波形发生器的设计全解
Cadence_波形发生器的设计与分析
波形发生器的设计与分析摘要波形发生器是一种常用的信号源，一般情况下，通过数字或模拟两种方式来实现。
数字电路有很多优点，但是其成本高，测试难度大，不方便经常使用。
权衡之下本文利用模拟电路产生的波形来制作波形发生器更适合。
本文介绍的正弦波发生器，是利用Cadence软件模拟波形发生器的电路特性，来进行正弦波电路级设计、交流频率分析、直流工作点分析以及动态特性分析确定电路结构，节省资源，通过改变外部元件的参数从而使输出的正弦波频率发生变化，一般能够产生较宽的频率范围。
利用锁相环技术设计高频正弦波发生器，使其具有低噪声、高稳定度等优点。
本文首先描述课题的研究背景及意义，简单的介绍了波形发生器以及其国内外研究现状和发展趋势；其次对正弦波发生器做了详尽的描述，从种类、工作原理、输入输出特性、频率特性等方面进行描述，将波形发生器的各个模块的原理和结构进行详细介绍及设计；随后文中设计一个RC 桥式正弦波发生器，并用Cadence软件进行仿真分析，此时波形能够在低频范围内实现放大；后又设计基于锁相环技术的正弦波发生器，此时输出频率范围增大，精度和稳定性都有所提高。
关键词波形发生器；放大器；锁相环；CadenceThe Design and Analysis of Waveform GeneratorAbstractWaveform generator is a kind of common signal source .Usually, we use digital or analog way to generate the waveform. Digital circuit has many advantages, but the cost is high, and the test is difficult, which makes it not convenient to be frequently used. So on balance this scheme use analog circuit to generate the waveform to produce waveform generator is more suitable.This paper introduces the sine wave generator, using Cadence software to simulate waveform generator circuit characteristics, which can reach sine wave circuit level, AC frequency analysis, DC operating point analysis and determine the circuit structure by dynamic characteristics analysis, save resources, simulation by changing the parameters of the external components of the output sine wave frequency changes, generally can produce a wide range of frequency. Using the PLL to design high-frequency sine wave generator, and make it possess the advantage of low noise, high stability and so on.The paper first describes the research background and the significance, a brief introduction of the waveform generator and the research status and development trend; Furthermore, this article has made a detailed description of the sine wave generator from types, working principle, input and output characteristics, frequency characteristics and structure of each module to describe the details and design principle ; Then the paper design a RC bridge sine wave generator, and use Cadence software simulation and analysis of the waveform can be implemented in the low frequency range zoom; Later sine wave generator design is based on the PLL technology, the output frequency range increases, the accuracy and stability are improved.Keywords waveform generator, amplifier, PLL, Cadence目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 课题的研究意义 (5)1.3 波形发生器的种类 (6)1.4 正弦波发生器的进展与前景 (7)1.5 本文主要内容 (8)第2章正弦波发生器的原理与结构 (9)2.1 正弦波发生器 (9)2.2 正弦波发生器种类及结构 (10)2.2.1 RC正弦波发生器 (10)2.2.2 LC正弦波发生器 (13)2.3 本章小结 (17)第3章低频正弦波发生器的设计 (18)3.1 正弦波发生器的设计 (18)3.1.1 设计流程 (18)3.1.2 正弦波发生器的原理图 (18)3.2 放大器的结构及仿真分析 (19)3.2.1 放大器的结构图 (19)3.2.2 差分放大器的仿真分析 (20)3.2.3 放大器的噪声分析 (21)3.3正弦波发生器的仿真分析 (22)3.2.4 瞬态与时域仿真分析 (22)3.2.5 正弦波发生器的调幅结构 (24)3.3 本章小结 (25)第4章高频的正弦波发生器的设计 (26)4.1 调频电路 (26)4.1.1 调频电路 (26)4.1.2 鉴相器 (28)4.1.3 低通滤波器 (30)4.1.4压控振荡器 (31)4.2 频率合成器 (32)4.2.1 MC14522的工作原理 (32)4.2.2 可编程分频器的电路设计 (33)4.2.3 频率合成器的设计 (33)4.3 高频正弦波发生器的仿真分析 (34)4.3.1 高频波形结果输出分析 (34)4.3.2 交流分析 (34)4.4 本章小结 (35)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第1章绪论1.1课题背景波形发生器也称函数发生器，是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验领域，是现今各种电子电路实验设计中必不可少的仪器设备之一，和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本也是应用最为广泛的电子仪器之一。
波形发生器设计报告
摘要（1）纯硬件设计波形发生器：采用运算放大器加分立元件来实现。
（2）实验的目的：能够产生正弦波、方波和三角波 （3）工作原理：主要是通过波形 转换形成三种波形①通过RC 振荡器（文氏电桥振荡器）产生正弦波，在实验的过程当中，可以加入负反馈稳幅支路，以此保证波形不出现明显的失真。
