高频精密函数波形发生器设计
智能高频精密函数波形发生器的设计
文章编号 ： ０ — ２５ ２０ ）３ ０２ — ２ １ ８ ８４ （０６ ０ — ０ ３ ０ ０
智能高频精密 函数 波形发生器 的设计
彭德迟
（ 黄石理工学院国际学院， 湖北 黄石 ４ ５０ ） ３０３
摘 要： 介绍一种单片机集成电路 Ｍ Ｘ３ 设计的智能信号发生器。 Ａ ０８ 该仪器电路结构简单， 电路产／￣信 － ｖ
收稿 日期 ：０５—１ ０ ２０ ２— ５ 作者简介 ： 彭德迟 （９２ １６一 ）男 ， 大冶人 ， ， 湖北 高级工程师 ， 博士生 。
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图 １ 数 字 频 率 合 成 的 波形 产 生 器
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１ 电 路 结 构
本设计 中采用 功 能强 大 的 大规 模数 字 频 率合 成 器 Ｍ １５ ５ Ｃ ４ １１和多波 形宽频 率 范 围信号 发 生 器
图 １是 一 种 数 字 频 率 合 成 的 波 形 产 生 器 。 ＭＡ ０ ８是一 个精 密 高 频 波形 产生 器 。它 能产 生 Ｘ３ 频 率 高 达 ２ ＭＨ ０ ｚ的 正 弦 波 、 角 波 、 波 等脉 冲 三 方
信 号 ，其 压控 振荡 器 的频 率分 粗调 和细 调两层 控
号好 ， 并能实现测量 ， 自检 ， 数据处理等多种功能 。
关键词 ： 智能仪器； 单片机； 试系统 测
高频精密函数波形发生器
摘要主要设计思想是运用单片机控制MAX038产生多种波形，这些波形包括正弦波、三角波、方波等。
基于MAX038函数发生器运行可靠，操作方便，因此本文采用单片机做为核心控制芯片，采用MAX038作为多波形产生芯片。
本设计通过4*4矩阵键盘选择需要输出地波形、频率和幅值，MAX038配上外围电路就能输出所需的波形。
虽然从理论上可以算出输出信号的频率，但由于模拟开关的使用以及非线性误差等因素的影响，算得的频率不是很准确，因此本文将MAX038的同步输出作为频率计的输入，由单片机完成自动频率检测，实时测出其频率，已形成一个控制反馈，从而保证输出波形的精度能够满足设计的指标。
函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生所需的波形。
图形点阵液晶显示器CA12864B显示输出波形的种类、频率和幅值。
单片机的应用也非常广泛，它将逐渐成为电子技术及自动化专业必须掌握的技术之一，c语言以然已成为了单片机控制系统软件的主要工具，与汇编语言相比，在其功能、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。
关键词 MAX038 函数波形发生器单片机89C51 显示器开关目录目录.................................................................................................................... - 1 -一、引言...................................................................................................... - 2 -二、概述...................................................................................................... - 2 -三、系统概述和设计方案.................................................................................. - 2 -1论文的内容和组织............................................................................................. - 2 -2方案选择............................................................................................................. - 3 -3信号发生芯片选择............................................................................................. - 3 -4方案框图设计及基本控制原理......................................................................... - 4 -1)频段控制调整参数计算 .......................................................................... - 5 -2)频率控制细调参数计算 .......................................................................... - 6 -3)占空比的数字控制参数计算 .................................................................. - 7 -4)幅度的数控参数实现 .............................................................................. - 8 -四、芯片简介...................................................................................................... - 9 -1MAX038芯片简介................................................................................................ - 9 -1)MAX038的性能简介 ............................................................................... - 9 -2)MAX038的性能特点 .............................................................................