函数信号发生器电路设计
摘要:Protel99 SE软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借Protel99 SE，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
本文的设计就是利用Protel99 SE软件设计了一款简单的函数信号发生器电路，并通过了仿真。能够产生方波、三角波和正弦波。本设计利用电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路得到正弦波。
最后通过Protel99SE设计PCB板，并最终做出成品电路，经实验室测试，符合设计的初衷。
关键词：电源;波形;比较器;积分器;转换电路;Protel99 SE
The design of the function signal generator circuit Abstract: Protel99 SE software combines intuitive capture and powerful simulation, fast, easy and efficient circuit design and verification. With Protel99 SE, you can immediately create a complete circuit component library, and use industry-standard SPICE circuit simulator to imitate behavior.
This design is to use Protel99 SE software design a new simple function signal generator circuit, and through simulation. It can produce square-wave, triangle wave and sine wave. This design use voltage comparator realizes the output pulse and connection integrator get triangle wave, and through the triangle wave - sine wave transform circuit to get sine wave.
Finally through Protel99SE design PCB, and eventually made by laboratory testing, finished product circuit, comply with the design original intention.
Keywords: power supply;waveform;comparator; integrator;conversion circuit;Protel99 SE
目录
1函数信号发生器的设计原理及方案 (1)
1.1 原理框图 (1)
1.2 函数发生器的总方案 (1)
2设计的目的和设计的任务 (1)
2.1设计目的 (1)
2.2 设计任务 (2)
2.3 设计的要求及技术指标 (2)
3比较器的原理 (2)
3.1比较器 (2)
3.2 比较器的工作原理 (2)
3.3比较器的应用 (6)
4各组成部分的工作原理 (6)
4.1 方波发生电路的工作原理 (6)
4.2 运放741工作原理与电路图 (7)
4.3方波—三角波产生电路 (7)
4.4 三角波—正弦波变换电路 (9)
4.5 确定电路形式 (11)
4.6计算原件参数 (11)
5. 电路的绘制与仿真 (12)
5.1方波—三角波—正弦波函数发生器电路图的protel原理图 (12)
5.2 方波—三角波—正弦波函数发生器电路图的PCB的生成 (12)
5.3 设置仿真参数 (15)
5.4 仿真波形 (16)
6 电路安装与调试 (16)
6.1方波—三角波产生电路的安装与调试 (16)
6.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (16)
6.3 总电路的安装与调试 (17)
6.4调试中遇到的问题及解决的方法 (17)
7 实验结果 (18)
7.1方波——三角波发生电路的实验结果 (18)
7.2三角波——正弦波转换电路的实验结果 (18)
7.3 实测电路波形、误差分析及改进方法 (19)
8 仪器仪表清单 (19)
参考文献 (20)
致谢............................................ 错误！未定义书签。附录1: . (21)
1函数信号发生器的设计原理及方案
1.1 原理框图
图1.1函数发生器原理框图
1.2 函数发生器的总方案
函数信号发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数信号发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数信号发生器模块8038）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本次设计采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数信号发生器的设计方法。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变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波形变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本次设计采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
2设计的目的和设计的任务
2.1设计目的
1.掌握电子系统的一般设计方法
2.掌握模拟IC器件的应用
3.培养综合应用所学知识来指导实践的能力
4.掌握常用元器件的识别和测试
5.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
2.2 设计任务
设计方波—三角波—正弦波函数发生器