②正弦波通过滞回比较器产生方波；③方波通过一个积分器产生三角波。
即将滞回比较器与一个积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样，经上一级输出的方波经由积分器积分可得到三角波。
（4）模拟方案实现框图正弦波 方波 三角波最终设计成的波形放大器能够对三种波形的幅值、频率进行简单的调节，并且实现相位的可调功能。
关键词：函数波形发生器；RC 桥式正弦波振荡电路；滞回比较器；积分器RC 桥式正弦波 振荡电路滞回比较器积分器Abstract(1) waveform generator: pure hardware design using operational amplifier with discrete component.(2) experimental objective: can produce sine wave, square wave and triangular wave(3) working principle: mainly through waveform transformation form three types of waveformsA through the RC oscillator wien bridge oscillator) generate sine wave, the process of the experiment, add feedback stability of branch, so that doesn't appear obvious distortion of waveform.B sine wave through a hysteresis comparator generate square wave;C square wave generated by an integrator triangle wave. The hysteresis comparator and an integrator head-tail form positive feedback closed-loop system, so that the output of square wave at the next higher level via the integrator integral triangle wave can be obtained.(4) to simulate the implementation schemeSine square wave, triangle waveFinal design into the waveform amplifier to three kinds of waveform amplitude, frequency, simple adjustment, and the implementation phase of the adjustable function.Key words: function waveform generator; RC bridge sine wave oscillator circuit;Hysteresis comparator; integrator目录第一章RC桥式正弦振荡电路 (4)1.1 RC桥式正弦振荡电路的介绍 (4)1.1.1RC桥式正弦振荡电路的应用与原理 (5)第二章滞回比较器............................................................... (6)2．1 滞回比较器 (6)第三章方波和三角波发生器 (7)3.1方波和三角波发生器 (7)3.1.1电路的实现 (8)3.1.1.1 电路软件仿真效果 (9)参考文献 (10)附录 (10)第一章RC桥式正弦振荡电路1.1 RC桥式正弦振荡电路的介绍RC桥式正弦振荡电路如图1所示。
基于锁相环频率合成技术的波形发生器设计
基于锁相环频率合成技术的波形发生器设计一、引言波形发生器是一种用于产生特定波形信号的电子设备，广泛应用于通信、测量、实验室等领域。
基于锁相环频率合成技术的波形发生器能够高精度地产生各种复杂的波形信号，具有频率可调、相位可控、稳定性高等优点，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。
二、基本原理基于锁相环频率合成技术的波形发生器主要由锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）和数字控制电路组成。
其中，锁相环是一种反馈控制系统，它通过比较输入参考信号和输出信号的相位差，并根据差值进行调整，使输出信号的频率和相位与输入参考信号保持一致。
数字控制电路则负责接收用户设置的参数，控制锁相环的工作状态和输出信号的波形特性。
三、设计步骤1. 确定波形要求：首先需要明确设计的波形类型和要求，例如正弦波、方波、三角波等，以及所需的频率范围和分辨率。
2. 选择锁相环芯片：根据波形要求选择合适的锁相环芯片，考虑芯片的性能指标、工作频率范围、稳定性等因素。
3. 设计参考信号源：波形发生器的基准时钟通常采用稳定的晶振或时钟源，根据锁相环芯片的需求设计参考信号源电路。
4. 设计数字控制电路：根据用户需求设计数字控制电路，包括参数输入、控制逻辑和输出接口等部分。
5. 编程设置参数：利用数字控制电路进行参数设置，包括频率、相位、幅度等参数的输入和调整。
6. 输出波形信号：锁相环芯片根据输入的参数和参考信号源产生稳定的波形信号，并输出给用户使用。
四、应用场景基于锁相环频率合成技术的波形发生器广泛应用于多个领域。
在通信领域，它可以用于产生各种调制信号，用于调试和测试通信设备的性能。
在测量领域，它可以用于产生精确的时钟信号，用于同步测量设备的采样时序。
在实验室研究中，它可以用于产生特定频率和相位的信号，用于控制和激励实验装置。
五、总结基于锁相环频率合成技术的波形发生器具有频率可调、相位可控、稳定性高等优点，能够产生各种复杂的波形信号。
基于51单片机的波形发生器设计报告
基于51单片机的波形发生器设计报告波形发生器是一种电子设备，用于产生各种不同类型和频率的电信号波形。
基于51单片机的波形发生器设计是一种常用的工程设计。
下面是一个关于基于51单片机的波形发生器设计的报告，详细介绍了设计的原理、步骤、电路、程序和性能。
一、设计原理：二、设计步骤：1.确定波形发生器的输出频率范围和分辨率要求。
2.选择适当的定时器/计数器模块来实现频率的计时和控制。
3.设计电路，包括定时器/计数器模块、晶振、滤波电路和输出接口等。
4.编写程序，配置定时器/计数器模块的工作模式、计数值和中断服务程序。
5.调试和测试电路和程序，确保波形发生器正常工作并满足设计要求。
三、电路设计：1.定时器/计数器模块：选择一个合适的定时器/计数器模块，如51单片机的定时器/计数器T0或T1、根据设计要求，设置工作模式、计数器模式和计数值。
2.晶振：选择适当的晶振频率，一般为11.0592MHz，将晶振连接到单片机的晶振引脚。
3.滤波电路：根据需要，设计一个滤波电路来滤除不需要的高频噪声和杂散信号。
4.输出接口：设计一个输出接口电路来连接单片机和外部电路，使用电平转换电路将单片机的低电平（0V）输出转换为所需的电平电压。
四、程序设计：1.配置定时器/计数器模块的工作模式和计数值，设置中断服务程序。
2.在中断服务程序中，根据设计要求生成矩形波信号，并将信号输出到输出端口。
3.在主程序中，初始化单片机和定时器/计数器模块，使波形发生器开始工作。
4.在主循环中，可以设置按键输入来改变输出频率，通过调整计数值来实现不同的频率输出。
五、性能评估：1.输出频率范围：根据设计要求，测试波形发生器的最低和最高输出频率是否在设计范围内。
2.分辨率：对于指定频率范围，测试波形发生器的输出频率的分辨率，即最小可调节的频率。
3.稳定性：测试波形发生器的输出信号的稳定性和准确度，是否有漂移和偏差。