- 10 -2MAX505芯片简介..............................................................................................- 12 -1)MAX505的引脚描述 .............................................................................- 12 -2)MAX505的内部结构及原理 .................................................................- 13 -3)D/A转换电路的电路说明.....................................................................- 15 -3单片机89C51....................................................................................................- 16 -1)主要特性 ................................................................................................- 17 -2)管脚说明 ................................................................................................- 17 -3)振荡器特性 ............................................................................................- 19 -4)芯片擦除 ................................................................................................- 20 -5)结构特点 ................................................................................................- 20 -五、频段选择电路............................................................................................- 20 -1)幅度控制电路 ........................................................................................- 21 -六、键盘电路....................................................................................................- 23 -七、电源电路....................................................................................................- 24 -八、系统软件流程图设计................................................................................- 25 -1主程序流程.......................................................................................................- 25 -2频段处理子程序...............................................................................................- 26 -3频率处理子程序...............................................................................................- 27 -4幅度处理子程序...............................................................................................- 28 -九、结束语........................................................................................................- 29 -十、参考文献....................................................................................................- 30 -十一、谢词 ................................................................................................- 31 -十二、附件 ................................................................................................- 32 -一、引言信号发生器是实验室的基本设备之一，目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但价格较贵，而且许多功能却用不上。
