简易正弦信号发生器设计

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EDA实验-正弦波信号发生器设计

实验八正弦信号发生器的设计一、实验目的1、学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器。

2、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。

二、实验仪器PC机、EDA实验箱一台Quartus II 6.0软件三、实验原理如实验图所示，完整的波形发生器由4部分组成：• 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。

•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；• 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：•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。

•WR1、WR2(PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。

•XFER（PIN 17)：数据传送控制信号,低电平有效。

•VREF(PIN 8）:基准电压，可正可负,－10V～＋10V.•RFB(PIN 9)：反馈电阻端。

简易函数信号发生器设计报告

简易函数信号发生器设计报告一、引言信号发生器作为一种测试设备，在工程领域具有重要的应用价值。

它可以产生不同的信号波形，用于测试和调试电子设备。

本设计报告将介绍一个简易的函数信号发生器的设计方案。

二、设计目标本次设计的目标是：设计一个能够产生正弦波、方波和三角波的函数信号发生器，且具有可调节频率和幅度的功能。

同时，为了简化设计和降低成本，我们选择使用数字模拟转换（DAC）芯片来实现信号的输出。

三、设计原理1.信号产生原理正弦波、方波和三角波是常见的函数波形，它们可以通过一系列周期性的振荡信号来产生。

在本设计中，我们选择使用集成电路芯片NE555来产生可调节的方波和三角波，并通过滤波电路将其转换为正弦波。

2.幅度调节原理为了实现信号的幅度调节功能，我们需要使用一个可变电阻，将其与输出信号的放大电路相连。

通过调节可变电阻的阻值，可以改变放大电路的放大倍数，从而改变信号的幅度。

3.频率调节原理为了实现信号的频率调节功能，我们选择使用一个可变电容和一个可变电阻，将其与NE555芯片的外部电路相连。

通过调节可变电容和可变电阻的阻值，可以改变NE555芯片的工作频率，从而改变信号的频率。

四、设计方案1.正弦波产生方案通过NE555芯片产生可调节的方波信号，并通过一个电容和一个电阻的RC滤波电路，将方波转换为正弦波信号。

2.方波产生方案直接使用NE555芯片产生可调节的方波信号即可。

3.三角波产生方案通过两个NE555芯片，一个产生可调节的方波信号，另一个使用一个电容和一个电阻的RC滤波电路，将方波转换为三角波信号。

五、电路图设计设计的电路图如下所示：[在此插入电路图]六、实现效果与测试通过实际搭建电路，并连接相应的调节电位器，我们成功地实现了信号的幅度和频率调节功能。

在不同的调节范围内，我们可以得到稳定、满足要求的正弦波、方波和三角波信号。

七、总结通过本次设计，我们成功地实现了一个简易的函数信号发生器，具有可调节频率和幅度的功能。

DSP课程设计正弦信号发生器的设计(精)

太原理工大学 DSP课程设计设计题目：正弦信号发生器的设计班级：电信0801班姓名：凌天一、设计目的1、通过实验掌握DSP的软件开发过程2、学会运用汇编语言进行程序设计3、学会用CCS仿真模拟DSP芯片，通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。

二、设计原理本实验产生正弦波的方法是泰勒级数展开法。

泰勒级数展开法需要的存储单元少，具有稳定性好，算法简单，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。

求一个角度的正弦值取泰勒级数的前5项，得近似计算式：x3x5x7x9sin(x)=x-+-+3!5!7!9!2222xxxx =x1-1-1-1-(三、总体方案设计 2⨯3(4⨯5(6⨯7(8⨯9))))本实验是基于CCS开发环境的。

CCS是TI公司推出的为开发TMS320系列DSP 软件的集成开发环境，是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。

它提供了环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试、跟踪分析等环节，并把软、硬件开发工具集成在一起，使程序的编写、汇编、程序的软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行，从而加速软件开发进程。

通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。

总体思想是：正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相对应，可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值(在x轴取N个点进行逼近)。