4.噪声：测试波形发生器的输出信号是否有杂散噪声和幅度波动。
波形发生器设计方案
波形发生器设计方案一、引言波形发生器是一种电子设备，用于产生具有特定频率、振幅和形状的电信号。
它在各种应用中广泛使用，例如科学实验、医疗设备和通信系统等。
本文将介绍一种波形发生器的设计方案。
二、设计原理波形发生器的设计原理是基于振荡电路。
振荡电路是一种能够稳定产生周期性信号的电路，通常采用反馈路径来实现。
在波形发生器中，我们将采用RC振荡电路作为基础。
三、设计步骤1. 选择合适的电路元件我们需要选择合适的电容和电阻来构建RC振荡电路。
根据所需的频率范围和精度要求，选取合适的元件。
2. 计算元件数值根据振荡电路的设计公式，计算所需的电容和电阻数值。
确保电容和电阻的数值可获得并满足设计需求。
3. 组装电路根据所选的电路元件和计算得到的数值，组装RC振荡电路。
确保元件的正确连接，并注意防止干扰和噪音。
4. 调试和优化连接电源后，使用示波器监测输出信号。
如果波形不满足设计要求，可以调整电容或电阻的数值进行优化。
四、特性和功能该波形发生器设计方案具有以下特性和功能：1. 频率可调性：通过调整电容或电阻的数值，可以实现不同频率的输出信号。
2. 波形形状可变性：根据实际需求，可以调整电路参数以产生正弦波、方波、矩形波等不同形状的输出信号。
3. 稳定性和精度：经过调试和优化后，该波形发生器能够稳定输出准确的波形信号。
五、应用领域本设计方案的波形发生器可应用于以下领域：1. 科学实验：在物理、化学等实验中，需要产生特定频率和形状的信号，用于测试和研究。
2. 医疗设备：在医疗设备中，波形发生器常用于心电图机、超声设备等，用于诊断和治疗。
3. 通信系统：在通信系统中，波形发生器被用于产生调制信号和时钟信号等，保证通信的稳定和可靠。
六、总结波形发生器是一种重要的电子设备，在多个领域中发挥着重要作用。
本文介绍了一种基于RC振荡电路的波形发生器设计方案，通过选择合适的元件、计算数值、组装电路和调试优化等步骤，可以实现频率可调、波形形状可变的输出信号。
555多路波形发生器的系统功能及设计原理
555多路波形发生器是一种广泛应用于电子技术领域的信号源，它可以产生多种不同频率和幅度的波形信号。
该系统具有多种功能，如产生方波、三角波、锯齿波等，同时还可以通过外部控制实现频率和幅度可调。
下面将详细介绍555多路波形发生器的系统功能及设计原理。
一、系统功能产生多种波形555多路波形发生器可以产生方波、三角波、锯齿波等多种波形。
这些波形在电子技术领域有着广泛的应用，如测试电路性能、控制电机等。
频率和幅度可调通过外部控制，555多路波形发生器的频率和幅度可以调节。
这使得该系统具有很高的灵活性，可以根据不同的应用需求产生不同的波形信号。
多路输出555多路波形发生器具有多路输出，可以同时产生多个不同频率和幅度的波形信号。
这使得该系统在多通道应用中具有很高的优势。
稳定性好由于采用了先进的电路设计和制造工艺，555多路波形发生器的稳定性非常好。
即使在长时间工作或恶劣环境下，也能保持稳定的输出性能。
二、设计原理电路组成555多路波形发生器主要由以下几个部分组成：触发器、比较器、放电管、电阻和电容等。
这些元件通过电路连接，形成了一个完整的信号发生器。
工作原理当触发器接收到一个外部信号时，会触发比较器产生一个脉冲信号。
这个脉冲信号通过放电管和电阻电容网络，产生一个具有特定频率和幅度的波形信号。
同时，通过外部控制，可以调节比较器的阈值电压，从而改变波形信号的频率和幅度。
波形生成通过调整放电管和电阻电容网络的参数，可以生成方波、三角波、锯齿波等多种波形。
具体来说，当放电管导通时，电容通过放电管放电，产生一个下降沿；当放电管截止时，电容通过电阻充电，产生一个上升沿。
通过调整放电管和电阻的参数，可以改变上升沿和下降沿的斜率，从而生成不同的波形。
频率和幅度调节通过外部控制，可以调节比较器的阈值电压，从而改变波形信号的频率和幅度。
具体来说，当阈值电压升高时，比较器产生的脉冲信号频率降低；当阈值电压降低时，比较器产生的脉冲信号频率升高。
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。
波形发生器的设计实验报告
波形发生器的设计实验报告波形发生器是一种用于产生各种波形信号的仪器或设备。
它常常被用于电子实验、通信系统测试、音频设备校准等领域。
本文将介绍波形发生器的设计实验，并探讨其原理和应用。
波形发生器的设计实验主要包括以下几个方面：电路设计、元件选择、参数调整和信号输出。
首先，我们需要设计一个合适的电路来产生所需的波形。
常见的波形包括正弦波、方波、三角波等。
根据不同的波形要求，我们可以选择适当的电路结构和元件组成。
例如，正弦波可以通过RC电路或LC电路实现，方波可以通过比较器电路和计数器电路实现，三角波可以通过积分电路实现。
在元件选择方面，我们需要根据设计要求来选择合适的电阻、电容、电感等元件。
这些元件的数值和质量对波形发生器的性能和稳定性起着重要的影响。
因此，我们需要仔细考虑每个元件的参数，并选择合适的品牌和型号。
参数调整是波形发生器设计实验中的关键步骤之一。
我们需要根据设计要求来调整电路中各个元件的数值和工作状态，以确保所产生的波形符合要求。
参数调整需要依靠实验数据和仪器测量结果来进行，同时也需要运用一定的电路分析和计算方法。
信号输出是波形发生器设计实验的最终目标。
在设计过程中，我们需要确保所产生的波形信号能够正确输出，并具有稳定性和准确性。
为了实现这一目标，我们可以使用示波器等仪器来对输出信号进行检测和分析，并根据需要进行调整和优化。
波形发生器具有广泛的应用领域。
在电子实验中，波形发生器常常被用于产生各种测试信号，用于测试和验证电路的性能和功能。
在通信系统测试中，波形发生器可以产生各种模拟信号，用于测试和校准通信设备。
在音频设备校准中，波形发生器可以产生各种音频信号，用于校准音频设备的频率响应和失真特性。
波形发生器的设计实验是一个涉及电路设计、元件选择、参数调整和信号输出的复杂过程。
在实验中，我们需要仔细考虑每个步骤的要求，并根据实际情况进行调整和优化。
通过合理的设计和实验验证，我们可以获得稳定、准确的波形信号，满足各种应用需求。
任意波形发生器设计
任意波形发生器设计一、设计目标和需求分析在进行任意波形发生器设计之前，首先需要明确设计目标和需求。
根据实际应用需求，我们需要设计一种具有以下特点的任意波形发生器：1.多种波形形状：能够产生包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形形状的输出信号。
2.高精度输出：能够提供稳定、精确的波形输出，满足对波形频率、幅度、相位等参数的要求。
3.宽频率范围：能够在较宽的频率范围内产生波形信号，适应不同应用场景的需求。
4.灵活性和操作便捷：具备灵活的参数调节和操作界面，方便用户配置所需波形信号。
二、电路设计和构成基于以上需求，我们可以采用数字/模拟混合电路来设计任意波形发生器。
整体电路结构包括信号发生器、波形调节电路、滤波器、放大器和输出接口等几大部分。
1.信号发生器：信号发生器是生成基本信号的核心部分。
可以采用数字逻辑电路，通过编程控制产生不同形状的基本波形，例如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
可以使用存储器来存储基本波形的采样点，并通过数字模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号。
2.波形调节电路：波形调节电路用于调整波形的频率、幅度和相位等参数。
通过调整振荡电路中的电阻、电容或电感等元件，实现对基本波形的变换和调节。
可以设计多种电路模块来完成这一任务，例如可变电容二极管电路、可调电阻电路等。
3.滤波器：滤波器用于对产生的波形信号进行滤波处理，除去高频或低频的杂散分量，保留所需频率范围内的信号。