2.3 设计的要求及技术指标
1.设计、组转、调试函数发生器
2.输出波形：正弦波、方波、三角波
3.频率范围：1 Hz-10 Hz, 10 Hz-100 Hz
4.输入电压：方波Up-p≤24V,三角波Up-p=8V,正弦波Up-p>1V
3比较器的原理
3.1比较器
⑴对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。
能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。
⑵比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。因此，也可以将其当作一个1位模/数转换器（ADC）。运算放大器在不加负反馈时从原理上讲可以用作比较器，但由于运算放大器的开环增益非常高，它只能处理输入差分电压非常小的信号。而且，一般情况下，运算放大器的延迟时间较长，无法满足实际需求。比较器经过调节可以提供极小的时间延迟，但其频响特性会受到一定限制。为避免输出振荡，许多比较器还带有内部滞回电路。比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。
3.2 比较器的工作原理
3.2.1固定幅度比较器
⑴过零比较器和电压幅度比较器[3]
过零电压比较器是典型的幅度比较器电路，它的电路图和传输特性曲线如图所示。
图3.1过零比较器
将过零比较器的一个输入端从接地改为接到一个固定电压值V REF上，就得到电压比较器，如图3.1所示。调节V REF可方便地改变阀值。
图3.2 固定电压比较器
⑵比较器的基本特点
工作在开环或正反馈状态。
开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。
3.2.2滞回比较器
滞回比较器又称施密特触发器,迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。电路如图3.3所示。
图 3.3 滞回比较器及其传输特性
(a)反相输入；(b)同相输入
1.正向过程
正向过程的阈值为
（3-1）形成电压传输特性的abcd段。
2.负向过程
负向过程的阈值为
（3-2）
形成电压传输特性上defa段。由于它与磁滞回线形状相似，故称之为滞回电压比较器。利用求阈值的临界条件和叠加原理方法，不难计算出图3.3(b)所示的
同相滞回比较器的两个阈值
（3-3）两个阈值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
由上分析可知，改变R2值可改变回差大小，调整UR可改变UTH1和UTH2，但不影响回差大小。即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移，滞回曲线宽度不变。
图3.4 比较器的波形变换
(a)输入波形；(b)输出波形
3.2.3窗口比较器
电平比较器和滞回比较器有一个共同特点，即ui单方向变化(正向过程或负向过程)时，uo只跳变一次。只能检测一个输入信号的电平，这种比较器称为单限比较器。
双限比较器又称窗口比较器。它的特点是输入信号单方向变化(例如ui 从足够低单调升高到足够高)，可使输出电压uo跳变两次，其传输特性如图所示，它形似窗口，称为窗口比较器。窗口比较器提供了两个阈值和两种输出稳定状态可用来判断ui 是否在某两个电平之间。
图3.5 窗口比较器电路及其传输特性
（a）窗口比较器（b）传输特性
3.3比较器的应用
比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将正弦波或任意不规则的输入波形整形为方波输出。
4各组成部分的工作原理
4.1 方波发生电路的工作原理
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+U T。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡[1]。
4.2 运放741工作原理与电路图
uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。[4]
图4.1 运放741工作原理与电路图
图4.2 运放741的封装
4.3方波—三角波产生电路
图4.3 方波—三角波产生电路[8]
如图电路能自动产生方波—三角波，其中运算放大器A 1、A 2选用一只双运算
放大器uA741。电路工作原理如下：若断开a 点，运算放大器A 1与R 1、R 2及R 3、R P1组成电压比较器，R 1称为平衡电阻，C 1称为加速电容，可加速比较器的翻转；运算放大器的反相端接基准电压，即U-=0，同相端接入电压U1a ；比较器的输出Uo1的高电平等于正电源的电压+ V CC ,低电平等于负电源电压-V EE (V CC = V EE )，当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平+ V CC 跳到低电平- V EE,或从低电平-V EE 跳到高电平+ V CC ，设Uo1=+ V CC ，则
312231231
()0CC ia R RP R U V U R R RP R R RP ++=++=++++ （4-1） 式中，R P1指电位器的调整值（以下同）。将（4-1）式整理，得比较器的下门限电位
223131
()CC CC ia R R U V V R RP R RP ---=+=++ (4-2) 若Uo1=-Vee ,则比较器翻转的上门限电位 223131()EE CC ia R R U V V R RP R RP +-=
-=++ (4-3)
比较器的门限电压U TH 为 231
2H CC ia ia R U U U I R RP +-=-=+ (4-4) A 点断开后，运算放大器A2与R 4、R P2、C 2及R 5组成反相积分器，其输入信
号为方波U 01，则积分器的输出
214221()O O U U dt R RP C -=
+? (4-5) 当1O CC U V =+时，2422422
()()()CC CC O V V U t t R RP C R RP C -+-==++ (4-6) 当1O EE U V =-时，2422422