整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成，相应的软件流程图如图。

四、设计内容1、设置在Family下选择C55xx，将看到所有C55xx的仿真驱动，包括软件仿真和硬件仿真；在Platform下选择Simulator，在Available Factory Boards中只显示软件仿真驱动，选中相应的驱动；双击C55xx Rev4.0 CPU Functional Simulator，可以在My System下看到所加入的驱动；点击Save & Quit，将保存设置退出Setup CCStudio v3.1并启动运行CCStudio。

实验九定制LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器

定制LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器
实验名称：利用定制好的LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器。

实验过程：
1：LPM_ROM的定制
图1 调用LPM_ROM
图2 LPM_ROM的参数设置
图3 加入初始化文件配置
2：LPM_ROM的仿真测试
图4 LPM_ROM仿真测试
3：波形分析
由图4可以看出，随着CLK的上升沿的出现，对应地址A的数据输出与初始化文件的数据完全吻合，实验得证。

再利用次模块完成一个简单的正弦信号发生器设计，该模块可以用来作为地址信号发生器（7位输出）和数据存储器（7位地址线，8位数据线），含有128个8位波形数据（一个正弦波形周期）。

4：正弦信号发生器的VHDL顶层设计
包括了对定制LPM_ROM时文件模块ROM78的例化调用。

图5 正弦信号发生器的VHDL描述
图6正弦信号发生器的仿真波形输出
5：波形分析
随着每个时钟上升沿的到来，输出端口将正弦波数据依次输出。

输出的数据与初始化配置文件相符。

6：观察RTL图
图7 正弦信号发生器的RTL电路图
分析：其中左边三个元件：加法器，寄存器构成7位计数器：其输出接右边ROM的地址输入端。

输出可接FPGA外的DAC，完成正弦波形输出。

实验结论：作为数据和程序的存储单位，ROM还有很多其他用处，如数字信号发生器的波形数据存储器，正弦信号发生器等。

正弦波信号发生器电压跟随器设计

正弦波信号发生器电压跟随器设计
设计一个正弦波信号发生器电压跟随器需要
确定电路拓扑：选择合适的电路拓扑，常用的拓扑包括运放反相放大器、非反相放大器或振荡器电路。

选择运放：选择一个合适的运放作为信号发生器电压跟随器的核心元件。

常用的运放包括通用运放放大器（Op-Amp）或运算放大器（OA）。

设计反馈电路：为了实现电压跟随功能，需要设计适当的反馈电路。

可以选择负反馈电路，如反相放大器或非反相放大器，以便输出电压与输入信号保持一致。

确定放大倍数：根据需求确定所需的电压放大倍数。

这取决于所需的输出电压幅度和输入信号的幅度。

选择合适的元件：根据设计要求选择合适的电阻、电容和其他元件。

确保它们的额定值能够满足电路的要求。

进行仿真和调试：使用电路仿真软件，如LTSpice或Multisim，对设计进行仿真。

检查输出波形是否为正弦波，并调整电路参数以满足要求。

PCB布局和制造：根据设计结果进行PCB布局，并制造电路板。

确保布局合理，减少信号干扰和噪声。

调试和测试：将制造好的电路连接到电源，并通过示波器检查输出波形是否符合要求。

根据需要进行调试，如调整电路参数或更换元件。

优化和改进：根据测试结果，对电路进行优化和改进。

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。

正弦信号发生器设计1

目录摘要1．系统方案选择与论证1.1正弦信号输出方案1.2信号调制方案2．系统的总体设计与实现2.1系统正弦信号发生器的设计2.1.1正弦信号的仿真和分析2.1.2其他信号的仿真和分析2.2系统调制模块的设计2.2.1调幅电路（AM）2.2.2调频电路（FM）2.2.3 PSK电路2.2.4 ASK电路3.总结4.附录正弦信号发生器（A题）摘要：本系统是以ICL8038集成芯片为核心器件，附加线性调制电路，滤波和积分放大电路等模块组成的一种正弦信号发生器，制作简单，功能多。

所得到的信号输出稳定度和线性度满足题目要求，在输出的正弦信号的幅度上可以实现1V～6V内任意可调，输出频率范围虽然没有达到题目所要求的1KHz～10MHz范围，的是我们实现了在1Hz～1MHz范围内任意可调。