可以采用各种类型的滤波器电路，例如RC滤波器、有源滤波器或数字滤波器等。
4.放大器：放大器用于增强波形信号的幅度，确保输出的信号具备足够的驱动能力，可以驱动接收端电路。
可以采用运放等放大电路，根据需要选择合适的增益。
5.输出接口：输出接口用于将产生的波形信号输出给外部设备。
可以设计多种类型的输出接口，例如模拟输出接口（BNC接口）、数字输出接口（USB接口）等，方便用户接入不同类型的设备。
三、实现方法和关键技术在设计任意波形发生器时，需要考虑以下关键技术和实现方法：1.数字信号处理技术：通过数字信号处理技术，实现对基本波形的生成、存储和输出。
基于51单片机的波形发生器的设计讲解
基于51单片机的波形发生器的设计讲解波形发生器是电子设备中常见的一种电子设备，它可以产生各种不同形状的波形信号。
在这篇文章中，我们将会详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计。
一、波形发生器的原理及分类波形发生器的原理是利用电子元件、电路以及控制信号源，将一定幅度的电压信号变化成为需要的各种形状的波形信号。
根据波形的形状分类，可以将波形发生器分为以下几种类型：1.正弦波发生器：产生正弦波信号的发生器，常用于音频设备中。
2.方波发生器：产生方波信号的发生器，常用于数字电路中，也可用于频率测量和脉冲调制等应用。
3.三角波发生器：产生三角波信号的发生器，常用于音频设备以及频率测试等领域。
4.锯齿波发生器：产生锯齿波信号的发生器，常用于音频设备、测试仪器以及数据采集和测量等领域。
二、基于51单片机的波形发生器设计下面我们将详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计步骤。
1.硬件设计：在基于51单片机的波形发生器设计中，我们需要准备的硬件元件有：-51单片机控制芯片-芯片烧录器-液晶显示屏-按键开关-电源模块-杜邦线等电子连接线2.硬件连接：根据电路原理图进行将电子元件进行正确的电路连接。
其中，51单片机作为核心控制芯片，负责生成波形信号，液晶显示屏用于显示波形信号，按键开关用于控制波形发生器的启动、停止以及参数调整等操作。
3.软件设计：利用Keil C编译软件进行51单片机的软件设计，根据控制芯片的指令集编写相应的程序代码，实现以下几个功能：-波形信号的产生：根据选择的波形类型（正弦波、方波、三角波或锯齿波），利用特定的算法生成相应形状的波形信号。
-参数调节：通过按键开关控制波形的频率、幅度以及相位等参数的调节，使波形发生器能够产生不同特性的波形信号。
-波形信号显示：通过LCD显示屏将生成的波形信号进行实时显示，以方便观察和调试。
4.软硬件的调试与优化：三、波形发生器的应用1.音频设备：波形发生器可以生成不同频率的正弦波信号，用于音频信号的发生和测试等应用。
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。
波形发生器的设计
正 文1 选题背景波形发生器又名信号源,广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域;雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用;如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高,因此随着电子技术的不断发展,现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战;指导思想利用NE555构成多谐振荡器产生方波,根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ;方案论证方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器,输出方波,通过锯齿波发生电路产生锯齿波,然后通过一个KHz f H 10=的低通滤波器,通过滤波产生一次,8KHz 到10KHz 的正弦波,然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器,输出三次正弦波;其中滤出三次谐波的理论依据是,由于锯齿波是一个关于t 的周期函数,并且满足狄里赫莱条件：在一个周期内具有有限个间断点,且在这些间断点上,函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积;方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路,产生出8KHz~10KHz 的正弦波;接着是用NE555芯片,搭建出施密特触发电路,产生脉冲波输出；将脉冲波分别输入一个KHz f H 10=的低通滤波器和24KHz~30KHz 的带通滤波器电路中,产生一次和三次正弦波;最初方案设计的大体思路在方案一和方案二之间犹豫不决,于是将两个电路的大体电路都进行了简单的设计,发现方案二存在很多的问题很难解决;问题一：如果使用文森桥式震荡器产生正弦波,改变震荡频率就需要改变RC 常数,要同时改变两个R 在实际电路中,同时改变两个电容的值是很复杂的,而且这样也无法得到一个8KHZ~10KHz的连续的频率,需要双滑动变阻器并且要保证滑动变阻器改变的值完全相同,有一定困难;问题二：NE555芯片搭建出来的是一个简单的施密特触发器,输入正弦波之后,输出的脉冲波的占空比是不可以调整的,不满足实验要求的占空比可调的条件;要是施密特触发器产生的脉冲波的占空比可调会是该电路进一步复杂化;问题三：LM324芯片的功放不够,由于有600负载电阻的限制,输出波形的峰峰值不能简单的通过电阻的分压来实现;鉴于方案二存在的问题能以解决,我们就确定选择方案一的整体思路进行方案的设计;基本设计任务用555 定时器和四运放LM324 设计并制作一个频率可变的、能够同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 的波形产生电路;1四通道同时输出;每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 中的一种波形,通道负载电阻均为600 欧姆;2四通道输出波形的频率关系为1：1：1：3三次谐波;脉冲波、锯齿波、正弦波I 输出频率范围为8kHz~10kHz,正弦波II 的输出频率范围为24kHz~30kHz;输出波形无明显失真;3频率误差不大于10%,通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%;2 电路设计工作原理NE555构成了多谐振荡器,内部可以产生脉冲波和锯齿波,将锯齿波经过LM324一个比例运算放大电路,就可以得到所需的锯齿波;然后让锯齿波输出分别通入由LM324组成的低通滤波器电路和高通滤波器电路,就可得到一次正弦波和二次正弦波;3 各主要电路及部件工作原理脉冲波产生电路脉冲波由NE555芯片搭建的多稳态谐振器振动产生,频率可调,为KHz10;参考8~KHzNE555芯片使用手册可知,芯片输出波形的峰峰值为10V左右;使用Multisim仿真的脉冲波产生电路如下图1所示;图1 脉冲波发生电路利用软件进行波形的仿真,得到脉冲波的图形如图2所示图2 脉冲波仿真波形锯齿波发生电路在锯齿波发生电路的设计中,原始方案是采用教材中的锯齿波发生电路,是通过调整积分电路的正向和反向时间常数的不同,对输入信号的脉冲波进行积分产生锯齿波该电路是需要二极管的;开始是按照这个思路进行仿真的;因为要同时调整正向和反向积分的时间常数,于是我们就想可以在调整脉冲波的输出频率的时候,只改变高电平或者低电平的持续时间,然后在锯齿波发生电路中选取合适的电容值,然后就可以讲正向或者反向的电阻值固定,只改变另一方向的电阻值就可以了;见图3是该方案的仿真电路图3 