及电路的细节设计上，如在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因.这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充分透彻的懂得和研究，并能对之矫捷应用.完成这次设计后，我在书本实际知识的基础上又有了更深条理的懂得.同时在本次设计的过程中，我还学会了高效率的查阅资料、运用工具书、操纵网络查找资料.我发现，在我们所使用的书籍上有一些知识在实际应用中其实其实不是十分抱负，各种参数都需要自己去调整.偶而还会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注重实践环节.最后还要在此感谢各位毕业设计的指导教师们和我的组员们，他们在整个过程中都给予了我充分的帮忙与支持.致谢在我写本论文的过程中，教师给我提供了许多资料，并对实践中出现的问题给予耐烦的解答，完稿之后在百忙之中仔细阅读，给出修改意见.，在此对教师暗示感谢.参考文献[1]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].[2]李建忠.单片机原理及应用[M].[3]张毅刚, 彭喜圆, 谭晓昀, 曲春波.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社.[4]康华光.电子技术基础[M].高等教导出版社.[5]张洪润,易涛.单片机应用技术教程[M].清华大学出版社.附录源程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN: JNB P1.0,P10JNB P1.1,P11JNB P1.2,P12JNB P1.3,P13LJMP MAINP10: MOV R7,#00HLCALL SQULJMP MAINP11: MOV R7,#01HLCALL SAWLJMP MAINP12: MOV R7,#02HLCALL TRILJMP MAINP13: MOV R7,#03HLCALL SINLJMP MAINSQU: JNB P1.1,N1 //方波 JNB P1.2,N2JNB P1.3,N3LJMP SSQUN1: MOV R7,#01HLJMP TC0N2: MOV R7,#02HLJMP TC0N3: MOV R7,#03HLJMP TC0SSQU: CJNE R7,#00H,TC0MOV R0,#00H;MOV DPTR,#7FFFHK00: ;MOV A,#0FFH;MOVX @DPTR,AMOV P0,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV A,P2CPL AMOV R3,AL00: DEC R3CJNE R3,#255,L00INC R0INC R0CJNE R0,#254,K00MOV R0,#00HK01: ;MOV A,#00H;MOVX @DPTR,AMOV P0,#00HMOV P2,#0FFHMOV A,P2CPL AMOV R3,AL01: DEC R3CJNE R3,#255,L01INC R0INC R0CJNE R0,#254,K01LJMP SQUTC0: RETSAW: JNB P1.0,N4 // 锯形波 JNB P1.2,N5JNB P1.3,N6LJMP SSAWN4: MOV R7,#00HLJMP TC1N5: MOV R7,#02HLJMP TC1N6: MOV R7,#03HLJMP TC1SSAW: CJNE R7,#01H,TC1MOV R0,#0FFH;MOV DPTR,#7FFFHK10: ;MOV A,R0;MOVX @DPTR,AMOV P0,R0MOV P2,#0FFHMOV A,P2CPL AMOV R3,AL10: DEC R3CJNE R3,#255,L10INC R0CJNE R0,#255,K10LJMP SAWTC1: RETTRI: JNB P1.0,N7 //三角形波 JNB P1.1,N8JNB P1.3,N9LJMP TTRIN7: MOV R7,#00HLJMP TC2N8: MOV R7,#01HLJMP TC2N9: MOV R7,#03HLJMP TC2TTRI: CJNE R7,#02H,TC2MOV R0,#00H;MOV DPTR,#7FFFHK20: ;MOV A,R0;MOVX @DPTR,AMOV P0,R0MOV P2,#0FFHMOV A,P2CPL AMOV R3,AL20: DEC R3CJNE R3,#255,L20INC R0INC R0CJNE R0,#254,K20K21: ;MOV A,R0;MOVX @DPTR,AMOV P0,R0MOV P2,#0FFHMOV A,P2CPL AMOV R3,AL21: DEC R3CJNE R3,#255,L21DEC R0DEC R0CJNE R0,#0,K21LJMP TRITC2: RETSIN: JNB P1.0,N10 // 正弦波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。