课程设计函数波形信号发生器详解
3
3.1
图3由555定时器组成的多谐振荡器
由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出，如图5所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。
3.3
图6三角波产生正弦波原理图
原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
3.4
图7函数发生器总电路图
总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP》R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形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，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。
4
4.1
用Multisim10电路仿真软件进行仿真。从Multisim10仿真元件库中调出所需元件，按电路图接好线路，方波输出端接一个虚拟的示波器，接通电源后，可得如图8所示的输出方波仿真图。
函数波形发生器课程设计报告
电压比较器
方波
占空比可调 积 分 电 路
矩形波
三角波
低通发生器
积分电路 正弦波
锯齿波
通过四综示波器将三角波、方波、锯齿 波、矩形波、正弦波显示出来
图 1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图
原理：
1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。 2.然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波， 还可得到额外的矩形波。 3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。
4.2 锯齿波——矩形波设计电路原理
图3 矩形波-锯齿波函数发生器电路 参数的计算为： 1.矩形波接入示波器的 A 通道，锯齿波接入示波器的 B 通道。 2.将比较器的输出电平稳定在±5V，选用 IN4731(4．3V)，其 Uo=±(4．3+0．7)= ±5V。 3.可变电阻 R7、R8 用来改变电阻比值以改变矩形波和锯齿波的输出幅值。取 R2
图 4 三角波产生正弦波原理图 原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
五． 仿真调试过程
遇到的问题：一开始通过比较器 U1和积分器 U2得到了方波-三角波仿真图， 但没弄清楚矩形波的产生原理。
解决方案：后来通过查询资料、询问同学，明白了矩形波可通过锯齿波经积 分器产生，而锯齿波可通过改变电容 C1的正、反向充电时间常数改变矩形波的 占空比。由此得到了矩形波-锯齿波仿真图。其电路图的改进过程如图5、图6所 示。
课程设计报告
学生姓名: 学 院: 班 级: 题 目:
学号： 电气工程学院
函数波形发生器的设计
指导教师：
职称:
年月日
一． 设计要求
函数波形发生器 基本要求： （1）用运算放大器和分立元件实现，生成方波、三角波、矩形波 （2）波形的幅值、频率可调 （3）用运算放大器和分立元件实现正弦波（拓展）
毕业设计基于max038的多波形函数信号发生器设计[管理资料]
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波形发生器是电子设计以及教学、科研中应用最广泛的仪器之一。
如果能用相对简单的实现方式和较少的成本产生具有优秀稳定度和精确度的常用波形，无疑将在这些领域中得到广泛的应用。
本文在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上，论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的结构设计。
辅以控制软件和特别的外围电路设计，就能实现一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的频率合成式波形发生器。
并对其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制作了比较详细的论述。
最后根据MAX038的特点，设计了控制程序和外围电路。
该函数信号发生器可输出三角波、方波、正弦波。
关键词： MAX038 函数信号单片机A waveform generator is one of the instruments most in use in electronic design, teaching and scientific research. If a low cost waveform generating circuit provides excellent stabilization and precision, it will be obviously wide used in the as-pacts above. Based on the introduction of MAX038, I discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator and some particular hardware environment can produce a low cost , multifunction, precision frequency synthesized waveform generator which will