()()()CC EE O V V U t t R RP C R RP C --==++ (4-7) 可见，当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波。
图4.4 方波—三角波波形 a 点闭合，即比较器与积分器首位相连，形成闭环电路，则自动产生方波—三角波，三角波的幅度为
2231
O m CC R U V R RP =
+ (4-8) 方波—三角波的频率为
3124224()R RP f R R RP C +=
+ （4-9） 有上面分析可知：
①电位器R P2在调整方波→三角波的输出频率时，不会影响输出的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C 2改变频率的范围，R P2实现频率微调。
②方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器R P1可实现幅度上下微调，但会影响波形的频率。
4.4 三角波—正弦波变换电路
波形变换的原理是利用差分对管的饱和与截止特性进行变换，查分放大器的传输特性曲线IC1(或IC2)的表达式为: 011/1id T C E U U aI I aI e -==+ （4-10） 式中， /1C E a I I =≈ ； 0I 为差分放大器的恒定电流；T U 为温度的电压当量，
当室温为25 ℃ 时，T U ≈26mV 。
如果Uid 为三角波，设表达式为
44434m id m U T t T U U T t T ???- ?????=?-???- ????? 022T t T t T ??≤≤ ?????≤≤ ???
（4-11） 式中 Um ——三角波的幅度；
T ——三角波的周期。
图4.5 三角波—正弦波的变换原理
①传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；
②三角波的幅度Um 应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
图4.6 三角波—正弦波变换电路
图为三角波—正弦波的变换电路，其中，晶体管选用集成差分对管BG319，
其内部有4只特性完全相同的晶体管，R P1调节三角波的幅度，R P2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区，C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形 。
4.5 确定电路形式
根据以上分析，采用如下所示电路。因为方波的幅度接近电源电压，所以致电源电压 +V CC =12 V , -V EE = -12V 。
图4.7 方波—三角波—正弦波函数发生器电路图
4.6计算原件参数
比较器A1与积分器A2的原件参数计算如下：
由式（4-8）得 3
1124V cc o2m 132===+U RP R R （4-13） 取R 2 =10K Ω,R 3 =20K Ω,R P1 =47K Ω, 1231//()10R R R RP K =+≈Ω
由输出的频率的表达式（4-9）得
314122
4R RP R RP R C ++=+ （4-14） 当110Z H f Z ≤≤H 时，取210C F μ=，则42(75~7.5)R RP k +=Ω，取45.1R k =Ω，为100K Ω电位器。当10100Z H f Z ≤≤H 时，取21C F μ=以实现频率波段的转换，R 4及R P2的取值不变。取平衡电阻510R k =Ω。
三角波—正弦波电路的参数选择原则是：隔直电容C 3、C 4、C 5要取得较大，因为输出频率很低，取345470C C C F μ===，滤波电容C 6的取值视输出的谐波而定，若含高次谐波成分较多，则C 6一般为几十皮法至0.1微法。R E2 =100Ω与R P4 =100Ω 相并联，以减少差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线、调整R P4及电阻R C4来确定。
5. 电路的绘制与仿真
5.1方波—三角波—正弦波函数发生器电路图的protel 原理图
图5.1 protel 原理图
5.2 方波—三角波—正弦波函数发生器电路图的PCB 的生成
⑴选择菜单Design/Netlist For Project/Protel 命令，如图5.2所示。
图5.2 生成网络表选项 随后在project 栏会多出一项Generated/Netlist Files ，展开后有一个“https://www.360docs.net/doc/c24709552.html, ”，这就是生成的网络表，如图5.3所示。[10]
图5.3 网络表
网络表中主要内容分为两部分，一部分是各元件的属性参数，以方括号作为开头
和结尾；一部分是各元件引脚的电气连接信息，以圆括号作为开头和结尾。
⑵创建PCB文件
1、使用菜单File/New/PCB建立PCB文件，或者使用右键Add New Project/PCB Project。在工具栏中可对其save as 并且命名为PCB1.PCBdoc。如图5.4所示
图5.4 新建PCB文件
⑶出现PCB界面后要画出版图，注意此时要点到Keep-OutLayer再开始画线，
画出为粉色。然后画Top Layer，稍微比布局层大一点，画出为红色，如图5.5
所示。
图5.5 PCB置线
⑷导入元件至PC
1、使用菜单Degsin/Import PCB Document PCB1.PcbDoc
2、弹出的对话框下方的按钮，则在Status栏的Check列中可以查看装入的元件是否正确，如果正确的话，会有标志，确定所有元件封装和网络
都正确以后，单击按钮，再单击按钮，这时网络表和元件已经装载到PCB文件中。
3、如果有错误后修改后可以使用菜单Degsin/Update PCB Document PCB1.PcbDoc 更新。
图5.6导入元件
⑸元件的布局
在AltiumDesigner6下可以有手动和自动两种方式来布局，由于自动布局效果不甚好，这里采用手动布局的方式。
⑹自动布线
执行Auto Route/All后开始自动布线。布线后见图5.7。
图5.7 执行自动布线
图5.8 自动布线后的效果图
5.3 设置仿真参数