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。
单片机波形发生器设计
单片机波形发生器设计一、引言波形发生器是一种电子测试仪器，用于产生各种形状的波形信号。
在电子设计和测试中，波形发生器是非常重要的工具，可以用于测试电子元器件的响应特性、检测电子电路的特性，以及用于故障分析和调试等。
本文将介绍一种基于单片机的波形发生器设计方案。
二、设计方案1.系统硬件设计本设计方案采用基于单片机的数字波形发生器，利用单片机的高速计数器和定时器功能，生成各种频率和形状的波形信号。
系统硬件主要包括以下几个部分：（1）单片机：选择一款具备高速计数器和定时器功能的单片机，如ATmega328P。
（2）时钟电路：提供单片机工作所需的稳定时钟信号。
（3）按键/旋钮：用于设置波形的频率和形状。
（4）显示器：用于显示当前波形的频率和形状。
（5）输出接口：提供波形信号的输出接口，以便连接到外部电路进行测试。
2.系统软件设计本设计方案采用C语言进行单片机程序的编写，使用单片机的定时器来生成各种频率的波形信号。
（1）初始化：设置单片机的引脚方向和初始化定时器。
（2）按键/旋钮检测：检测按键/旋钮的状态变化，并根据用户的操作进行相应的波形设置。
（3）波形生成：根据用户设置的频率和形状，在单片机的定时器中设置相应的计数值和自动重载值，以产生所需的波形信号。
（4）输出：将生成的波形信号通过输出接口输出到外部电路进行测试或其他应用。
三、系统性能分析1.频率范围：由于采用了单片机的高速计数器和定时器功能，所以波形发生器的频率范围可以较广，通常可以覆盖几赫兹到几千兆赫兹的范围。
2.波形形状：由于使用了单片机的计时器功能，所以可以生成多种形状的波形信号，如正弦波、方波、三角波等。
3.稳定性：由于采用了稳定的时钟电路，所以波形发生器的频率稳定性较高，误差较小。
4.精确度：由于采用了单片机的高速计数器和定时器功能，所以波形发生器的频率和相位精度较高。
四、总结本文介绍了一种基于单片机的波形发生器设计方案。
该方案通过利用单片机的计数和定时器功能，可以生成各种形状和频率的波形信号，具备较高的稳定性和精确度。
波形发生器电路设计与制作
寄存器中为全1时，输 出电流最大，当DAC 寄存器中为全0时，输 出电流为0。lout2为 DAC电流输出2， Iout2为一常数与Ioutl
之差，即
DI0 DI1
8位
DI2 输入
DI3 DI4
寄
DI5 DI6
存
DI7
DI0 DI1 DI2 DI3 DI4 DI5 DI6 DI7
ILE
CS
WR1+
XFER
WR +
8位 输入 寄 存 器
LE1
＆
8位DAC寄存器它也由8个D锁存器 组成。8位输人数据只有经过DAC寄存 器才能送到D／A转换器去转换。
它的控制端为LE2，当LE2=1时，输 出跟随输入，而当LE2=0时为锁存状 态。DAC寄存器的输出直接送到8位D
DI0 DI1
8位
DI2 输入
DI3 DI4
寄
DI5 DI6
存
DI7
器
ILE CS
WR1+
XFER
WR +
LE1
＆
8位 DAC
寄 存 器
LE2
8位
D/A 转 换 器
它的输出是与数字 量成比例的电流， Vref为参考电压输入， Rfb为运算放大器的反 馈电阻，引脚Rfb则是 Rfb 这个反馈电阻瑞，接 到运算放大器的输出 VREF 端。
C ON2 0
U1 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P 15 MOS I6 P 16 MIS O7 P17 SCK 8 R ES 9 P30 1 0 P31 1 1 P32 1 2 P33 1 3 P34 1 4 P35 1 5 P36 1 6 P37 1 7 XTAL2 1 8 XTAL1 1 9 GND 2 0
简易多波形信号发生器电路设计
简易多波形信号发生器电路设计信号发生器在电子实验中作为信号源，通常用得多的是正弦波、三角波、方波以及用作触发信号的脉冲波。