本文主要介绍了正弦信号发生器的设计与其所具有的功能，实现了竞赛题目的基本部分和提高部分的一些功能要求。

系统的硬件分为六个模块，即正弦信号产生模块，AM调幅电路模块，FM调频电路模块，PSK电路模块，ASK电路模块，单片机控制器与键盘显示电路模块。

一、正弦信号输出方案分析与论证正弦信号的产生可以分为以下两种方法:其一，可用专用的芯片产生，如MAX038，ICL8038等。

使用MAX038芯片，设计简单，可以产生精度和稳定度高，且频率范围大的正弦信号。

其二，采用数字合成方案（DDS），DDA技术频率高、转换速度快、信号纯度高、相位可控、输出信号无电流脉冲叠加、输出平稳渡过且相位和保持连续变化。

其方案原理流程图如下：DDS原理框图从题目要求来看，要求设计的正弦信号发生器的精度和稳定度都很高。

MAX038专用信号发生芯片在现在的条件下不能进行设计和相关的仿真，DDS方案的复杂度和难度都非常大，因此不容易实现。

从各个方面的因素来考虑，并且根据现有条件和自身的实际情况，我们采用芯片产生的方法，用的是ICL8038芯片。

ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部组件就能产生从0.001Hz～1MHz 的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

正弦信号发生器方案设计

正弦信号发生器设计方案一、方案比较论证所有方案可按模拟式和数字式分为两大类模拟式：①利用电阻、电容、运放等传统器件搭建LC或RC正弦信号发生器。

通过改变电路中的元件的参数值来调节输出频率。

这种方式成本低廉，但由于采用大量分立器件，受其工作原理的限制频率稳定度较低（只有10-3量级）。

另外实现扩展功能中的各种调制等也比较麻烦，电路复杂，调试困难，精度差。

②采用专用信号发生芯片MAX038来实现正弦信号波形的输出。

是美信公司的低失真单片信号发生集成电路，内部电路完善，使用该器件能够产生精确的高频三角、锯齿、正弦及方波。

使用该芯片设计简单，但扩展功能电路部分实现起来和采用分立器件同样复杂，而且频率精度和稳度均难以达到要求。

③采用基于锁相环（PLL）技术或者非线性器件频率变换技术的频率合成器。

由晶体振荡器和锁相环组成的系统中，前者保证工作频率稳定度，后者完成输出频率的调整，但是这时输出频率只能是晶体谐振频率的整数倍。

故虽然频率稳定能达到要求却很难做到频率输出范围1KHZ—10MHZ和100HZ步进的要求。

数字式：①采用AD公司专用的DDS芯片AD9851合成FM和AM的载波，采用传统的模拟调制方式来实现AM调制和FM调制。

但该方案需要额外的模拟调制FM和AM的调制电路，且制作和调制电路都比较麻烦，还难免引入一定的干扰，而且此方案中的PSK调制也不容易实现。

②采用AD公司的AD9856作为调制芯片，是内含DDS的正交调制芯片，可以实现多进制的数字幅度调制，多进制的数字相位调制和多进制的数字幅度相位联合调制。

故AM 调制，PSK调、ASK调制都可以通过它实现但是AD9856不便于调频且控制复杂。

③利用微处理器和DAC实现DDS信号产生器。

微处理器能够实现DDS的电路结构，即实现相位累加器、波形的数据表、同时实现数字/模拟转换器的控制时序。

利用微处理器完成加法运算需要读取的数据进行运算，再把运算结果送到目标单元。

正弦波信号发生器制作

正弦波信号发生器制作一、原理及工作方式1.参照信号源：可以使用晶体振荡器作为参照信号源，晶体振荡器的频率非常稳定，精度高，可以提供准确的参照频率。

2.振荡器：振荡器可以根据参照信号源产生一个与之匹配的频率信号，一般使用的是集成电路中的RC振荡器或LC振荡器。

3.滤波器：在振荡器输出的信号中含有很多谐波成分，需要通过滤波器去掉非基波的频率成分，使输出信号更接近理想的正弦波。

4.放大器：滤波器输出的信号还需要一定的放大才能达到输出阻抗。

正弦波信号发生器的工作方式一般分为模拟和数字两种。

模拟方式主要是通过电路实现信号的生成和放大，传统的信号发生器属于这种方式。

数字方式则是采用数字电路和数字信号处理器来实现信号的生成，这种方式可以实现更高精度和更多功能的信号发生器。

