低频函数信号发生器的设计

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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。

基于TLC5620的低频函数信号发生器设计

要占用较多的端口资源。为此．本文介绍了一种利用５单片机来控制ＴＣ６０片以产生各种函１Ｌ５２芯
ＬＯＡＤ
ＬＤＡＣ
图１ＴＣ６０工作时序Ｌ５２的
２低频函数信号发生器设计
基于ＴＪ５２的低频函数信号发生器具有如Ｉ６０Ｃ
本设计采用Ｐ．～２７２Ｐ．来分别连接ＴＣ６０４Ｌ５２的
（一路均具有两级缓冲器，即输人锁存器和ＤＣ每Ａ
锁存器１、一个输出量程开关、一个８ＤＣ电路位Ａ
以及一个电压输出电路。ＴＣ６０Ｌ５２采用单电源供
电。数模转换后的电压幅度可编程调节。器件采
ｆ）可通过３Ｅ数码管显示信号频率；４个ＬＤ
ＣＬＫ
各种所需要的波形。但是。这些模拟方法得到的信号频率往往不是很稳定。且低频时ＲＣ的体积
很大，对实现系统的微型化不利。随着目前直接
ＤＡｒｒＡ
１Ａ０ＲＧＤ７Ｄ６Ｄ５］４Ｄ３Ｄ２Ｄ１ＸＸＮＸＸＸＸ３ＸＸＸ
信号发生器的一种设计方法。利用该方案产生的波形包括正弦波、矩形波、三角波。而且频
率可调，当选择的波形是矩形波和三角波时，还可调节占空比。因而可满足ＰＷＭ波形控制的
需要

低频函数信号发生器的项目设计实验报告

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的要求，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、模数结合的实现方案等。

数字电路的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。

这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的时序处理等。

其信号频率的高低，是通过改变D/A转换器输入数字量的速率来实现的。

数字电路的实现方案在信号频率较低时，具有较好的波形质量。

随着信号频率的提高，需要提高数字量输入的速率，或减少波形点数。

波形点数的减少，将直接影响函数信号波形的质量，而数字量输入速率的提高也是有限的。

因此，该方案比较适合低频信号，而较难产生高频（如>1MHz）信号。

模数结合的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的频率和幅度。

单片机设计多功能低频函数信号发生器

51单片机设计多功能低频函数信号发生器应用89S52单片机和DAC0832进展低频函数信号发生器的设计。

本设计能产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。

这里着重介绍正弦波和锯齿波的生成原理。

ADC0832的介绍：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。

与微处理器完全兼容。

这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。

D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC存放器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

D0~D7：八位数据输入端ILE：数据允许锁存信号/CS：输入存放器选择信号/WR1：输入存放器选择信号/XFER：数据传送信号/WR2：DAC存放器的写通选择信号Vref：基准电源输入端Rfb：反响信号输入端Iout1: 电流输出1Iout2: 电流输出2Vcc: 电源输入端AGND: 模拟地DGND: 数字地DAC0832构造：D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否那么锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线〔选通数据锁存器〕，低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲〔脉宽应大于500ns〕有效。

由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲〔脉宽应大于500ns〕有效；WR2：DAC存放器选通输入线，负脉冲〔脉宽应大于500ns〕有效。

由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC存放器的输出随存放器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC存放器并开始D/A转换。

IOUT1：电流输出端1，其值随DAC存放器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反响信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地DAC0832的工作方式：根据对DAC0832的数据锁存器和DAC存放器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。

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。

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。

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低频信号发生器是一种能够产生低频电信号的设备，广泛应用于电子、通信、声学等领域的实验、测试和调试中。

在设计低频信号发生器时，基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的原理，可以有效地生成稳定、精确的低频信号。

DDS基本原理：DDS是一种采用数字技术直接产生波形信号的技术，其基本原理是利用数字计算机和其它逻辑电路将高稳定度的时钟信号分频，通过DAC（数字模拟转换器）输出相应的模拟信号。