执行菜单命令Designer/Simulate/Mixed Sim弹出如图5.9,5.10所示的对话框。选中工作点分析（Operation Point Analysis）和暂态分析（Transient Anlysis）。选择要观察的Net，以及时间进行设置。
图5.9 仿真设置图5.10暂态分析对话框
5.4 仿真波形
6 电路安装与调试
在装调多级电路时，通常按照单元电路的先后顺序进行分级装调与级联。
6.1方波—三角波产生电路的安装与调试
6.1.1 安装方波—三角波产生电路
1. 把两块集成块插入面包板，注意布局；
2. 分别把各电阻放入适当位置，尤其注意电位器的接法；
3. 按图接线，注意直流源的正负及接地端。
6.1.2 调试方波—三角波产生电路
1. 接入电源后，用示波器进行双踪观察；
2. 调节RP1，使三角波的幅值满足指标要求；
3. 调节RP2，微调波形的频率；
4. 观察示波器，各指标达到要求后进行下一部按装。
6.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试
6.2.1 安装三角波——正弦波变换电路
1. 在面包板上接入差分放大电路，注意三极管的各管脚的接线；
2. 搭生成直流源电路，注意R的阻值选取；
3. 接入各电容及电位器，注意C6的选取；
4. 按图接线，注意直流源的正负及接地端。
6.2.2 调试三角波——正弦波变换电路
1. 接入直流源后，把C4接地，利用万用表测试差分放大电路的静态工作点；
2. 测试V1、V2的电容值，当不相等时调节R P4使其相等；
3. 测试V3、V4的电容值，使其满足实验要求；
4. 在C4端接入信号源，利用示波器观察，逐渐增大输入电压，当输出波形刚好不失真时记入其最大不失真电压；
6.3 总电路的安装与调试
1. 把两部分的电路接好，进行整体测试、观察
2. 针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即使正弦波的峰峰值大于1V。
6.4调试中遇到的问题及解决的方法
方波-三角波-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的,在装调多级电路时通常按照单元电路的先后顺序分级装调与级联。
6.4.1方波-三角波发生器的装调
由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器R P1与R P2之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使R P1=10KΩ,R P2取（2.5-70）KΩ内的任一值,否则电路可能会不起振。只要电路接线正确，上电后，U O1的输出为方波，U O2的输出为三角波，微调R P1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求有，调节R P2，则输出频率在对应波段内连续可变。
6.4.2三角波---正弦波变换电路的装调
三角波---正弦波变换电路的调试步骤如下：
①差分放大器传输特性曲线调试
将C4与RP3的连线断开，经电容C4输入差模信号电压Vid =50m V, Fi =100Hz的正弦波；调节Rp4及电阻RC4,使传输特性曲线对称；再逐渐增大Uid，直到传输特性曲线合适，记下此时对应的峰值Uid即Uidm值。移去信号源，再将C4左段接地，测量差分放大器的静态工作点I0 ,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4。
②三角波---正弦波变换电路调试
Rp3与C4连接，调节Rp3使三角波的输出幅度经Rp3等于Uidm值，这时Uo对于3的输出波形应接近正弦波，调节C6大小可改善输出波形。几种正弦波失真，则应调节和改善参数，产生失真的原因及采取的措施有：1）钟形失真传输特性曲线的线性区太宽，应减小Re2。
2）半波圆定或平顶失真传输特性曲线对称性差，工作点Q偏上或偏下，应调整电阻RC4。
3）非线性失真三角波传输特性区线性度差引起的失真，主要是受到运放的影响。可在输出端加滤波网络改善输出波形。
③性能指标测量与误差分析
1）放波输出电压Up—p《=2Vcc是因为运放输出极有PNP型两种晶体组成复合互补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饱和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。
2）方波的上升时间T，主要受预算放大器的限制。如果输出频率的限制。可接近加速电容C1，一般取C1为几十皮法。用示波器或脉冲示波器测量T。
7 实验结果
7.1方波——三角波发生电路的实验结果
C=0.01uF fmin=4107Hz fmax=8300Hz
C=0.1uF fmin=190Hz fmax=1780Hz
C=1uF fmin=28Hz Fmax=200Hz
表1 实验结果（1）
7.2三角波——正弦波转换电路的实验结果
R=15 kΩ
Vc1=Vc2=5.50v
Vc3=-0.62v
Vc4=-10.00v
Ic1=Ic2=0.68mA
表2 实验结果（2）
实验结果分析
模拟仿真（R=13 kΩ）
Vc1=Vc2=4.35v
Vc3=-0.84v
Vc4=-9.00v
简易函数信号发生器
课程设计任务书 （一）设计目的 1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。 2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。 3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 （二）设计技术指标与要求 1、设计要求 （1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形； （2）输出信号的频率要求可调； （3）拟定测试方案和设计步骤； （4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路； （6）测量输出信号的幅度和频率； （7）撰写设计报告。 2、技术指标 频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz； 输出电压：方波V P-P≤24V，三角波V P-P=6V，正弦波V P-P=1V；方波t r小于1uS。 （三）设计提示 1、方案提示： （1）设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。 （2）也可用单片集成芯片IC8038实现，采用这种方案时要求幅度可调。 2、设计用仪器设备： 示波器，交流毫伏表，数字万用表，低频信号发生器，实验面包板或万能板，智能电工实验台。 3、设计用主要器件： （1）双运放NE5532（或747）1只（或741 2只）、差分管3DG100 4个、电阻电容若干； （2）IC8038、数字电位器、电阻电容若干。 4、参考书： 《电子线路设计·实验·测试》谢自美主编华中科技大学出版社 《模拟电子技术基础》康华光主编高等教育出版社 《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社 （四）设计报告要求 1、选定设计方案； 2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值； 3、列出测试数据表格； 4、调试总结，并写出设计报告。 （五）设计总结与思考 1、总结信号发生器的设计和测试方法；
函数信号发生器设计方案
函数信号发生器的设 计与制作 目录 一.设计任务概述 二.方案论证与比较 三.系统工作原理与分析 四.函数信号发生器各组成部分的工作原理 五.元器件清单 六．总结 七.参考文献
函数信号发生器的设计与制 一．设计任务概述 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 二、方案论证与比较 2.1·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。 三、系统工作原理与分析 采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：
简易信号发生器设计制作
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
函数信号发生器的设计与制作
函数信号发生器的设计、和装配实习 一．设计制作要求： 掌握方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法和测试技术。学会由分立器件和集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。掌握安装、焊接和调试电路的技能。掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。 二．方波一三角波一正弦波函数发生器设计要求 函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器和晶体管差分放大器组成的方波一三角波一正弦波函数信号发生器的设计和制作方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多 种： 1：如先产生正弦波，然后通过整 形电路将正弦波变换成方波，再由积分 电路将方波变成三角波。 2：先产生三角波一方波，再将三 角波变成正弦波或将方波变成正弦波。 3 3：本次电路设计，则采用的图1函数发生器组成框图 是先产生方波一三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。此钟方法的电路组成框图。如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。 为了使大家能较快地进入设计和制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理： ，并判所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V REF 断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。 在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。 一、单门限电压比较器 所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。
什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原 理 什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 函数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泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。 函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、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、生物医学等领域内，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。
(完整版)数字信号发生器的电路设计_(毕业课程设计)
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
函数信号发生器设计报告
函数信号发生器设计报告 目录 一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -
信号发生器设计---实验报告
信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2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、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图
函数信号发生器的设计与实现
实验1 函数信号发生器的设计与实现 姓名：_ _____ 学号： 班内序号：____ 课题名称：函数信号发生器的设计 摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根 据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。 关键词：方波三角波正弦波 一、设计任务要求 1．基本要求：