本次制作的是能产生九种波形的信号发生器。
设计目标是简单易制、工作可靠、信号频率在音频范围连续可调，即20Hz～20KHz，输出信号电压能与TTL电平兼容。
电路中采用了两块CMOS数字集成电路74C04（内含六个反相器）和74C14（内含六个带施密特电路的反相器）。
电路见图1，由反相器IC1的a、b、c三个并连，和电阻W1+R1、电容C1、C2、C3构成振荡器以产生三角波，振荡频率计算公式为f=1/1.7RC。
振荡频率分为×10、×100、×1k三段、用开关K2改变接入的电容量粗调频率，由电位器W1细调20~200Hz、200~2kHz、2k~20kHz，覆盖音频频段。
三角波经射极跟随器T2输出，约3VP-P。
此三角波经施密特触发器IC2a整形为方波，再经IC2b~f并联输出（多个门电路并联以提高驱动能力），其电平兼容TTL。
IC1d、IC1e~f构成两级线性放大器，用于将三角波整形为模拟正弦波，原理是利用放大器饱和将三角波的尖端限幅为圆形，再经射极跟随器T1输出，约6.5VP-P。
当波形选择开关K3将电阻R2和二极管D1或D2接入电路时，输出的方波被整流为正电压或负电压加到三角波发生器的输入端，构成压控振荡器（VCO），从而获得极性不同的锯齿波或脉冲波，脉冲宽度取决于电阻R2和积分电容的大小。
如此构成一个实用的多波形信号发生器，开关K3是波形选择开关，其位置与波形的关系见附表。
积分电容C1、C2、C3选用温度特性好的薄膜电容，容量值要求准确，每组电容器由两个电容器并联以得到需要的数值，需用数字万用表的电容档精选，才能保证三条频率刻度的—致性。
电容C4、C5一定要用无极性电容，可用两个4.7μ有极性电介电容同极性串连代替。
电容C6、C7用钽电介。
图1中未注明电压的电容器均选用50V。
波形发生器设计方案
波形发生器设计方案
波形发生器是一种能够产生具有特定频率和形态的电信号的仪器。
它在电子技术领域有着广泛的应用，包括电路测试、仪器校准、信号发生和频谱分析等领域。
波形发生器的设计方案需要考虑以下几个方面：
1. 输出波形类型：常见的输出波形类型有正弦波、方波、三角波和锯齿波等。
根据应用需求，选择合适的波形类型。
2. 输出频率范围和精度：决定波形发生器能够产生的信号频率的范围和精度。
根据应用需要选择合适的频率范围和精度。
3. 输出幅度和失真：输出波形的幅度和失真度对于信号质量和测量可靠性有着重要影响。
设计方案应考虑减小幅度和失真度的方法。
4. 频率稳定性和分辨率：频率稳定性和分辨率是衡量波形发生器性能的重要指标。
设计方案应考虑如何提高频率稳定性和分辨率。
5. 输出电阻和输入电阻：波形发生器的输出电阻和输入电阻是影响信号质量和测量精度的因素。
设计方案应考虑如何使输出电阻和输入电阻合适。
6. 控制方式和接口：波形发生器的控制方式和接口决定了用户使用的便利性。
设计方案应考虑如何设计直观易用的控制方式
和接口。
7. 成本和可行性：设计方案需要平衡成本和可行性，选择合适的硬件和软件方案来实现波形发生器的功能。
综上所述，波形发生器的设计方案应综合考虑波形类型、频率范围和精度、输出幅度和失真、频率稳定性和分辨率、输出电阻和输入电阻、控制方式和接口等方面的要求，以及成本和可行性的考虑。
只有综合考虑这些因素，才能设计出性能稳定、易操作、成本合理的波形发生器。
波形发生器函数信号发生器设计课程设计
波形发生器函数信号发生器设计课程设计课程目录设计一、设计要求------------------------------------------------2 二、设计的作用与目的------------------------------------2 三、波形发生器的设计------------------------------------31、函数波形发生器原理和总方案设计-------------------32、方案选择及单元电路的设计---------------------------53、仿真与分析----------------------------------------------9 4、PCB版电路制作-----------------------------------------13四、心得体会-----------------------------------------------15 五、参考文献-----------------------------------------------16 附录1课程设计波形发生器的设计电路函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