锯齿波产生电路见图1,是用NE555产生出脉冲波,然后通过锯齿波产生电路,这里仿真没有选择功放为LM324,未考虑600的负载电阻以及输出的峰峰值;脉冲波和锯齿波发生电路的参数取值如下根据NE555芯片的使用手册,有以下有用公式：根据以上的公式,就可以计算出理论上的各种参数：在对锯齿波进行仿真的时候,发现波形有些失真,上网查阅资料后得知要是RC 常数跟脉冲波的时间相匹配才行;去锯齿波发生电路的参数选择及计算过程如下：如图1所示,1R 为一个ΩK 9电阻和一个ΩK 3电位器组成,2R 取Ω700仿真结果见图4的锯齿波;图4 锯齿波仿真波形从图4的波形中算出锯齿波的峰峰值为由于要求负载电阻为Ω600,不能直接进行分压来控制峰峰值为V 1,再用功放来满足峰峰值的要求的话,LM324的四功放无法满足整个电路的需求,因此这种锯齿波的单元电路就被放弃了,需要进行改进;查阅资料发现了在NE555芯片构成的脉冲波发生电路中就有锯齿波,只需要在该处输出,然后调整峰峰值便可以得到要求的锯齿波;改进后的电路仿真图如下图5;图5 改进后的脉冲波和锯齿波发生电路改进后的电路对脉冲波发生电路的参数也进行了调整,让脉冲波的占空比接近一半;锯齿波发生电路是一个反向比例运算电路,由公式参数的选择如下：对该电路进行软件仿真得到理论上的锯齿波波形,见图6;图中另一个波形是NE555芯片的输出波形;图6 改进电路后的脉冲波和锯齿波的仿真波形得到的锯齿波的峰峰值约为V 1,频率与NE555芯片产生的脉冲波频率保持一致,满足实验要求,就完成了锯齿波波形发生电路的理论设计;正弦波发生电路在电路的设计初期,一次正弦波,也就是KHz 8~KHz 10的正弦波发生电路是采用的是截止频率为KHz f c 10=的二阶压控电压源低通滤波器,电路图见下图图7 二阶压控电压源低通滤波器原理图根据截至频率KHz f c 10=,查图确定电容的标称值图8 二阶压控电压源低通滤波电路参数选取参考图取nF C 3.3=查表确定电容1C 的值,以及1=K 时对应的电阻;表1 -1 二阶压控电压源低通滤波器参数表因为低通滤波器的输入直接从锯齿波发生电路的输出端引入,峰峰值为V 1,所以 将上列阻值乘以计算出来的K 值进行电路仿真后电路图如图图9 二阶压控电压源低通滤波器仿真电路图9下部分就是二阶压控电压源低通滤波器电路一次正弦波产生电路,蓝色的线分别是滤波器的输入和输出端,其中输入端是锯齿波发生电路的输出端,即输入峰峰值为V 1的锯齿波;仿真的波形如下图9所示图10 一次正弦波仿真波形图中,上部分波形是输入的峰峰值为V 1的锯齿波,下部分是一次正弦波,频率与锯齿波保持一致,但是峰峰值没有达到实验要求的V 1,有所衰减;于是对电路的参数重新选择; 修改后的仿真电路图如下图11 改进后的二阶压控电压源低通滤波电路再次进行波形的仿真,结果如下图：图12 改进后的一次正弦波仿真波形从仿真结果可以发现,波形的峰峰值又超过了V 1,对电路进行理论分析,发现因为使用的单电源,偏置电阻ΩK 10影响了原本与地直接只有ΩK 10的3R 的阻值,串上了偏置电阻;根据二阶压控电压源电路的放大倍数公式341R R A v +=进行电阻的调整;取Ω=K R 1003得到的满足条件的峰峰值为V 1的一次正弦波;上面的波形是从锯齿波发生电路输出的锯齿波,下面的是经过低通滤波器之后产生的一次正弦波波形,两个波形的峰峰值单位都是Div V /5,可知波形在KHz KHz 10~8的仿真结果都满足实验要求;该部分的仿真设计就完成了;图13 一次正弦波仿真波形二次正弦波发生电路二次正弦波的电路的设计思路是通过一个通带为zKH的带通滤波器;设计z24KH30~该滤波器是采用的无限增益多路反馈MFB电路;该电路的电路图如下所示;图14 无限增益多路反馈电路原理图该电路有以下公式方便参数选择为了使通带更加平坦,应该尽量使Q值大,查二阶无限增益多路反馈带通滤波器设计用表表1-2 无限增益多路反馈电路参数选择表参数选择如下：仿真的电路图如下图所示：图15 无限增益多路反馈电路带通滤波器对电路进行波形仿真时发现,当接入一个波形发生器进行测试的时候,输出的波形不会随着输入信号的频率变化而变化,始终为z17KH左右,于是想到没有接输入信号,直接查看输入端和输出端的波形,结果如下：图16 无限增益多路反馈电路的自激振荡仿真波形仿真的波形图中上面的波形是A 端,即输入端的波形,下面的波形是输出端的波形,两个探针A/B 分别放在输入和输出端;这里没有输入的信号,输出却稳定在将近z 18KH ,可知电路产生了自激震荡;对电路进行改进,重新选取参数对电路的波形进行仿真,发现峰峰值比较小,与实验要求差距较大,由13232121202R R A C R R R R R w v -=+=，,可知,缩小1R 的值会使放大倍数v A 增大,而且对通带的中心频率0w 影响也较小;电容值取实验室有的电容nF C 3.3=;改进后的电路图如下所示图17 改进后的无限增益多路反馈电路对电路进行仿真,查看仿真出的波形结果如下图,由波形可以知道该电路产生的三次正弦波的频率是满足实验要求的,但是峰峰值没有达到要求的9V;两个波形的峰峰值单位分别是Div V /1和Div V /5图18 三次正弦波仿真波形4 原理总图图19 总体方框图5 元器件清单表1-3 元器件清单6 调试过程及测试数据或者仿真结果为使电路便于调试我们采用分块调试的方法;通电前检查电路安装完毕后,经检查电路各部分接线正确,电源、元器件之间无短路,器件无接错现象;仿真结果图20 总体仿真波形图实验结果分析观察示波器上显示波形,可以看出方波和锯齿波以及正弦波波形良好,没有失真现象,达到了课题的要求;7 小结本次实验时间较长,在仿真设计电路的阶段占了很大一部分时间,拖慢了实验进度;在电路仿真设计中,开始没有选取实验要求使用的LM324运放,导致在设计无限增益多路反馈电路时出现了自激振荡而找不到具体的原因;掌握了单电源的使用方法,以及对单电源电路的参数选择,以及尽量减小单电源偏执电路对原电路影响的方法;了解了运放的型号不同,参数会有所不同,会很大地影响电路仿真的结果;在实际电路的制作过程中,因为电阻、电容值的误差,实际需要进行参数的再次调整,而且有些电路焊接的影响在电路仿真阶段是无法预知的;8 体会通过这次课设使我学到了很新的东西,知道了怎样去设计电路、调试电路以及对电路进行修正,体会到了理论与实践的差异;课程设计虽然有点难．但是确实能锻炼我们对知识的掌握以及运用理论指实践的能力;当我一着手清理自己的设计成果,一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟的许多,通过课程设计,使我深体会到,干任何事都必须耐心,细致．通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力,同时也是我们懂得小心谨慎的重要性;参考文献1阎石.数学电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.20062康华光.电子技术基础模拟部分.华中科技大学. 高等教育出版社.20063马全喜.电子元器件与电子实习.机械工业出版社.20064何杜成、袁跃进.电机-光电显示-改进应用电路.山东科学技术出版社.2007 5李志健. 数字电子技术基础实验任务书.陕西科技大学教务处.20076杨刚、周群.电子系统设计与实践.电子工业出版社.2004。
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。
简易波形发生器设计报告
电子信息工程学院硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计年级：13级专业：电子信息工程学院学号： 6学生：覃凤素指导教师：罗伟华2015年11月12 日波形发生器设计波形发生器亦称函数发生器，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可少的仪器设备之一。
波形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。