设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。 (1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。 (2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。 (3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。 (4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。 2.提高要求： (1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。 (2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。 二、设计思路和总体结构框图 总体结构框图： 设计思路： 由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。 将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。 三、分块电路和总体电路的设计过程 1.方波-三角波产生电路 电路图：
基于运放的信号发生器设计
北京工业大学课程设计报告 模电课设题目基于运放的信号发生器设计 班级：1302421 学号：13024219 姓名：吕迪 组号：7 2015年 6月
一、设计题目 基于运放的信号发生器设计 二、设计任务及设计要求 （一）设计任务 本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激震荡而产生正弦波输出的电路。经过波形变换可以产生同频三角波、方波信号。（二）设计要求 基本要求：使用LM324，采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围,360Hz～100kHz。输出信号幅度可调，使用单电源供电以及增加功率。 （三）扩展要求 （1）扩大信号频率的范围； （2）增加输出功率 （3）具有输出频率的显示功能。 三、设计方案 （一）设计框图 （二）设计方案选择思路 我们在模电课上学过几种正弦波振荡器的基本电路，包括RC串并联正弦波振荡器、电容三点式正弦波振荡器以及电感三点式正弦波振荡器。因为题目要求设计基于运放的正弦波发生器，我们就确定将RC串并联网络正弦波振荡器作为我们设计的基础电路，因为此振荡器适用于频率在1MHz一下的低频正弦波振荡器而且频率调节方便，我们打算先通过计算搭建RC 正弦波振荡电路，测试基本电路达到的频率及幅值范围，再在这一基础上进行放大，使频率及幅值与设计要求相符合，因此设计出了二级反向放大这一模块。最后，为了提高电路的输出功率，减小电路的输出阻抗，再设计电压跟随器这一模块来完善整个电路。由此，我们确定出三个模块：RC正弦波振荡电路，二级反向放大电路，电压跟随器，并准备从基础模块入手，分模块实现，并根据实际情况不断调整改进原先的设计方案。 （三）元器件清单 芯片：LM324*2 40106*1 二极管：1N4148*2 电容：10μF*1、10nf *4 电阻：2k*1 、10k*4、51k*1 、82k*1 、91k*1 、100k滑动变阻器*1、220k*1 电位器：50k双联*1、10k*2、50k*1 （四）芯片资料
函数信号发生器设计报告
目录 1设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的 1.2 课程设计的任务与要求 2函数信号发生器的总方案及原理图 2.1 电路设计原理框图 2.2 电路设计方案设计 3 各部分电路设计及选择 3.1 方波发生电路的工作原理 3.2 方波、三角波发生电路的选择 3.3三角波---正弦波转换电路的选择 3.4总电路图 4 电路仿真与调试 4.1 方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的仿真与调试 4.2方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的实验结果 5 PCB制版 6 设计总结 7仪器仪表明细清单 8 参考文献
1．课程设计的目的和设计的任务 1.1 设计目的 1．掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。 2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2.2设计任务与要求： 设计一台波形信号发生器，具体要求如下： 1．输出波形：方波、三角波、正弦波。 2．频率范围：在1 Hz－10Hz，10 Hz -100 Hz,100 Hz -1000 Hz等三个波段。 3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。 4．输出电压：方波U Ｐ－Ｐ≤24V，三角波U Ｐ－Ｐ ＝8V，正弦波U Ｐ－Ｐ >1V。 5.合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图。 6.选用常用的电器元件（说明电器元件选择过程和依据）。 7.画出设计的原理电路图，作出电路的仿真。 8.提交课程设计报告书一份，A3图纸两张，完成相应答辩。
2．函数发生器总方案及原理框图 图1-1 整体原理框图 2.2 函数发生器的总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。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变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路的基本结构是比例放大器，对不同区段内比例系数的切换，是通过二级管网络来实现的。如输出信号的正半周内由D1~D3控制切换，负半周由D4~D6控制切换。电阻Rb1~Rb3与Ra1~Ra3分别组成分压器，控制着各二极管的动作电平。