provide a frequency output adjusted continuously. I described the control of the oscillatory frequent, amplitude and the digital display in detail. According to the functions and structure feat hers of MAX038 , additional control software , DAC circuit and digital auto frequency range switch circuit are designed to avoid trouble some manual switches and imprecise output frequency of most other generators. The generator can output three kinds of waves: sine wave, square wave, triangle wave.Key words: MAX038; Function Signal; Single-chip microprocessor目录摘要 (I)Abstract (II)论 (1)概述 (2)设计指标 (2)方案论证与比较 (2)MAX038芯片介绍 (3)芯片引脚 (4)系统框图及原理 (5)频段调节控制 (6)频率、幅值、占空比控制 (8)输出信号的放大处理 (9)本章小结 (9)3．系统硬件的设计 (10)系统总体设计 (10)单片机介绍及外围电路 (10)频率、占空比调节 (13)输出信号的放大处理 (14)电源电路 (15)键盘设计 (17)本章小结 (17)4．系统软件设计流程图 (18)主程序流程图 (18)5. 系统分析总结与展望 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)1 单片机程序 (22)2 系统完整电路图 (25)代做本论文毕业设计实物。
函数波形发生器设计报告
函数信号发生器设计报告姓名：学号：指导教师：2011年12月14日函数波形发生器一、设计任务设计并制作方波和三角波的函数发生器二、设计要求函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成，也可采用单片集成函数发生器，根据用途不同，有产生多种波形的函数信号发生器，本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。
本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心，实现简易波形的输出。
滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。
三、设计方案和论证1、设计原理工作原理图如图1.1所示。
图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。
当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平，当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。
当Uo1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。
图1.1方波和三角波电路原理图2、参数计算和器件选择 （1）参数计算：滞回比较器中运放OP07J 同相输入端的电压U 同时与Uo1和Uo2有关，根据叠加原理，可得：22121211O O U R R R U R R R U +++=根据叠加原理，集成运放U 同相输入端的电位U +=U -=0，1212O O U R R U -=，滞回比较器的输出发生跳变。
阈值电压Z T U R RU 21±=。
积分电路的运算可得，)()(1002011402t U dt U C R U ⎰+-=，起始值为-U T ，终了值为+U T ，积分时间为T/2。
一种高精度波形发生器的设计及实现
要：文章介绍 了一种用于感应测井仪的高精度 波形发 生器 的设 计原理 、 实现 方法及 软硬件 结构等。该 系统基 于
高性能 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ芯片 Ｘ Ｓ０ ０而设计 ， Ｃ４ １ 克服 了传统波形发 生器中频 率不稳定 的缺 点 ， 实现 了信号 的相 位调节 ， 高了输 出 提
波 形 的精 度 ， 感应 测 井仪 器 的 发展 提 供 了方 法和 途 径 。 为 关 键 词 ：感 应 测 井 ；波 形发 生 器 ；数据 存 储 ； Ｐ Ａ模 块 ＦＧ 中 图法 分 类 号 ： ６ １８ １ Ｐ３ ．＋１ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ － １４ ２ ０ ） １０ １－３ ０ ４９ ３ （０７ ０ ．０ １０
采用 的一种 可编 程器件 。它 的应用不 仅使得 数字 电路 系统 的设计 更加方 便 ， 且还 大 大 缩 短 了系 统 的研制 而 周期 ， 缩小 了数字 电路 系统 的体积 和所 用芯 片的种类 ， 使得 系统 结 构 更 简 单 、 用 。 本 系统 中 ， 们 采用 的 实 我
第一作者简介 ： 杨
大， 直到满足要求为止。同时， 通过调节拨动开关访问 不 同的起始 地址 ， 节波形 发生器 的初始 相位 ， 到不 调 得
同起 始相位 的一 系列正 弦波 。
彬 ， ， ８ 年生 ， ０ 年毕业 于西安石油大学通信工程专业系 ， 男 １ ２ ９ ２ ４ ０ 现为西安石油大学 测试计 量及仪器系在读硕士研 究生 ， 研究
块 ， 可 以块 擦 除 ， 既 也可 以整个 芯 片一起 擦 除 ；
（） ６ 嵌入 式算 法 ： 入式擦 除算 法 自动地预 编程 和 嵌 擦 除 芯片或 自动地编程 和把 数据 写到特 定 的地 址 。
波形发生器设计共42页
波形发生器设计