二、制作过程下面是一种基于模拟方式的正弦波信号发生器的制作过程。

1.选择元件：根据所需的频率范围选择适当的振荡器和滤波器，通常可以选择集成电路中的RC振荡器和LC滤波器。

同时还需要选择一款合适的放大器来放大滤波器输出的信号。

2.连接电路：按照电路原理图将选定的元件连接起来，根据元件的引脚和功能进行正确的连线。

3.调试：连接完成后，对电路进行调试。

首先需要确认参照信号源是否正常工作，然后调节振荡器的频率，观察信号的变化。

接下来调整滤波器的频率，使输出信号更接近理想正弦波。

最后调整放大器的放大倍数，使输出信号达到所需的幅度。

三、功能扩展除了基本的频率、幅度和相位调节之外，正弦波信号发生器还可以通过增加其他功能模块来实现更多的功能。

比如：1.频率计：增加频率计模块，可以实时测量输出信号的频率。

2.相位偏移：增加相位调节模块，可以实现对输出信号的相位进行调整。

3.数字控制：使用数字信号处理器来实现对信号发生器的数字控制，可以通过软件界面实现更加便捷的操作和参数调节。

4.波形选择：增加多种波形输出的功能，可以输出正弦波、方波、三角波等多种波形，满足不同实验的需求。

制作一个正弦信号发生器的设计

制作一个正弦信号发生器的设计
一、正弦信号发生器的概念
正弦信号发生器是一种可以产生所需频率的正弦波信号的设备，可以
帮助开发者测量和分析频率特性，也可以用于相关系统的诊断。

正弦信号
发生器可以产生指定频率的正弦波形，以满足不同系统的需求。

它也可以
通过波形对比法进行精确的波形测量，用于分析电子系统特性。

（1）电路设计
正弦信号发生器的电路设计主要有两种：一种是基于模拟电路的设计，另一种是基于数字电路的设计。

（1）模拟电路
模拟电路设计采用的是电路模块，主要有振荡器、滤波器、缓冲器和
调制电路。

（a）振荡器
振荡器主要由振荡电路和调整元件组成，振荡器的作用是形成振荡的
正弦波，以满足信号发生器产生不同频率的要求。

（b）滤波器
滤波器的作用是滤除振荡器产生的额外噪声，以得到纯净的正弦信号。

（c）缓冲器
缓冲器的主要作用是将振荡器的正弦波输出，缓冲器的作用是减少信
号失真，使正弦波更加完美。

（d）调制电路
调制电路的作用是对信号发生器产生的正弦波进行调制，使其能够输出更加稳定的信号频率。

（2）数字电路
采用数字电路设计的正弦信号发生器。

简易正弦波信号发生器的设计

三. 预习要求
1. 复习RC正弦波振荡器及集成运算放大器设计放大器等相关知识。 2.根据设计任务要求，正确选择元器件参数及集成运算放大器型号。 3. 将设计好的电路在Multisim或EWB软件上进行仿真验证并修改。 4. 画出系统电路图，列出元器件清单。
四. 设计方案参考
由于本设计的正弦波信号发生器产生的频率不高，故选择桥式RC正弦波发生器非常合适。将该信号发生器产生的信号经过求和运算电路，即可实现该信号发生器输出幅值可调和直流偏移可调功能。
六. 思考题
1. 简述减小RC桥式正弦波信号发生器输出波形失真度的方法。 2. 集成运算放大器的转换速率参数指标SR对该正弦波发生器有何影响？ 3. 请在上述正弦波信号发生器电路的基础上，再增加输出方波、三角波信号的功能，并画出设计的电路图。 4. 若要进一步提高正弦波信号的输出频率范围，应采取什么措施？若要提高正弦波信号发生器的输出功率，应采取什么方法？
实验九简易正弦波信号发生器的设计
一、实验目的
1. 熟悉模拟电子电路的设计方法及步骤。 2. 掌握正弦波信号发生器的设计、安装及调试方法。 3. 加深对集成运算放大器的特性理解及应用。 4. 掌握模拟电子电路的测量技术及提高排查故障的能力。
二. 设计任务要求
要求利用集成运算放大器等元器件设计一简易的低频正弦波信号发生器，要求如下： 1. 输出正弦波信号的频率调节范围100Hz~1kHz。 2. 输出正弦波的幅值调节范围0~5VP-P（1kΩ负载）。 3. 输出直流电平设置范围-5V~+5V（1kΩ负载）。
Rw1 RC正弦波振荡器求和电路
Vo
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+V
Rw2