具体步骤如下：1.频率和相位累加器：DDS中的关键元件是频率和相位累加器。

频率累加器根据输入的控制字频率，以固定的速度递增或递减，并产生一个周期范围内的数字相位输出。

相位累加器则将相位信息输出给DAC。

2.正弦波表：DDS中会预先存储一个周期范围内的正弦波表。

相位输出经过插值之后，会得到一个数值，然后该数值通过正弦波表查表，得到该相位上的正弦波取样值。

3.插值滤波器：DDS通常采用插值滤波器对正弦波表输出进行低通滤波，以去除高频噪声成分。

1.选择合适的时钟源和DDS芯片：首先需要选择一个高稳定度的时钟源，如TCXO（温度补偿型晶体振荡器）。

然后选择合适的DDS芯片，如AD9850或AD9833，这些芯片已经有成熟的设计方案和丰富的技术资料。

2.建立控制电路：根据DDS芯片的规格书和应用电路设计指南，使用微控制器或PLC实现控制电路。

该电路应能够控制频率、相位和幅度等参数，并能与外部设备进行交互。

3.数字信号处理：在设计中，需要进行一系列的数字信号处理，包括频率累加器和相位累加器的递增或递减实现，正弦波表查表的插值运算，以及插值滤波器的设计和滤波处理等。

4.输出电路设计：输出电路应采用高精度DAC进行数字模拟转换，并根据设计要求进行滤波和放大等处理，以产生稳定、精确的低频信号。

5.整体系统测试与调试：完成设计后，需要对整个系统进行全面测试和调试，包括频率范围测试、频率精度测试、稳定度测试、波形畸变测试等。

低频信号发生器设计报告

低频信号发生器设计报告一.设计要求（一）设计题目要求1．分析电路的功能并设计电路的单元电路2．查找图中相应元件的参数，找出国内外对应元件的型号3．用EWB或Multisim软件进行电路仿真，打印仿真原理图和仿真结果4．用A3图纸绘出系统电路原理图（二）其他要求1．必须独立完成设计课题2．合理选用元器件3．要求有目录、参考资料、结语4．论文页数不少于20页二.设计的作用、目的（一）设计的作用低频信号发生器是电子测量中不可缺少的设备之一。

完成一个低频信号发生器的设计，可以达到对模拟电路知识较全面的运用和掌握。

（二）设计的目的电子电路设计及制作课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：1．进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2．基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3．熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

信号输出电路三.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(晶体管（transistor ）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。

开关速度可以非常快）为核心元件，加RC （文氏桥或移相式）或变压器反LC （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。

正弦信号发生电路稳幅电路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。

低频函数信号发生器_

信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:低频函数信号发生器的设计专业: 通信技术班级: 通技06-2 学号:姓名:指导教师:二ΟΟ八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书目录摘要 0第1章方案设计 (1)设计任务 (1)方案选择 (1)第2章电路设计 (3)方波—三角波产生电路 (3)比较器电路原理 (3)积分电路原理 (4)参数计算与元件选择 (7)三角波—正弦波转换电路 (8)差分放大器电路原理 (8)参数计算与元件选择 (9)第3章电路安装与调试技术 (11)方波—三角波发生器的装调 (11)三角波—正弦波变换电路的装调 (11)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录三角波—方波—正弦波函数发生器 (15)摘要在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其它仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。

信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

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。

本设计是信号发生器的设计，主要由比较器、积分器、差分放大器构成，它能产生频率范围为1Hz~10Hz，10Hz~100Hz的各种波形，其中方波Vp-p≤24V；三角波Vp-p=8V；正弦波Vp-p>1V；波形特性：方波tr<30μs；三角波非线性失真系数 <2%；正弦波非线性失真γ<5%。

关键词方波；正弦波；三角波；函数发生器第1章方案设计设计任务在无线电通信、测量、自动控制等技术领域中广泛应用着各种类型的信号发生器，最常用的有正弦波信号发生器、方波信号发生器、三角波发生器。

随着集成技术的发展，集成电路在波形发生器电路中已被广泛采用，并且已制造出了能同时产生正弦波、方波、三角波专用集成电路。

低频信号发生器使用方法低频信号发生器设计要领及参数低频信号发生器与高频信号发生器的区别

低频信号发生器使用方法低频信号发生器设计要领及参数低频信号发生器与高频信号发生器的区别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。