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
波形发生器设计
波形发生器设计波形发生器是一种用于产生特定频率、幅度和波形的电子器件。
它在电子实验、仪器测试和通信系统中应用广泛。
波形发生器可产生各种波形，如正弦波、方波、锯齿波、三角波等。
在设计波形发生器时，需要考虑输出频率的稳定性、幅度控制的精度、波形形状的准确性等因素。
1.频率稳定性：波形发生器的频率稳定性是指在长时间运行中，输出频率的变化幅度。
为了提高频率稳定性，可以采用晶振作为基准震荡源，并通过锁相环、频率合成等方法进行稳定化处理。
2.幅度控制：波形发生器需要具备可调节输出幅度的功能，可通过电压控制放大器或级联多个放大器来实现。
此外，还需要考虑输出幅度的精度和范围。
3.波形形状准确性：波形发生器输出的波形形状应尽量接近预期的理想波形。
对于正弦波发生器，可以采用反馈电路来实现，通过控制反馈增益和相位来调节输出波形的形状。
4.输出阻抗：波形发生器的输出阻抗要与负载匹配，以确保输出波形的稳定性和准确性。
通常可以通过选择合适的输出级的类型以及调节反馈电路中的参数来实现。
5.频率范围：波形发生器应具备较宽的频率范围，以适应不同的应用需求。
常见的波形发生器频率范围为几Hz到几GHz，可以根据具体需求进行选择。
6.数字控制：现代波形发生器常采用数字控制，可以通过面板、遥控等方式进行操作和控制。
数字控制可以提高操作的灵活性和方便性，并可实现一些高级功能，如频率扫描、脉冲调制等。
综上所述，波形发生器的设计需要考虑频率稳定性、幅度控制、波形形状准确性、输出阻抗、频率范围和数字控制等方面。
设计人员需要根据具体需求选择适当的电路拓扑结构、器件和控制方法，并进行系统性能测试和优化，以实现高稳定性、高精度和高可靠性的波形发生器。
高频实验函数信号发生器设计报告
目录一．设计1．设计指标2．设计目的二．总电路及原理三．各部分组成及原理1．原理框图2．方波发生电路3．三角波产生电路4. 正弦波电路四．实物图五．原件清单六．心得体会一．设计设计指标1）可产生方波、三角波、正弦波。
并测试、调试、组装。
2）方波幅值<=24V且频率可调在10hz-10khz,三角波幅值可调为8V,正弦波幅值可调为2V3)使用741芯片完成此电路4）电路焊接美观大方，走线布局合理设计目的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二．总电路及原理由RC构成振荡电路，反相滞回比较器产生矩形波，两者构成方波发生电路，方波经积分器产生三角波，三角波由滤波器产生正弦波，两级滤波产生更好的正弦波。
三．各部分组成及原理原理框图1.方波发生电路方波发生电路三角波正弦波电路简介方波发生电路主要由两部分构成1.反相输入滞回比较器2.RC振荡电路若开始滞回比较器输出电压为U1，此时运放同相输入端电压为UP=U1*R3/(R3+R4)同时U1通过R2对电容充电，当电容电压达到同相端的电压时输出电压变为-U1，同时同相端电压变为-UP，由于电容电压大于输出端电压所以电容通过R1放电，当电容电压等于-UP时输出电压又变为U1，同相端电压变为UP，此时输出电压通过R1对电容进行充电，整个过程不断重复形成自激振荡，由于电容充电时间与放电时间相同，故占空比为50%，形成方波。
利用一阶电路的三要素法列方程求得振荡周期为T=2R1C5in(1+2R3/R4)运放采用双电源+12V、-12V,输出正弦波幅值为14V左右注意事项电路中的稳压管可以起到调节电压幅值并稳定电压的作用，经运放输出端接的R2可以起到稳定波形的作用，但不宜过大，此电路中应不超过500Ω。
另外由于运放为741芯片，故波的频率不会很高，此电路应为一个低频电路。
函数波形发生器的设计
函数波形发生器的设计 一、实验目的拓展模拟集成电路的应用。
二、实验原理在无线电通信，测量，自动化控制等技术领域广泛地应用着各种类型的信号发生器，常用的波形是正弦波，矩形波（方波）和锯齿拨。
随着集成电路技术的发展，已有能力同时产生同频的方波，三角波和正弦波的专用集成电路，称为函数波形发生器，如ICL8038。
1． 函数波形发生器专用集成电路ICL8038就是一个函数波形发生器，其引出脚的排列及性能见附录一。
典型应用电路如图5-2-1所示。
Rw110kR120k-12v方波正弦波三角波图5-2-1 ICL8038典型应用电路ICL8038的内部原理见图5-2-2所示。
6+211V-(或地)CSCSS图5-2-2 ICL8038内部原理框图其基本工作原理如下。
CS1和CS2是两个恒流源，它们和外接的定时电容C组成积分电路。
电平比较器1和2以及双稳态触发器组成积分电路的控制电路。
定时电容C上的三角波经缓冲级后由3脚输出。
双稳态电路输出的方波经缓冲级后由9脚输出。
三角波再经过一个正弦波变换器后边为正弦波由2脚输出。
若要提高正弦波输出的带载能力，则可再外接一级跟随器。
恒流源CS1与外接电容C固定连接在一起，而恒流源CS2则由双稳态电路控制的开关S来决定是否与电容C接通。
若开关S断开，则只有CS1以电流I向电容C充电，电容C上的电压线性增大。
当该电压上升到比较器1的阈值电平（电源电压的2/3）时，双稳态电路翻转，S接通，此时，恒流源CS2以电流2I向电容C反向充电，由于同时还存在着CS1的作用，所以电容C将以电流I放电，电容C上的电压线形减小。
当该电压下降到比较器2的阈值电平(电源电压的1/3)时，双稳态电路复位，S断开，仅剩下CS1向电容C充电。
如此反复，从而形成振荡。
由上述可见，只有当恒流源CS1=I，CS2=2I时，电容C的充、放电时间常数才相等，这时输出的三种波形均对称。
不然，三角波将变为锯齿波，方波将变为矩形波(占空比>50%),正弦波将严重失真。
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。
波形发生器(课程设计)
波形发生器的设计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）学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