简易正弦信号发生器设计

简易正弦信号发生器设计
1.3 定制LPM元件
图3-43 设定为加法计数器
简易正弦信号发生器设计
1.4 完成顶层设计
图3-44 当前工程仿真波形输出
简易正弦信号发生器设计
1.4 完成顶层设计
图3-45利用In-System Memory Content Editor读取LPM_ROM中数据
EDA技术及其应用
0 : FF; 1 : FE; 2 : FC; 3 : F9; 4 : F5; …（数据略去） 3D : FC; 3E : FE; 3F : FF; END;
简易正弦信号发生器设计
1.2 定制初始化数据文件
1．建立.mif格式文件
【例3-2】 #include <stdio.h> #include "math.h" main() {int i;float s; for (i=0;i<1024; i++)
{ s = sin(atan(1)*8*i/1024); printf ("%d : %d;\n",i,(int)((s+1)*1023/2));
} } 把上述程序编译成程序后，可在DOS命令行下执行命令： romgen > sin_ rom. mif;
简易正弦信号发生器设计
1.2 定制初始化数据文件 2．建立.hex格式文件
EDA技术及其应用
简易正弦信号发生器设计
1.1 工作原理
图3-35 正弦信号发生器结构框图
简易正弦信号发生器设计
1.2 定制初始化数据文件 1．建立.mif格式文件
【例3-1】 WIDTH = 8; DEPTH = 64; ADDRESS_RADIX = HEX; DATA_RADIX = HEX; CONTENT BEGIN

六、简易正弦信号发生器

# # # # # #实验报告
一、实验目的
1、进一步熟悉Quartu sⅡ及LPM-ROM宏模块与FPGA硬件资源的使用方法。

2、掌握A/D转换器的功能和工作原理。

二、实验内容
设计一个正弦信号发生器，其ROM是8位数据线、8位地址线。

三、实验原理
对于输入的二进制代码，DAC对它的每一位按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。

计数器用来作为正弦波数据ROM的地址信号发生器，ROM中的数据将随地址数据的递增而输出波形数据，然后由DAC输出波形。

四、实验结果
图1 简易正弦信号发生器顶层电路设计图
图2 RTL图
图3 功能仿真图
图4 时序仿真图
图5 引脚锁定方案
五、分析与讨论
要生成.sof文件，时序、功能仿真都需要完成。

常用中英文
Digital 数字的Analog模拟的Converter 转换器Specify 指定
Memory initialization file 储存初始化文件。

正弦信号发生器的设计

正弦信号发生器的设计正弦信号是电子工程中非常常见的一种波形信号。

在很多应用场合中，为了满足一些特殊的输出要求，设计一个合适的正弦信号发生器是非常必要的。

本文将介绍如何设计一个简单的正弦信号发生器。

一、介绍正弦信号正弦信号是一种基本的周期信号，在数学和工程领域都有广泛的应用。

正弦信号的数学表达式为：y(t) = A*sin(ωt+φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为相位差。