产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。
本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。
再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。
一、设计要求：（1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调；（3） 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； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录；（6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。
扩展部分：（1）产生一组锯齿波，频率围为10Hz~100Hz ，V V8p-p =；（2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。
二、技术指标（1） 频率围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ；（2） 输出电压：方波V V24p-p ≤，三角波V V6p-p =，正弦波V V1p-p ≥；（3） 波形特性：方波s tμ30r< (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V<γ，正弦波y~<2%。
三、选材：元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管仪器仪表：直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器四、方案论证方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。
波形发生器设计解析
中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而设垃的。当中央处理器CPU正在处 理某件事的时候外界发生了紧急事件，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事 件。在波形发生器中，只用到片内左时器/汁数器溢出时产生的中断请求，即是在AT89C51输出一个波形采样点信号后，接着启动左时器，在泄时器未产生中断之前，AT89C51等待, 直到左时器计时结朿，产生中断请求，AT89C51响应中断，接着输出下一个采样点的信号, 如此循环产生所需要的信号波形。
五邑大学
单片机课程设计报告
题目：波形发生器设计
院 系信息学院
专业电子信息工程
学号3112001979
学生姓名陈梓聪
指导教师
波形发生器设计
摘要
本文以STC89C51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相结合，可输出自左义波形，如正弦波、方波、三角波、梯 形波及他任意波形，波形的频率和幅度在一沱范国内可任意改变。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性能稳定、功能齐全的优点。
AT89C51单处机内部设置两个16位可编程的左时器/计数器T0和T1,它们具有计数器方式 和泄时器方式两种工作方式及4种工作模式。在波形发生器中，将其作泄时器使用，用它来 精确地确左波形的两个采样点输出之间的延迟时间。模式1采用的是16位汁数器，当T0或T1被允许计数后，从初值开始加计数，最高位产生溢出时向CPU请求中断。
基于51单片机的波形发生器的设计汇总
基于51单片机的波形发生器的设计汇总波形发生器是电子领域中常用的一种设备，用于产生各种不同形式的波形信号。
本文将基于51单片机的波形发生器的设计进行汇总。
设计思路如下：一、基本原理波形发生器的基本原理是通过控制数字信号的高低电平来产生不同的波形。
在这个设计中，我们将使用51单片机作为控制器来产生波形信号。
二、硬件部分1.时钟电路：使用一个晶体振荡器作为时钟源，提供稳定的时钟脉冲给51单片机。
2.电源电路：使用稳压电源提供稳定的电压给51单片机和其他电路。
3.单片机电路：将51单片机与其他电路进行连接，包括输入输出端口和相应的外部电路。
4.波形输出电路：根据需要产生不同的波形，设计相应的输出电路，包括滤波器、电阻、电容等元器件。
三、软件部分1.系统初始化：在系统上电后，进行相应的初始化工作，包括设置引脚功能、中断，设置计时器等。
2.波形生成算法：根据用户的选择，使用合适的算法生成相应的波形信号。
常见的波形有正弦波、方波、三角波等。
3.输出控制：根据生成的波形信号，通过设置相应的输出引脚，将波形信号输出到波形输出电路中。
4.用户界面：设计一个简单的用户界面，让用户可以选择不同的波形、调整频率、幅度等参数。
5.中断处理：使用中断功能来处理波形输出频率的控制，实现较高的输出稳定性。
四、设计考虑1.精度要求：根据具体应用场景，确定波形发生器的精度要求。
如果需要较高的精度，可能需要采用更复杂的算法和更精密的输出电路。
2.输出负载：考虑波形发生器的输出负载情况，选择合适的输出电路，以确保波形信号的准确性和稳定性。
3.电源稳定性：电源的稳定性对波形发生器的性能也有影响，需要注意电源供电的稳定性。
五、测试与优化完成波形发生器设计后，进行相应的测试与优化。
包括波形信号的频率、幅度等测试，以及对输出电路、算法等进行优化。
最后，通过以上的设计思路，我们可以完成基于51单片机的波形发生器的设计。
根据具体的应用需求，可能需要对硬件和软件进行相应的调整和优化。
单片机波形发生器设计
单片机波形发生器设计引言：波形发生器是一种电子仪器，可用于产生不同类型的电子波形。
在电子系统设计和实验中，波形发生器起着至关重要的作用。
传统的波形发生器通常有很多旋钮和开关，而现代的波形发生器则大多通过单片机或其他微控制器来实现。
本文将介绍如何通过单片机设计一个简单的波形发生器。
设计方案：1.硬件设计：单片机选择常见的8051系列单片机，因为其性能稳定、功能强大且易于编程。
可以使用Keil等集成开发环境进行程序编写。
电路主要由单片机、晶振、电源电路、按键和LCD显示屏组成。
2.基本波形发生：首先，我们需要设计一个能够产生基本波形的波形发生器。
单片机通过PWM（脉宽调制）技术来实现波形发生。
通过改变脉冲的占空比，可以产生不同频率的方波。
通过将方波依次通过RC滤波电路和运算放大器，可以得到正弦波和三角波。
运算放大器可以选择常见的OPA2134等。
3.频率调节和触发方式：波形发生器需要能够实现频率的调节和触发方式的选择。
频率的调节可以通过旋钮或按键来实现。
可以通过改变控制单片机的定时器参数来改变频率。
触发方式可以选择为外部触发或内部触发，通过开关来实现切换。
4.显示：为了方便用户观察波形，我们可以在电路中添加LCD显示屏。
通过编写程序，可以在显示屏上实时显示波形的参数和波形形状。
5.扩展功能：在基本波形发生器的基础上，可以进一步扩展功能。
例如，可以添加DAC芯片，实现更精确的波形输出。
还可以通过增加存储器，实现波形的存储与回放。
另外，还可以添加数字接口，实现与计算机的通信和控制。
总结：通过单片机设计的波形发生器具有灵活性和可扩展性强的优点。
通过改变软件程序，可以实现不同类型的波形输出，满足不同实验和设计的需求。
注：本文中字数未满1200字，请根据实际需要进行补充。
波形发生器的设计原理
波形发生器的设计原理波形发生器是一种能够产生不同形状的信号波形的电子设备。
它广泛应用于各种领域，包括通信、电子测试、医疗设备、音频设备等。
波形发生器的设计原理主要包括信号源、振荡电路、放大电路和输出电路四个方面。
首先，波形发生器的信号源是产生基准频率信号的部分。