2．设计任务设计一台波形信号发生器，具体要求如下：（1）输出波形：正弦波、方波、三角波。
（2）频率范围：3Hz －30Hz ，30Hz －300Hz ，300Hz －3KHz ，3KHz －30KHz 等4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：方波峰—峰值V U pp 24≤；三角波峰-峰值V 8U pp =，正弦波峰-峰V 1U pp >。
3.设计要求（1）完成全电路的理论设计（2）参数的计算和有关器件的选择（3）PCB 电路的设计（4）撰写设计报告书一份；A3 图纸2张。
报告书要求写明以下主要内容：总体方案的选择和设计 ；各个单元电路的选择和设计；PCB 电路的设计4、参考资料（l ）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003目录一. 设计的方案的选择与论证 (3)1.1 设计方案 (3)1.1.1 设计方案1 (3)1.1.2 设计方案2 (4)1.1.3 设计方案3 (5)1.2 方案选择 (6)二. 单元电路的设计 (6)2.1 方案设计 (6)2.1.1 正弦波电路 (6)2.1.2 方波电路 (11)2.1.3 三角波电路 (12)2.2 参数的选择 (13)三、仿真 (14)3.1 软件介绍 (14)3.2 仿真的过程与结果 (15)四、PCB制版 (15)4.1 软件简介 (15)4.2 PCB电路板设计步骤 (20)五、总结与心得 (21)六、附录 (22)6.1 材料清单 (22)6.2 原理图 (23)6.3 PCB板图 (24)七、参考文献 (25)一．设计方案的选择与论证产生正弦波、三角波、方波的电路方案有多种。
函数发生器的设计
函数发生器的设计
函数发生器是一种能产生多个信号波形的电子设备，其波形可以用于信号发生、信号显示和信号调试等多种应用。
通常，函数发生器的设计应考虑以下几个方面：
1. 波形种类和频率变化范围：函数发生器应能产生不同种类的波形，如正弦波、方波、三角波等，并能支持多种频率变化范围，以满足不同实验、调试和应用的需求。
2. 输出幅度和稳定性：函数发生器输出的电信号应保持稳定，能给出正负幅度调节，并在不同输出负载下能够稳定输出。
3. 精度和分辨率：函数发生器的输出应有高精度和高分辨率，以确保输出信号的精确性和准确性。
4. 控制方式和界面设计：函数发生器应提供多种控制方式，如按钮、旋钮、数字组合等，并提供易于理解和操作的界面设计，以方便用户使用和控制。
5. 外围接口和扩展性：函数发生器应支持标准的外围接口，如USB、RS232等，以方便与其他设备相连，并具有扩展性，可以与其他设备连接，扩展其功能。
6. 其他功能：函数发生器可以设置多组参数组合存储，可以设置延时和触发等功能，以满足不同实验和应用的需求。
波形发生器函数信号发生器设计课程设计
目录一、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----------------------------------------------94、PCB版电路制作-----------------------------------------13四、心得体会-----------------------------------------------15五、参考文献-----------------------------------------------16附录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。
二、设计的作用与目的1.通过这次课程设计从而掌握方波——三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。
函数波形发生器硬件电路设计课程设计.docx
函数波形发生器硬件电路设计1.概述函数波形发生器，可以产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波等）信号，频率范围从几微赫到几十兆赫。
它在国内外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。
除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电子测量领域。
函数发生器在测量中作为信号源的应用也是非常广泛的。
国际上波形发生器技术发展主要体现在以下两个方：（1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。
波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。
波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。
同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成V=f（t）形式的波形方程的数学表达式产生。
从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，对各种计算机语言的飞速发展以及对任意波形发生器软件方面的技术起到了推动作用。
目前可以利用可视化编程语言（如Visual Basic , Visual C等等）编写任意波形发生器的软面板，同样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。
（2）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来。
不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。
这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。
而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半。