正弦信号具有周期性和连续性，可以描述很多物理和电子现象，如机械振动、电磁波等。

在电子工程领域中，正弦信号可以用于通讯系统、音频系统、数码系统等各个方面。

如果需要设计一个正弦波信号发生器，一些基本要素必须要考虑。

这些要素包括输出幅度、输出频率、工作电源和电路稳定性。

以下是正弦信号发生器的设计方案：1.输出幅度要设计一个正弦信号发生器，首先要确定所需要的输出幅度范围。

对于数字信号处理器（DSP）的输出，其输出幅度通常在±1.0之间。

如果需要更大的输出幅度，可以通过放大引脚信号或者使用外部放大器实现。

2.输出频率输出频率可以由外部时钟或者基准晶振决定。

如果想要实现可调节的输出频率，可以在电路中使用像50-100MHz这样的精准低噪声晶振。

可以根据应用需求选择不同的晶振和滤波器电路。

3.工作电源正弦波信号发生器的工作电源应该保证稳定性和可靠性。

在低频和中频应用中，标准稳压器可以提供足够的电源稳定性；在高频应用中，需要使用低噪声电源或者瞬态响应较好的电源来保证信号质量。

4.电路稳定性正弦波信号发生器的电路必须要保证稳定性。

这可以通过使用负反馈电路、保持简单电路结构和使用稳定的输出功率等方法来实现。

此外，振荡器的端部是一个有驱动能力的阻抗，因此需要使用与振荡器相匹配的驱动设计。

下面是一个简单的正弦波信号发生器电路图：在图中，U1是一个晶体管振荡器，C4和L2是功率扩大电路，R1和R2是反馈电路，C1和C2是用于稳定电路的滤波电容，C3则被用来过滤高频噪声。

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：12f RCπ=（7-1）起振的幅值条件：11f 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212Z 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212Z 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。

简易正弦信号发生器的设计实验报告

EDA实验报告书ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF(EN='1') THEN Q1<=Q1+1;END IF;END IF;END PROCESS;AR<=Q1;u1: ROM1 PORT MAP(address=>Q1,q => Q,inclock=>CLK);END;仿真波形图实验结果问题讨论1.总结宏功能模块的应用环境，可实现哪些设计？LPM 是参数可设置模块库Library of Parameterized Modules 的英语缩写，Altera 提供的可参数化宏功能模块和LPM 函数均基于Altera 器件的结构做了优化设计。

在许多实用情况中，必须使用宏功能模块才可以使用一些Altera 特定器件的硬件功能。

例如各类片上存储器、DSP 模块、LVDS 驱动器、嵌入式PLL 以及SERDES 和DDIO 电路模块等等。

这些可以以图形或硬件描述语言模块形式方便调用的宏功能块，使得基于EDA 技术的电子设计的效率和可靠性有了很大的提高LPM可实现基于LPM的流水线的累加器的设计，逻辑数据采样电路设计，简易正弦信号发生器的设计等。

2.设计一个方波生成器。

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY SQUARE ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT INTEGER RANGE 0 TO 255);END ENTITY;。

正弦波信号发生器设计(课设)

课程设计I(论文)说明书(正弦波信号发生器设计)2010年1月19日摘要正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。

本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。

以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。

Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。

正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。

测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。

关键词：正弦波方波 op07 555定时器目录引言 (2)1 发生器系统设计 (2)1.1系统设计目标 (2)1.2 总体设计 (2)1.3具体参数设计 (4)2 发生器系统的仿真论证 (4)3 系统硬件的制作 (4)4 系统调试 (5)5 结论 (5)参考文献 (6)附录 (7)1引言正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。

本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。

在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。

1、发生器系统的设计1.1发生器系统的设计目标设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下：1）频率范围100Hz-1KHz ； 2）输出电压p p V ->1V ；3）波形特性：非线性失真~γ<5%。

1.2总体设计（1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网络组成。

2图1.1正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1；φa+φb=±2nπ；A=X。

/Xid; F=Xf/X。

；正弦波振荡电路必须有基本放大电路，本设计以op07芯片作为其基本放大电路。

基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。

反馈网络中两个反向二极管起到稳压的作用。

振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定的。

一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含一个具有选频特性的选频网络。

简易正弦信号发生器设计.