1低频信号发生器使用方法（1）使用前的准各工作接通仪器的电源之前，应先检查电源电压是否正常，电源线及电源插头是否完好无损，通电前将输出细调电位器旋至最小，然后接通电源，打开XD1型低频信号发生器的开关。

（2）频率的调节，包括频段的选择和频率细调。

①频段的选择，根据所需要的频段（即频率范围）可通过按面板上的琴键开关，来选择所需要的频率。

例如，需要输出信号的频率为6200Hz，该频率在1～10kHz的频段，故应按下10kHz的按键（从左向右第五个键）。

②频率细调，在频段按键的上方，有三个频率细调旋钮，1～10旋钮为整数，0.1～0.9旋钮为领先位小数，0.01～0.10旋钮为第二位小数。

选择频率时，信号频率的前三位有效数字由这三个旋钮来确定。

例如，需要信号的频率为3550Hz，则频段选择按下10kHz按键后，应将三个细调旋钮分别旋转到3、0.5、0.05的位置。

（3）输出电压的调节，XD1型低频信号发生器设有电压输出和功率输出两组端钮，这两组输出共用一个输出衰减旋钮，可做10dB／步的衰减。

但需要注意，在同一衰减位置上，电压与功率的衰减分贝数是不相同的，面板上已用不同的颜色区别表示。

输出细调是由同一电位器连续调节的，这两个旋钮适当配合便可在输出端上得到所需的信号输出幅度。

调节时，首先将负载接在电压输出端钮上，然后调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，即可得到所需要的电压幅度信号。

输出信号电压的大小可从电压表上读出，然后除以衰减倍数就是实际输出电压值。

（4）电压级的使用，从电压级可以得到较好的非线性失真系数（＜0.1％）、较小的输出电压（200μV）和较好的信噪比。

电压级最大可输出5V电压，其输出阻抗是随输出衰减的分贝数的变化而变化的。

低频函数信号发生器的设计

摘要：信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。

目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。

所以本设计使用的是AT89c51单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波，波形的频率可用程序控制改变。

在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。

本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

关键词：信号发生器；单片机；波形调整目录第1 章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)第2章低频信号发生器的方案研究 (2)2.1 总体方案论证与设计 (2)2.2模块结构划分 (2)第3 章硬件电路的设计 (3)3.1 基本原理 (3)3.2各模块具体设计 (4)3.2.1 AT89C51单片机介绍 (4)3.2.2 D/A转换电路的设计 (6)第4 章软件设计 (8)4.1 软件总体设计 (8)4.2 程序流程图 (9)4.2.1 主函数流程图 (9)4.2.2 键盘扫描程序 (9)4.3 仿真过程 (15)结论 (18)参考文献 (18)第 1 章绪论1.1 课题背景随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。

尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。

现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。

当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展。

在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。

而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。

BEST-低频函数信号发生器的设计解读

低频函数信号发生器的设计一、设计任务设计一个低频函数信号发生器。

二、设计要求1.同时输出三种波形：方波、三角波、正弦波2.频率范围：10 Hz ~10 kHz ；3.频率稳定度：日310-≤∆o f f ； 4.频率控制方式：（a ）通过改变RC 时间常数控制频率（手控方式）；（b ）通过改变控制电压U 1实现压控频率（即VCF ），常用于自控方式。

即)U (f f 1=（U 1=1~10V ），为确保良好的控制特性，可分三段控制： ① 10 Hz ~100 Hz ② 100 Hz ~1 kHz ③ 1 kHz ~10 kHz5.波形精度：①方波上升时间和下降时间均应小于2s μ【如图8-1 (a)】； ②三角波线性度：%1U omδ【如图8-1 (b)】； ③正弦波谐波失真度：∑=n2i 2iU /U 1<2%（U 1为基波有效值，U i为各次谐波有效值）。

6.输出方式：（a ）作电压源输出时，要求：① 输出电压幅度连续可调，最大输出电压（峰峰值）不小于20V ； ② 当R L =100Ω~1K Ω时，输出电压相对变化率%1U U oo∆ (即要求Ω<1.1o R )。

（b ）作电流源输出时，要求：① 输出电流连续可调，最大输出电流（峰峰值）不小于200 am ； ② 当R L =0~90Ω时，输出电流相对变化率%1<∆ooI I (即要求Ω>k Ro9)。