要得到一个频率稳定的正弦波、矩形波等多种波形的方法也很多，但是就国内外研究人员大多数研究状况都表明设备的成本都比较昂贵，电路比较复杂, 为了节约成本，故本次设计利用单片机的基本性质，数字电路，模拟电路，通信原理以及C语言的应用，采用软硬件的方法来实现一个稳定性、可靠性较好, 智能性强，电路操作简单，成本较低，能在键盘电路的控制下输出正弦波、方波、锯齿波、三角波并且频率可以调整、方波的占空比也可以进行调整的函数波形发生器。
MAX038信号发生器
MAX038信号发生器该波形发生器以MA某038函数发生器为核心，采用数字、模拟结合的方法，产生正弦波、三角波和方波信号，频率范围可达10Hz~1MHz，并能进行七个频率段的选择，后级采用集成运放来提高输出波形质量并增强带负载能力，最终得到所要求的输出波形，较好的满足大多数实验与检测的需求。
一、方案设计与论证1、波形发生及频率合成部分方案一：采用555集成芯片函数发生器，555可以产生可变的正弦波、方波、三角波及实现频率控制。
方案二：采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器ICL8038，产生频率（0.001~300KHZ）可变的正弦波、三角波、方波及数控频率调整。
但是，由于ICL8038自身的限制，输出频率稳定度只有10-3（RC振荡器）。
而且，由于压控的非线性，频率步进的步长控制比较困难。
方案三：采用MA某038函数发生器，MA某038是一个精密高频波形产生器。
能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号。
频率范围从0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（P－P）。
占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围是10％～90％。
波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时非线性度低于2％。
方案四：采用DDS波形发生技术，采用FPGA和单片机相结合的方式实现对频率的控制。
将比例乘法器（CC14527）以及相应的大量控制逻辑集成在FPGA中，既减少了大量硬件连线，又降低了干扰，系统实现方便，性能稳定。
但是，DDS成本高，资金需要量大，并且DDS器件很难买到。
经比较，在本设计中采用方案三。
2、模拟部分方案一：由于MA某038输出幅度为2V，根据设计要求，在1KΩ负载条件下，输出正弦波信号的电压峰—峰值Vopp在0~5V范围内可调，为了增加系统的带负载能力，考虑加入高精度、高速度的运放OPA604，为保持信号稳定减小波形的失真度加入一级缓冲BUF634，以提高输出电压，使输出频率可调并稳定。
函数波形发生器课程设计secre
函数波形发生器课程设计-secretNanhua University课程设计（论文）题目：函数波形发生器学院名称：班级：指导老师：学号：姓名：同组人员：学号：2007年12月30日前言当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨跃式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。
由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。
漫步在繁华的现代化的大都市的大街上，随时都可以看到街上有很多可以用卡取钱的机器(ATM自动柜机)，十字路口的交通灯。
我们的手机，我们家里数码电视机、数码音响、遥控器、空调、智能玩具..... 这些“高科技”看上去是如此的神秘，它到底是怎样构成的，它是通过什么样的程序和什么样的方式来完成这一系列指令的呢？让我们取钱更方便、避免城市的交通混乱和交通阻塞……给我们生活带来了处处方便。
其实这也是用单片机来控制的，单片机在我们生活中触手可及，它是如此地贴近我们的生活，单片机给我们的生活带来的有如此多的便利。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
科技越发达，智能化的东西就越多，使用的单片机就越多。
看来学单片机是社会发展的需求。
据统计，我国的单片机年容量已达1－3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。
特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片,并不断地辐射向内地, 这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。
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高频精密函数波形发生器设计
高频精密函数波形发生器设计
江汉石油学院电信系
聂汉平
Desi g n of Hi g h Fre q uenc y Function Wave Generator
Nie H anping
摘要:介绍了一种由M AX038和M C145151构成的精密函数波形发生器,该发生器可输出正弦波、矩形波、三角波信号,输出频率能在8kHz~16MH z 范围内调整,调整增幅为1kHz,可作为通用的高频精密函数波形发生器。
关键词:函数波形发生器;M AX038;M C145151;信号源分类号:T N784文献标识码:B 文章编号:1006-6977(2001)01-0063-02
p 电路与设计
图1
M AX038管脚图
集成函数波形发生器一般都采用ICL 8038或5G8038,而它们只能产生300kH z 以下的中低频正弦波、矩形波和三角波,且频率与占空比不能单独调节,从而给使用带来很大不便,也无法满足高频精密信号源的要求。
本文介绍由M A X038和M C145151组成的高频精密函数波形发生器,该电路能够产生精确的正弦波、矩形波和三角波信号,频率能以1kH z 的间隔在8kH z ~16.383M H z 范围内调整。
1MAX038功能