该电路性价比高，用很便宜的几个元件在很宽的频段内，实现频率连续可调。

移相式正弦波发生器是由RC超前或滞后移相反馈网络和反向放大器组成，常用于产生低频正弦信号。

RC 与运放构成的反馈网络包含180°相移，与负反馈放大器正好在该频率上构成正反馈，满足振荡的相位平衡条件，同时使放大器闭环增益大于1，即满足振荡的振幅平衡条件，就能在输出端得到正弦波振荡信号。

关键词：移相式正弦波发生器；频率可调；正反馈Abstract:Phase-shifted sine wave generator circuit, the frequency stability through the actual test of 0.002%. The circuit cost-effective, very cheap with a few components in a very wide frequency band, to achieve continuous adjustable frequency. Phase-shifted sine wave generator is composed of RC lead or lag phase-shifted feedback network and reverse amplifier, commonly used to generate low-frequency sinusoidal signal. The feedback network composed of RC and op amp consists of 180 °phase shift, and the negative feedback amplifier forms the positive feedback exactly at the frequency, which satisfies the phase balance condition of oscillation, and makes the amplifier closed-loop gain greater than 1, which satisfies the oscillation amplitude balance condition. A sine wave oscillation signal can be obtained at the output terminal.Key words: Phase - shifted sine wave generator; Frequency adjustable; Positive feedback目录任务书 (I)中文摘要 (IV)英文摘要 (V)1. 绪论 (1)2. MULTISIM软件介绍 (1)3. 设计要求 (2)3.1设计要求 (2)3.2技术指标 (2)4. 方案设计与论证 (2)4.1设计思想 (2)4.2总体方案 (3)5. 设计原理及电路图 (3)5.1设计原理 (3)5.2仿真电路图 (5)6. 软件仿真与硬件调试 (5)6.1软件仿真 (5)6.2硬件调试 (7)7. 收获与体会 (8)8. 参考文献 (9)9. 附录：实物图 (10)1 绪论正弦信号源在实验室和电子工程设计中有着十分重要的作用，正弦信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。

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课程设计(论文)题目简易正弦信号发生器设计学院名称电气工程学院指导教师职称班级学号学生姓名2016年 10 月 10 日南华大学课程设计（论文）任务书学院：电气工程学院题目：简易正弦信号发生器设计起止时间：2016年9月10日至2016年10月10日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016 年10 月10 日工业出版社,2011, 6.[5] 陈尚松,雷加,郭庆.电子测量与仪器[M].北京：电子工业出版社，2005：108～1264．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容2016.9.10～2016.9.17 系统方案设计12016.9.18～2016.9.24 利用Multisim等软件进行仿真设计22016.9.25～2016.9.30 实物调试和测量，排除故障，分析实验结果32016.10.8～2016.10.10 整理设计报告4指导教师宁志刚日期：2016年9 月14日摘要：移相式正弦波发生器电路，其频率稳定度通过实际测试为0.002%。

该电路性价比高，用很便宜的几个元件在很宽的频段内，实现频率连续可调。

移相式正弦波发生器是由RC超前或滞后移相反馈网络和反向放大器组成，常用于产生低频正弦信号。

按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器;按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器(即信号源)、标准信号发生器(输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下)和功率信号发生器(输出功率达数十毫瓦以上);按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。

正弦信号是一种频率成分最为单一的常见信号源，任何复杂信号(例如声音信号)都可以通过傅里叶变换分解为许多频率不同、幅度不等的正弦信号的叠加，它的应用领域很广范。

正弦信号发生器广泛地应用在电子技术试验、自动控制系统和通信、仪器仪表、控制等领域的信号处理系统中及其他机械、电声、水声及生物等科研领域。

2 Multisim软件介绍Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。

作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim是一个完整的集成化设计环境。

Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。

学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。

Multisim软件特点：(1)直观的图形界面(2)丰富的元器件库(3)丰富的测试仪器(4)完备的分析手段(5)强大的仿真能力Multisim整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

Multisim既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能。

仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。

3 设计要求3.1 设计要求（1）采用分立元件或者集成元件模块完成简易正弦信号发生器原理图设计（2）完成原理图仿真(可选用Multisim)（3）完成实物制作3.2 技术指标输入直流电压：E=±15V输出正弦波最大峰-峰值：Vpp=14V～20V输出正弦波频率：0.7Hz～7kHz连续可调输出正弦波峰-峰值可调4 方案设计与论证4.1 设计思想放大电路反馈网络选频网络稳幅电路正弦波图4.1 正弦波发生器设计框图图4.2 正弦波振荡电路示意图4.2 总体方案方案一：RC移相式振荡器产生正弦波，它具有电路简单，经济方便等优点。