如何使用函数信号发生器
如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设
多功能信号发生器课程设计
《电子技术课程设计》 题目：多功能信号发生器 院系：电子信息工程 专业：xxxxxxxx 班级：xxxxxx 学号：xxxxxxxx 姓名：xxx 指导教师：xxx 时间：xxxx-xx-xx
电子电路设计 ——多功能信号发生器目录 一..课程设计的目的 二课程设计任务书(包括技术指标要求) 三时间进度安排(10周~15周) a.方案选择及电路工作原理； b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真； c.安装、调试并解决遇到的问题； d.电路性能指标测试； e.写出课程设计报告书； 四、总体方案 五、电路设计 (1)8038原理, LM318原理, (2)性能\特点及引脚 (3)电路设计,要说明原理 (4)振动频率及参数计算 六电路调试 要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试 七收获和体会
一、课程设计的目的 通过对多功能信号发生器的电路设计，掌握信号发生器的设计方法和测试技术，了解了8038的工作原理和应用，其内部组成原理，设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力，积累一定的操作经验。在对电路焊接的途中，对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。这种集成电路适用方便，调试简单，性能稳定，不仅能产生正弦波，还可以同时产生三角波和方波。它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。不仅如此，它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6／℃;正弦波输出失真度小于1％,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。因此，多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。 二、课程设计任务书(包括技术指标要求) 任务：设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。 要求： 1．输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。 2．输出幅度为5V的单脉冲信号。 3．输出正弦波幅度V o= 0~5V可调，波形的非线性失真系数γ≤
正弦波函数信号发生器
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目：班级：班级学号：学生姓名：
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目：正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期，现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路，在国内生产的8038单片函数波形发生器，可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波，这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节，快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源，如一定频率的正弦波，有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子，来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成：主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式：当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径回路，完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路径电容耦合，进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出。输出端为可调电阻。 (c) 工作流程：首先主振级产生低频正弦振荡信号，信号则需要经过电压放大器放大，放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求，最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压，输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理，主要是为了实现下面的几种功能： (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知：在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节Rp2，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻，可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值，这时输出波形应接近正弦波，调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输
函数信号发生器的设计与制作
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。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泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。
多功能信号发生器课程设计
课题：多功能信号发生器专业：电子信息工程 班级：1班 学号： 姓名： 指导教师：汪鑫 设计日期： 成绩： 重庆大学城市科技学院电气学院