一、设计要求设计一台波形信号发生器，具体要求如下： 1.该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。
2.指标：输出波形：正弦波、三角波、方波。
频率范围：1Hz_10Hz，10Hz_100Hz ,100Hz_1KHz,1KHz_10KHz。
输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。
4.用分立元件和运算放大器设计的波形发生器要求用EWB进行电路仿真分析，然后进行安装调试。
波形发生器电路的设计与制作
DGND
＆
XFER WR +
DAC0832的引脚
DAC0832是CMOS工艺，双列直插式20引脚。 ① VCC电源可以在5-15V内变化。典型使用 时用15V电源。 ② AGND为模拟量地线，DGND为数字量地 线，使用时，这两个接地端应始终连在一起。 ③ 参考电压VREF接外部的标准电源，VREF 一般可在+10V到—10V范围内选用。
K 1 2 3
J2 CON3
1 2 3
J3 CON3
1 2 3
J4 CON3
1 2 3
R5 RE S2 D1 P20 3 5 10 1 2 4 7 11 DP G F E D C B A L E D4 PNP 12 Q3 R7 RE S2 PNP 9 8 PNP
P37
+5V P10
6 Q2 R6 RE S2 P36
电平输出
＆
XFER WR +
在实际使用时，总是 DGND 将电流转为电压来使 用，即将Ioutl和lout2 加到一个运算放大器 的输入。
LM324
参考电路
+5V Q1 J1 CON3 R1 S1 SW -PB S2 SW -PB S3 SW -PB 1k R2 1k R3 1k P12 P26 P27 P21 D2 RP
DI0 DDI7 ILE CS WR1+
Rfb VREF IOUT1 IOUT2
8位 输入 寄 存 器
LE1
8位 DAC 寄 存 器
LE2
8位 D/A 转 换 器
它的输出是与数字 量成比例的电流， Vref为参考电压输入， Rfb为运算放大器的反 馈电阻，引脚Rfb则是 这个反馈电阻瑞，接 到运算放大器的输出 端。
波形发生器设计方案
波形发生器设计方案1. 简介波形发生器是一种用于产生各种波形信号的电子设备。
波形发生器广泛应用于电子实验、通信、测试等领域，具有重要的实际意义。
本文将介绍一个基于数字技术的波形发生器设计方案。
2. 设计原理波形发生器的设计原理是基于数字信号处理技术的。
主要包括以下几个步骤：1.选择合适的数字信号处理器（DSP）芯片作为波形发生器的核心处理器。
DSP芯片具有强大的数学运算能力和高速数据处理能力，适合用于波形生成。
2.实现波形发生器的数字信号处理算法。
根据需求，可以选择正弦波、方波、三角波等常见的波形形式。
具体的算法实现可以利用DSP芯片提供的数学运算指令和运算库来完成。
3.将数字信号处理器与外部模拟电路相连。
使用模数转换器（ADC）将DSP芯片生成的数字信号转换为模拟信号，然后通过低通滤波器进行滤波处理，最后输出所需的波形信号。
3. 设计步骤步骤一：选择合适的DSP芯片根据波形发生器的性能要求，选择一款功能强大的DSP芯片作为波形发生器的核心处理器。
考虑芯片的计算能力、存储容量、接口类型等因素。
步骤二：实现波形生成算法根据需求，在选择的DSP芯片上开发波形生成算法。
可以使用C语言或者汇编语言来编写算法代码。
常见的波形生成算法包括：•正弦波生成算法：利用正弦函数的周期性特点，通过离散化计算得到正弦波的采样值。
•方波生成算法：通过周期性地改变正负值来生成方波的采样值。
•三角波生成算法：通过线性函数的斜率逐渐增大或减小来生成三角波的采样值。
步骤三：连接外部模拟电路将DSP芯片与外部模拟电路相连。
使用模数转换器将DSP芯片生成的数字信号转换为模拟信号。
选择合适的ADC芯片，并配置相应的通信接口。
步骤四：滤波处理与输出通过低通滤波器对模拟信号进行滤波处理。
滤波器的设计要考虑去除数字信号的高频成分，保留所需波形的频谱特性。
最后，将滤波后的信号输出到波形发生器的输出端口。
4. 总结本文介绍了一种基于数字技术的波形发生器设计方案，通过选择合适的DSP芯片、实现波形生成算法、连接外部模拟电路和滤波处理与输出等步骤，可以实现高性能、多种波形的波形发生器。
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1、实验目的：学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器，掌握FPGA对D/A的接口和