M AX038是M AXI M 公司生产的单片高频精密函数波形发生器,能够产生0.1H z~20M H z 的正弦波、矩形波和三角波,最高频率可达40M H z,具有
高频特性好、频率范围宽、使用方便灵活
的特点。
M AX038芯片采用DI P-20封装。
(见图1),其管脚功能如下:
V+、V-:正负电源端,分别接+
5V 、-5V 电源;GN D:2、6、9、11
和18脚均为模拟地;
A0、A 1:波形设定端,设置方法见表1;
COS C:外接振荡电容端;
FA DJ 、DADJ:分别为频率调节、占空比调节端;
II N:振荡频率控制器的电流输入端;PD I 、PDO:为相位比较器的输入、输出端;SYN C:同步输出端;
DV +、DGND:分别为数字电路的+5V 电源端和数字地;
OU T :波形输出端。
M AX038的内部结构如图2所示,在CO SC 与GN D 之间接上电容C F 后,利用恒定电流I IN 向C F 充电和放电即可形成振荡,从而产生一个三角波和两个矩形波。
I IN 是灌入I IN 端的电流,它受FA DJ 端电压的控制。
振荡频率的计算公式为:
f =I IN /C F
式中,I IN 的允许变化范围是2~750L A,在10~400L A 时性能最佳。
C F 的容量范围为20pF ~100L F 。
通过改变FADJ 端的电压可对频率进行精细调节。
假定V FA D J 为0V ,标称输出频率为f ,在V FA D J 保持恒定时,输出频率由下式确定:
f 1=f (1-0.2915V FAD J )
不作频率微调时,FADJ 端与地之间须接12k 8电阻。
改变DADJ 端的电压,能够控制波形的占空比。
V DA D J 为0V 时,占空比为50%。
在V DA D J 从+2.3V 变化到- 2.3V 时,占空比将从10%变
成
图3M C145151管脚图
90%。
占空比严格等于50%时,可消除波形失真。
2MC145151管脚功能
M C 145151是M o tor ola 公司生产的带单模前置换算器接口的并行输入锁相环频率合成器,A N 计数器范围为3~16383,还有8个可供用户选择的A R 值:分别是8、128、256、512、1024、2048、2410或8192。
M C145151采用DIP-28脚封装,引脚排列如图3所示,管脚功能如下:
Fin:频率输入;
RA0~RA 2:基准地址输入,确定A R 值;N 0~N 13:N 计数器编程输入;T /R:发送/接收偏移地址输入;
OS Cin,OSC out:分别为基准振荡器的输入和输出;
PDout:相位检测器A 输出;PDR,PDV:相位检测器B 输出;FV :N 计数器输出;LD:锁定检测器输出;V DD :接正电源;V SS :接负电源。
3高频精密函数波形发生器
图4所示为高频函数波形发生器的电路原理
图,它能产生精确的正弦波、矩形波和三角波信号。
M C145151的RA2、RA 1和RA 0端开路,相当于输入高电平,
A R 值被设定为8192。
振荡频率
8.192M H z,经R 分频后可得到1kH z 的鉴相频率f R 。
14位开关量S13~S0被送到M C145151的
N13~N 0端,以设定N 值。
M AX038的同步信号SYN C 送到Fin 端,N 分频后与f R 比较检出相位,与相位差有关的信号经PDV 和PDR 输出,并经M AX427变换为?2.5V 的信号后,送M AX038的FA DJ 端。
由于M AX038与M C145151组成了频率锁相环PLL,输出频率被锁定在N @f R ,因此函数发生器的输出频率可在8kH z~16.383M H z 范围内调整,调整增幅为1kH z 。
例如:当S1、S3和S8断开时,输出频率为261kH z 。
M X7541为12位DA C 电路,把S13~S2送到M X7541的BIT 1~BI T 12端可进行D/A 转换,输出信号再经M AX412变换成2L A ~750L A 的电流信号,然后送到M AX038的I IN 端作为频率粗调信号,以将M AX038的输出频率调到频率锁相环的捕捉范围,然后再由PL L 环路将输出频率锁定在
S 13~S0所设定的频率。
M A X038的A0、A1端用于设定输出波形,可根据需要接不同的电平。
在M A X038的输出端OU T 接一个50M H z 的低通滤波器可使高频噪声受到阻塞而衰减,从而使16M H z 以内的正弦波、矩形波和三角波信号顺利地通过滤波器输出。
4
结束语
由M A X038和M C145151组成
的高频精密函数波形(
下转第66页)
图2
MA X038内部结构框图
图3
复位延迟和浪涌电流限制波形图
电流因素为230
那么,在100mA 限流模式时,有
R SET 1=230/100mA =2.3k 8(可选取212k 8标称值的电阻)
在500mA 限流模式时,有:
(R S ET 1//R S ET 2)=230/500mA =4608即:
R S ET2=016k 8
图2所示是在热插操作期间输入电容器上电压的斜升和复位信号的延迟曲线。
当V IN /热插入0时,5V 电源电压将从0V 斜升到5V 。
当V IN 穿过4V 时,M IC2778的延迟发生器接通,允许V R ST 信号保持低电平最少140ms(参见图3),这种延迟非常重要,因为它要保证当延迟断开时V IN 处于5V 。
并允许M IC2545A-1对电容的充电电流小于100mA 。
一但延迟断开,则V RS T 信号将被上拉到5V 。
Q1接通,电流限制设置在500mA 。
因此即使采用大的电容器(在本例中为500L F),该电路仍然能提供合适的工作和电流限制。
当V I N 不插入时,其电压将斜降,一旦V IN 通过2V ,则M IC 2545的电流限制将被重新设置在100mA 。
收稿日期:2000-06-26
咨询编号:010121
(上接第64页)发生器能提供8kH z~16M H z 的正弦波、矩形波和三角波信号。
采用频率锁相环技术可进一步提高系统的频率稳定度,因而是一种性能
优良的信号发生器,可作为精密通用信号源使用。
收稿日期:2000-05-22
咨询编号:010120
图
2
延迟曲线
图4高频函数波形发生器电路原理图。