常见的信号源包括晶体振荡器、RC振荡器和LC振荡器等。
晶体振荡器是一种很常见的信号源，它利用晶体的谐振特性产生稳定的频率信号。
RC振荡器通过改变电容和电阻的数值来改变振荡频率，LC振荡器则通过改变电感和电容的数值来改变振荡频率。
选择合适的信号源对于波形发生器的性能和稳定性具有重要影响。
其次，振荡电路是波形发生器的核心部分。
振荡电路主要由放大元件（例如晶体管或运算放大器）、反馈网络和频率控制元件组成。
振荡电路的设计原理是通过放大元件的正反馈作用来实现振荡。
在正相反馈的作用下，振荡电路会产生稳定的振荡信号。
频率控制元件可以通过改变振荡电路中的电阻、电容或电感的数值来调节振荡频率。
振荡电路的设计需要考虑稳定性、抗干扰能力和频率范围等因素。
第三，放大电路用于放大振荡电路中产生的小信号。
放大电路一般采用运算放大器或高频放大器来实现。
它可以将振荡电路产生的低幅度信号放大到适合的水平，以便后续处理或驱动输出装置。
放大电路的设计需要考虑放大倍数、带宽、失真和噪声等因素。
最后，输出电路负责将放大的信号输出到外部设备或系统中。
输出电路一般包括滤波电路和阻抗匹配电路。
滤波电路用于去除输出信号中的杂散频率成分，以提高信号的质量。
阻抗匹配电路用于将发生器输出端的阻抗与外部设备或系统的输入阻抗匹配，以确保信号的传输效果。
总体而言，波形发生器的设计原理涉及到信号源的选择、振荡电路的设计、放大电路的设计以及输出电路的设计。
通过合理的设计和选择，波形发生器可以产生稳定、准确和清晰的各种波形信号，满足不同应用的需求。
在实际应用中，还需要考虑到电路的稳定性、可靠性、抗干扰能力和成本等因素，以实现性能和经济的平衡。
波形发生器的设计
波形发生器设计报告一、设计任务设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。
二、设计要求1. 基本要求具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性的波形。
用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。
具有波形存储功能。
输出波形的频率为100Hz～20KHz（非正弦波频率按10次谐波计算）：重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。
输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。
具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。
2.发挥部分输出波形频率范围扩展至100Hz～200KHz。
用键盘或其他输入装置产生任意波形。
增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电压变化范围：100Ω～∞）。
具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。
可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生一个半周期三角波输出）。
其它（如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展＞200KHz、扫频输出等功能）。
三、方案设计和论证：根据题目的要求，我们一共提出了三种设计方案，分别介绍如下：1、方案一采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器ICL8038，产生频率受控可变的正弦波，可实现数控频率调整。
通过D/A和5G353进行输出信号幅度的控制。
输出信号的频率、幅度参数由4x4位键盘输入，结果输出采用6位LED显示，用户设置信息的存储由24C01完成。
2、方案二行N分频，输出信号送入正弦波产生电路和三角波产生电路，其中正弦波采用查表方式产生。
计数器的输出作为地址信号，并将存储器2817的波形数据读出，送DAC0832进行D/A 转换，输出各种电压波形，并经过组合，可以得到各种波形。
输出信号的幅度由0852进行调节。
系统显示界面采用16字x1行液晶，信号参数由4x4位键盘输入，用户设置信息的存储由24C01完成。
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正 文1 选题背景波形发生器又名信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。
雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。
如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高，因此随着电子技术的不断发展，现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战。
1.1指导思想利用NE555构成多谐振荡器产生方波，根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ。
1.2 方案论证方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波，通过锯齿波发生电路产生锯齿波，然后通过一个KHz f H 10=的低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz 到10KHz 的正弦波，然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。
其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t 的周期函数，并且满足狄里赫莱条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积。
方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路，产生出8KHz~10KHz 的正弦波。
接着是用NE555芯片，搭建出施密特触发电路，产生脉冲波输出；将脉冲波分别输入一个KHz f H 10=的低通滤波器和24KHz~30KHz 的带通滤波器电路中，产生一次和三次正弦波。
最初方案设计的大体思路在方案一和方案二之间犹豫不决，于是将两个电路的大体电路都进行了简单的设计，发现方案二存在很多的问题很难解决。
问题一：如果使用文森桥式震荡器产生正弦波，改变震荡频率就需要改变RC 常数，要同时改变两个R （在实际电路中，同时改变两个电容的值是很复杂的，而且这样也无法得到一个8KHZ~10KHz 的连续的频率），需要双滑动变阻器并且要保证滑动变阻器改变的值完全相同，有一定困难。
问题二：NE555芯片搭建出来的是一个简单的施密特触发器，输入正弦波之后，输出的脉冲波的占空比是不可以调整的，不满足实验要求的占空比可调的条件。
要是施密特触发器产生的脉冲波的占空比可调会是该电路进一步复杂化。
问题三：LM324芯片的功放不够，由于有Ω600负载电阻的限制，输出波形的峰峰值不能简单的通过电阻的分压来实现。
鉴于方案二存在的问题能以解决，我们就确定选择方案一的整体思路进行方案的设计。
1.3 基本设计任务用555 定时器和四运放LM324 设计并制作一个频率可变的、能够同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 的波形产生电路。
（1）四通道同时输出。
每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 中的一种波形，通道负载电阻均为600 欧姆。
（2）四通道输出波形的频率关系为1：1：1：3（三次谐波）。