控制
技术,学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。2、实验原理：如实验图3-4所示，完
整的波形发生器由4部分组成：
图3-4波形发生器电路系统结构图
(1)FPGA中的波形发生器控制电路，它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据
ROM发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出
地
址时，模拟输出波形是固定频率，而当以周期性时变方式扫描输出地址时，则模拟输出波形
为
扫频信号。
(2)波形数据ROM中存有发生器的波形数据，如正弦波或三角波数据。当接受来自FPGA
的地
址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快，则输出数据的速度越快，从
而
使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外
面外接
普通ROM；由逻辑方式在FPGA中实现（如例6）；或由FPGA中的EAB模块担当，如利用LPM_ROM
实
现。相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快；
第3种方式则兼顾了两方面的因素；
(4)D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。输出波形
的频
率上限与D/A器件的转换速度有重要关系，本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器，转换周期为1μs，其引脚信号以及与FPGA目标器件典型的
接口
方式如附图2-7所示。其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）。
DAC0832的引脚功能简述如下：
(1)ILE（PIN 19）：数据锁存允许信号，高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
(2)WR1、WR2（PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。X
(3)FER(PIN 17)：数据传送控制信号，低电平有效。
(4)VREF（PIN 8）：基准电压，可正可负，－10V～＋10V。
(5)RFB（PIN 9）：反馈电阻端。
(6)IOUT1/ IOUT2（PIN 11、12）：电流输出1和2 。D/A转换量是以电流形式输出的，
所
以必须如实验结构图NO.5所示的连接方式将电流信号变为电压信号。
(7)AGND/DGND（PIN 3、10）：模拟地与数字地。在高速情况下，此二地的连接线必须尽
可能短，且系统的单点接地点须接在此连线的某一点上。
3、实验内容1:根据附录源程序，及以上的设计原理，完成波形发生器和扫频信号源的设计，
仿真测试及实验系统上的硬件测试。
硬件实验中注意DAC0832及滤波电路须接+/-12V电压。然后将实验系统左下角选择插针
处
用短路帽短路“D/A直通”，而“滤波1”，“滤波0”处通过短路或不接短路帽达到不同的
滤
波方式。将示波器的地与EDA实验系统的地相接，信号端与“AOUT” 信号输出端相接；建
议
CLK接clock0，由此50MHz频率，此频率扫描波形数据；CLK1接clock5，由此接“1024Hz”，
此
频率决定扫频速度；选电路模式1；KK接键8，当为高电平时，正弦波点频输出，11位输入
数据
DATA由键3、键2和键1控制，信号源的输出频率由此3键输入的12位二进制数决定，数值越
大，
输出频率越高；“FD0”时为最高频率；键8低电平时，正弦波扫频输出，扫频速度由clock5
的
频率决定。输向0832的8位数据由DD输出。
4、实验内容2：在附录源程序中插入一个LPM_ROM，将原例中的波形数据放在内部ROM中。
必
要时增加波形点数，以利低频输出时，仍保持良好波形。波形数据可由其它方式自动生成，
然
后重复以上的测试和硬件实验。
5、实验思考题：如果CLK的输入频率是50MHz，ROM中一个周期的正弦波数据是128个，要
求输
出的正弦波频率不低于150KHz，DAC0832是否能适应此项工作？为什么？6
6、实验报告作出本项实验设计的完整电路图，详细说明其工作原理，叙述例6的工作原理，
以及基于LPM_ROM的VHDL电路设计的详细内容和测试、实验内容。