多功能信号发生器设计报告 一、设计目的作用 1.掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。 2.能熟练使用multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。 3.加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。 二、设计要求 1.设计任务 设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下： （1）输出频率，f=20Hz-5kHz 连续可调的正弦波、方波、三角波； （2）输出正弦波幅度V=0-5V可调，波形的非线性失真系数<=5%； （3）输出三角波幅度V=0-5V可调。 （4）输出方波幅度可在V=0-12V之间可调。 2.设计要求 （1）设计电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤； （2）测量技术指标参数； （3）写出设计报告。 三、设计的具体实现 1、系统概述 1.1正弦波发生电路的工作原理: 产生正弦振荡的条件: 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正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路个部分。 正弦波振荡电路的组成判断及分类： （1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。 （2）选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。 （3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。（4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 判断电路是否振荡。方法是： （1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产
函数信号发生器的设计与实现 (1)资料
计算机与信息学院 电子信息工程系综合课程设计报告 专业班级 电子信息工程11-2班 学生姓名及学号 陈雪莹20112661 指导教师 方静 课题名称 函数信号发生器 2013~2014 学年第三学期
函数信号发生器的设计与实现 一．课题的基本描述 在科学研究和实际工业测量控制系统开发过程中，方波、三角波和正弦波等是常用的基本测试信号，函数信号发生器就是用来产生、模拟这些真实信号源的通用电子设备。本课题要求设计一种以单片机为控制器的简易函数信号发生器，包含：主控电路、D/A转换电路、按键和波形选择电路以及显示输出电路，可以输出正弦波、三角波和方波三种信号，输出信号的频率可用按键进行增、减调整，并在LCD（12864）实时显示输出波形。 二．设计的基本要求 1. 正弦波、三角波频率调节范围：0.1-50HZ 输出幅值：1.0-1.5V 方波频率调节范围：1Hz-1KHz 输出幅值：5V 2.通过按键选择输出信号类型，幅值、频率等相关指标； 3. 具有显示输出波形的频率和幅度的功能。 三．技术方案及关键问题 （1）.总体方案： 数字信号可以通过数/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法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置按键、数模转换及波形输出等部分，即可构成所需的函数信号发生器。因此本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生三角波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器PCF8591T将数字信号转换成模拟信号，最终由液晶屏12864显示出来。通过按键来控制三种波形的类型选择、频率和幅度的变化，并通过数码管显示其各自的类型，液晶屏显示幅度和频率的大小。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
信号发生器 设计
实用信号源的设计与制作 院（系）名称：传媒工程系 专业名称：电子信息工程 学生姓名：李今鸣 指导教师：张占红 二零一零年九月
摘要 实用信号源，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。 正弦波的产生采用RC桥式正弦波振荡电路。由集成运放，电阻，电容，二极管组成。集成运算放大器构成的RC桥式振荡电路，具有性能稳定，电路简单等优点。 方波的产生采用带正反馈的电压比较器，即滞回比较器，它在滞回比较器的基础上，增加了一条RC充，放电负反馈支路构成。电路中的双向稳压管和电阻R 构成稳压电路，限制输出（正向和负向）的幅度。 3 三角波的产生由运放及电阻组成的同向滞回比较器和运放及电阻电容组成的反向有源积分器构成。提高了线性度，降低了失真度。 三种波形的频率范围可从几个微赫到几十兆赫，因此实用信号源在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
一系统方案 1.1 实用信号源的基本原理 设计方案： 1. 先设计振荡电路产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波。 2. 用单片集成芯片IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。 3. 用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现位器加程控放大器实现。 在本论文中采取第一种方式来设计实用信号源，这种方式即可以得到多种不同的波形，而且具有频率宽，功能齐全，外围电路简单，调整方便等优点。 1.1.2 实用信号源的组成框图 图1-1 信号源组成框图 由正弦波发生电路产生正弦波作为输入，经过比较器后，就会输出方波，然后将方波作为输入，在经过积分器后，就会输出三角波。 1.2实用信号源的实现电路 1.2.1电路起振分析 正弦波产生电路框图：