脉冲波、锯齿波、正弦波I 输出频率范围为8kHz~10kHz,正弦波II 的输出频率范围为24kHz~30kHz。
输出波形无明显失真。
（3）频率误差不大于10%，通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
2 电路设计2.1工作原理NE555构成了多谐振荡器，内部可以产生脉冲波和锯齿波，将锯齿波经过LM324一个比例运算放大电路，就可以得到所需的锯齿波。
然后让锯齿波输出分别通入由LM324组成的低通滤波器电路和高通滤波器电路，就可得到一次正弦波和二次正弦波。
3 各主要电路及部件工作原理3.1脉冲波产生电路脉冲波由NE555芯片搭建的多稳态谐振器振动产生，频率可调，为KHz10。
参8~KHz考NE555芯片使用手册可知，芯片输出波形的峰峰值为10V左右。
使用Multisim仿真的脉冲波产生电路如下图1所示。
图1 脉冲波发生电路利用软件进行波形的仿真，得到脉冲波的图形如图2所示图2 脉冲波仿真波形3.2锯齿波发生电路在锯齿波发生电路的设计中，原始方案是采用教材中的锯齿波发生电路，是通过调整积分电路的正向和反向时间常数的不同，对输入信号的脉冲波进行积分产生锯齿波（该电路是需要二极管的）。
开始是按照这个思路进行仿真的。
因为要同时调整正向和反向积分的时间常数，于是我们就想可以在调整脉冲波的输出频率的时候，只改变高电平或者低电平的持续时间，然后在锯齿波发生电路中选取合适的电容值，然后就可以讲正向或者反向的电阻值固定，只改变另一方向的电阻值就可以了。
见图3是该方案的仿真电路图3 锯齿波产生电路见图1，是用NE555产生出脉冲波，然后通过锯齿波产生电路，这里仿真没有选择功放为LM324，未考虑600的负载电阻以及输出的峰峰值。
脉冲波和锯齿波发生电路的参数取值如下ufC C C K R R K R K R R K R K R K R K R 01.0)(4700)(3510910.123212087654321===Ω=Ω=Ω=Ω==Ω=Ω=Ω=Ω=电位器电位器根据NE555芯片的使用手册，有以下有用公式：BA BL H H B A B A L H B L B A H R R R t t t cycle duty waveform Output CR R frequency C R R t t period CR t CR R t 21___)2(44.1)2(693.0)(693.0)(693.0+-=+=+≈+=+==+=根据以上的公式，就可以计算出理论上的各种参数：uSt uS t uS t KHz f KHz f L H H 9.61001.0101693.08.1171001.0)10110)412((693.01.901001.0)1011012(693.029.101001.0)10121012(44.181001.0)101210)412((44.163633633633max 633min max min =⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯+⨯+==⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯⨯⨯+⨯+=-----在对锯齿波进行仿真的时候，发现波形有些失真，上网查阅资料后得知要是RC 常数跟脉冲波的时间相匹配才行。
)(L H t t RC 或=去锯齿波发生电路的参数选择及计算过程如下：Ω=⨯⨯=Ω=⨯⨯=Ω=⨯⨯===6901001.0109.68.111001.0108.11791001.0101.90t uf 01.06-6-26-6-16-6-1H1max min R K R K R C R C 由取 如图1所示，1R 为一个ΩK 9电阻和一个ΩK 3电位器组成，2R 取Ω700仿真结果见图4的锯齿波。
图4 锯齿波仿真波形从图4的波形中算出锯齿波的峰峰值为V Div Div V 4.42.2/2=⨯由于要求负载电阻为Ω600，不能直接进行分压来控制峰峰值为V 1,再用功放来满足峰峰值的要求的话，LM324的四功放无法满足整个电路的需求，因此这种锯齿波的单元电路就被放弃了，需要进行改进。
查阅资料发现了在NE555芯片构成的脉冲波发生电路中就有锯齿波，只需要在该处输出，然后调整峰峰值便可以得到要求的锯齿波。
改进后的电路仿真图如下图5。
图5 改进后的脉冲波和锯齿波发生电路改进后的电路对脉冲波发生电路的参数也进行了调整，让脉冲波的占空比接近一半。
锯齿波发生电路是一个反向比例运算电路，由公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=RR u fo u 参数的选择如下：Ω=Ω==K R K R V u f o 35101取由对该电路进行软件仿真得到理论上的锯齿波波形，见图6。
图中另一个波形是NE555芯片的输出波形。
图6 改进电路后的脉冲波和锯齿波的仿真波形得到的锯齿波的峰峰值约为V 1，频率与NE555芯片产生的脉冲波频率保持一致，满足实验要求，就完成了锯齿波波形发生电路的理论设计。
3.3正弦波发生电路在电路的设计初期，一次正弦波，也就是KHz 8~KHz 10的正弦波发生电路是采用的是截止频率为KHz f c 10=的二阶压控电压源低通滤波器，电路图见下图图7 二阶压控电压源低通滤波器原理图根据截至频率KHz f c 10=，查图确定电容的标称值图8 二阶压控电压源低通滤波电路参数选取参考图取nF C 3.3=查表确定电容1C 的值，以及1=K 时对应的电阻。
v A1 2 4 6 8 101R 1.422 1.126 0.824 0.617 0.521 0.462 1R 5.399 2.250 1.537 2.051 2.429 2.742 1R 开路 6.752 3.148 3.203 3.372 3.560 1R 06.752 9.444 16.012 23.602 32.038 1RC 33.0CC 2C 2C 2C 2因为低通滤波器的输入直接从锯齿波发生电路的输出端引入，峰峰值为V 1，所以nFnF C C K R K R A v 13.333.033.0399.5422.11121=⨯==Ω=Ω==将上列阻值乘以计算出来的K 值Ω≈⨯=Ω≈⨯=K R K R 163399.543422.121进行电路仿真后电路图如图图9 二阶压控电压源低通滤波器仿真电路图9下部分就是二阶压控电压源低通滤波器电路（一次正弦波产生电路），蓝色的线分别是滤波器的输入和输出端，其中输入端是锯齿波发生电路的输出端，即输入峰峰值为V 1的锯齿波。
仿真的波形如下图9所示图10 一次正弦波仿真波形图中，上部分波形是输入的峰峰值为V 1的锯齿波，下部分是一次正弦波，频率与锯齿波保持一致，但是峰峰值没有达到实验要求的V 1，有所衰减。
于是对电路的参数重新选择。
nFnF C C K R K R K R K R A v 13.333.033.0203752.6203752.68.63250.23.33126.1214321=⨯==Ω≈⨯=Ω≈⨯=Ω≈⨯=Ω≈⨯==修改后的仿真电路图如下图11 改进后的二阶压控电压源低通滤波电路再次进行波形的仿真，结果如下图：图12 改进后的一次正弦波仿真波形从仿真结果可以发现，波形的峰峰值又超过了V 1，对电路进行理论分析，发现因为使用的单电源，偏置电阻ΩK 10影响了原本与地直接只有ΩK 10的3R 的阻值，串上了偏置电阻。
根据二阶压控电压源电路的放大倍数公式341R RA v +=进行电阻的调整。
取Ω=K R 1003得到的满足条件的峰峰值为V 1的一次正弦波。
上面的波形是从锯齿波发生电路输出的锯齿波，下面的是经过低通滤波器之后产生的一次正弦波波形，两个波形的峰峰值单位都是Div V /5，可知波形在KHz KHz 10~8的仿真结果都满足实验要求。
该部分的仿真设计就完成了。
图13 一次正弦波仿真波形3.4 二次正弦波发生电路二次正弦波的电路的设计思路是通过一个通带为z 30~z 24KH KH 的带通滤波器。