在加入电位器的情况下能够实现频率连续可调，输出幅值可调，且稳定性较高。

其振荡频率是=1/2π6RC。

方案二：RC串并联文氏桥振荡电路产生正弦波，它的电路振荡频率为=1/2πRC；起振条件是||3；电路特点：能连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，振荡波西米稳定不失真。

方案三：双T选频网络振荡电路，电路的振荡频率=1/5RC,起振条件是R/2，|A|3;电路特点是：频率特性好，调频比较困难，适于产生单一频率的振荡。

5 设计原理及电路图5.1 设计原理产生正弦波自激振荡的平衡条件：实质上，只要电路中的反馈是正反馈，相位平衡条件就一定满足，这是由电路结构决定的，而幅度平衡条件则是由电路参数决定的，当环路增益AF=1时，电路产生等幅振荡；AF1时，产生减幅振荡；AF1时，电路产生增幅振荡。

选频特性：在振荡电路中，当放大电路或正反馈网络具有选频特性时，电路才能输出所需频率的正弦信号。

即在电路的选频特性作用下，只有频率为的正弦信号才能满足振荡条件。

稳幅措施：如果振荡电路满足起振条件，在接通直流电源后，它的输出信号将随时间的推移逐渐增大。

当输出信号幅值达到一定程度后，放大环节的非线性器件接近甚至进入饱和或截止区，这时放大电路的增益A将会逐渐下降，直到满足平衡条件AF=1，输出辛哈将不会再增大，从而形成等幅振荡。

这就是放大电路中的非线性器件稳幅的原理。

由于放大电路进入非线性区后，信号幅度才能稳定，所以输出信号必然会产生非线性失真（削波）。

为了改善输出信号的非线性失真，常常在放大电路中设置非线性负反馈网络（如，半导体二极管等），使放大电路未进入非线性区时，电路满足幅度平衡条件（AF = 1），维持等幅振荡输出。

这是一种比较好的稳幅措施。

图5.1 稳幅非线性负反馈网络正弦波信号发生器的分析方法：（1）检查电路的组成，检查电路是否同时具备放大、反馈、选频和稳幅环节。

（2）分析放大电路是否能正常工作对分立元件电路，首先估计放大电路静态工作点是否合适，其次分析交流通路是否能正常传递信号，对集成运放检查输入端是否有直流通路。

（3）分析电路自激振荡的条件是，首先判断相位条件，其次是判断幅度条件。

相位条件的判别就是判别电路中的反馈是否是正反馈。

具体方法是从振荡电路的输出寻找反馈网络，在反馈网络的输出与基本放大电路的输入端处断开反馈环，在断开处给放大电路施加一假想的信号，用瞬时法判别反馈极性。

若反馈为正反馈，电路满足相位条件，有可能产生振荡，否则不会产生振荡。

幅度条件的判别是计算环路增益AF的大小。

若AF1不能振荡；AF=1能产生等幅振荡；AF1产生增幅振荡（起振条件）。

估算振荡频率：振动器的大小取决于选频网络的参数。

在放大电路中，为了改善电路性能，通常引入负反馈（中频区）。

当电路附加相移（高频区或低频区）改变了反馈信号的极性时，电路中的负反馈就会变成正反馈。

此时，若反馈环路增益满足一定条件，电路就会产生自激振荡。

这是有害的，应当消除。

在振荡电路中，人为地引入正反馈，并使反馈环路增益满足一定的条件，那么，电路在没有外部激励的情况下会产生输出信号，即产生自激振荡。

无论在放大电路还是在振荡电路中，自激振荡的本质是相同的。

即振荡时电路中的反馈一定是正反馈，并且反馈环路增益必须满足一定的条件。

5.2 仿真电路图图5.2 正弦波发生器电路图正弦波信号发生器一般由放大电路、正反馈电路、选频网络和稳幅环节组成。

其中选频网络既可以包含在放大电路内，也可以包含在正反馈网络中。

稳幅环节一般由放大电路电路中的非线性元件或增加非线性负反馈网络实现。