（c ）作功率输出时，要求最大输出功率W P o 1max ≥（R L =50Ω时）。

7.具有输出过载保护功能当因R L 过小而使I O > 400 mA (峰-峰值)时，输出三极管自动限流，以免损坏电路元器件。

8.采用数字频率显示方式。

图8-1 方波、三角波的技术指标三、方案讨论根据实验任务的要求，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、模数结合的实现方案等。

7.低频函数信号发生器的设计与PSPICE仿真

低频函数信号发生器的设计与PSPICE 仿真蔡忠法按照下列条件和要求设计一个低频信号发生器：(1) 同时输出方波、三角波、正弦波三种波形。

(2) 频率范围为10Hz~10kHz ，能够以手控方式改变频率。

(3) 为了保证良好的控制特性，可分三段控制：①10Hz~100Hz ，②100Hz~1kHz ，③1kHz~10kHz 。

(4) 方波的输出幅值≥5V ，三角波的输出幅值为5V ，正弦波的输出幅值＞3V 。

一、理论设计方波三角波发生电路采用由积分器与滞回比较器组成的电路，如图1所示。

电路中，V REF1是对称调节点，V REF2是零位调节点，当V REF1和V REF2都接地时的输出波形如2所示。

通过分析，可以得到：图1 方波三角波发生电路图2 方波三角波发生电路波形三角波的输出幅值为Z om V R R V 431 方波的输出幅值为V 7.012+==Z Z om V V V三角波和方波的频率为3441R R RC f ⋅=，式中R 由R 1与R w1串联而成，C 取C 1、C 2或C 3。

根据设计要求，稳压管D z1、D z2应取稳压值在5V 以上的稳压管，仿真时用D1N750（稳压值为4.7V ），则方波的输出幅值为V Z =5.4V 。

取R 3=20 k Ω，R 4=21.6 k Ω（R 4可由一个20 k Ω的固定电阻与一个2 k Ω的可变电阻串联而成），则三角波的输出幅值为5V 。

C 1取0.1µF ，对应于10Hz~100Hz 的频率，C 2取0.01µF ，对应于100Hz~1kHz 的频率，C 3取0.001µF ，对应于1kHz~10kHz 的频率，则Ω=⋅=k 274134max min R R C f R Ω=⋅=k 2704134min max R R C f R 取R 1=20 k Ω，R w1=300 k Ω即可。

R 2、R 5为集成运放的平衡补偿电阻，取R 2=20 k Ω，R 5=10 k Ω。

低频信号发生器设计正文

前言科技的日新月异和电子化产品的日益普及，电子产品的体积和规模与上个世纪相比变化巨大。

各种复杂电路不断涌现，体积不断缩小，产品更新的速度不断加快。

这些新的变化使得电路的设计工作变得复杂和繁重。

如果在电子产品设计时仍然使用常规的人工方法，则需要耗费大量的人力和财力。

电子设计自动化（Electronic Design Automatic，简称EDA）的优越之处在这里得到体现，于是快速发展，计算机电子技术的发展大大减轻了人工的设计压力，同时缩短了设计开发时间，是电子开发人员必须掌握的技术。

本次设计中应用的Multisim软件是目前高校中应用最高的仿真软件之一。

它强大的功能和友好的界面、形象的“虚拟仪表”，使它成为目前使用最方便的、最直观的仿真软件之一。

Protel软件是Protel公司（也就是现在的Altium公司）开发的用于电子线路开发的软件。

它的功能十分强大，具有电路原理图设计和电路印刷板图设计的功能。

Protel 99 SE是Protel Technolog公司1999年推出的功能强大的EDA综合设计环境。

本次设计主要使通过对低频信号发生器的计算机仿真设计研究，初步掌握电路分析、仿真以及印刷电路板图的过程与步骤。

此次设计的低频信号发生器的计算机仿真设计研究，主要分为以下几个部分：1．低频信号发生器的电路分析2．Multisim 9和Protel99 SE软件介绍以及两个软件的联合3．低频信号发生器的仿真和PCB制板第1部分概述1.1 简介凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。

当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。

当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。

低频信号发生器设计

低频信号发生器设计报告姓名:学号:学院:、设计任务设计一个低频信号发生器要求：1、正弦波、方波、矩形波、三角波、锯齿波可选，占空比可调2、幅度10mv~ 1v可调3、频率1kHz〜3kHz可调二、方案选择1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。

2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。

3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~ 300KHz。

因此，选择方案三(上述方案均来自于网上的论文)三、元、器件参数选择图3.1低频信号设计电路图1、电源的选择由8038特性可知，8038的工作电压在-5V~ -15V之间，所以可以选择我们之前做的电源进行提供工作环境。

即工作电压选择10V。

2、R s与R12的选择当R5与R12相等时，输出三角波；Rs与R12不相等时，输出锯齿波由8038A说明书得，|=空兰」VccR1+ R2R A 5R A由说明书得1uA |A 1mA得-10-6R A1010 R A10RA=RB=5.7K所以，取Rs=R12=1K，Rv3=4.7K3、电容的选取1V B -V A （V -V ）,即V c 在V A ，V B 之间变化,31 t 由 V c I c d .得C o当电容充电时充电时电流I c =1 当电容放电时电流I c =2I B - l A 因此，% €心护）20（计算公式来自于实验指导书中）4、分压器件RV4的选择为了使输出电压幅值可以进行调节，我在信号的输出端加上一个滑动变阻器进行分压调节，该滑动变阻器可以自由选取，只要能起到分压作用就行，在这里我们选择 1k 的。

多功能低频函数信号发生器的设计

多功能低频函数信号发生器的设计一、设计任务与要求1、设计任务设计一能产生正弦波、方波、三角波的多功能低频函数信号发生器。

2、基本要求（1）可同时输出正弦波、方波、三角波。

（2）信号频率：10Hz ~ 10KHz 。

（3）频率稳定度：Δf ／f ＜ 10-3／日.（4）频率控制方式:通过改变RC 时间常数控制频率(手动方式);通过改变控制电压Vi 实现压控频率,(自动控制方式)。

f=Ψ（Vi ），Vi=1~10V 。

（5）波形精度：方波：如图2-4-1，上升沿和下降沿t r 、t f 时间均应小于2us 。

三角波：如图2-4-2，线性度δ／Vom ＜ 2%。

正弦波：谐波失真度图2-4-1 波形精度测量示意图（b ）三角波（a ）方波波（V1为基波有效值，Vi 为各次谐波有效值）（6）输出方式：①作电压源输出时，要求：输出幅度连续可调，最大输出电压的峰峰值不小于20V 。

当RL=100Ω~1K Ω时，输出电压相对变化率ΔV0／V0 ＜ 1%（即要求r0＜1.1Ω）。

②作功率输出时，要求：最大输出功率大于1W 。

③作电流源输出时，要求：输出电流连续可调，最大输出电流的峰峰值不小于200mA 。

%2122<∑=V V Ni i当RL=0Ω~90Ω时，输出电流相对变化率ΔI0／I0 ＜ 1%（即要求r0＞ 9K Ω）。

（7）具有输出过载保护功能当因RL 过小而使I0＞400mA （峰峰值），输出晶体管自动限流，以免进一步损坏元件。

二、基本工作原理1、波形发生部分（1）方案1方波正弦波三角波图 2-4-2 波形发生方案1先产生三角波-方波，再将三角波变换为正弦波。

其原理框图如图2-4-2所示。

（2）方案2先产生正弦波，然后由比较器产生方波，再将方波通过积分器变换三角波。

其原理框图如图2-4-3所示。

图2-4-3 波形发生方案22、输出方式（1）用作电压源输出和功率输出时，采用电压串联负反馈，如图2-4-4所示。

低频信号发生器设计报告

完成一个低频信号发生器的设计，可以达到对模拟电路知识较全面的运用和掌握。

（二）设计的目的电子电路设计及制作课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，信号输出电路通过该教学环节，要求达到以下目的：1．进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2．基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3．熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

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稳幅部分正弦信号发生电路稳幅电路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(晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。

开关速度可以非常快）为核心元件，加RC（文氏桥或移相式）或变压器反LC（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。