信号发生器设计答辩
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
简易信号发生器
设计报告
设计: XXX
学号:XXX
目录
1 技术背景—————————————————————————————2
2 各个设计方案及其比较———————————————————————
3 2.1 方案一
2.2 方案二
2.3 方案三
2.4 方案比较及最后采取
3 各方案各单元的设计电路——————————————————————5 3.1 方案一
3.2 方案二
3.3自制稳压电源
4 可能遇到问题及其解决方法—————————————————————7
4.1方案一中可能遇到的问题
4.2方案二中可能遇到的问题
1 技术背景
1.1信号发生器介绍
信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。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。
1.2任务及要求
1.2.1任务
设计并制作一台信号发生器,使之能产生正弦波、方波和三角波信号,其系统框图如图1所示。
1.2.2基本要求
(1)信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形;
(2)输出信号频率在100Hz~100kHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于 10^-3
(3)输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0~5V范围内可调;
(4)输出信号波形无明显失真;
(5)自制稳压电源。
2 各个设计方案及其比较
2.1 方案一
采用ICL8038芯片,ICL8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路,只需要调整外部的相关电容,电阻值就可以产生方波,三角波,正弦波低失真的脉冲信号。在外界温度变化时产生低的频率漂移,工作变化周期宽,占空比可调,具有较高的电平输出范围,容易使用的特点。具有电源电压范围宽,稳定度高,精度高等特点。只需调节外部阻容(RC)值达到改变振荡频率的目的。
2.2 方案二
采用分立运算放大器(单片机产生方波),然后使用传统的波形转换方法。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。
2.3 方案三
使用ATNEGA16A为核心设计一个dds函数信号发生器,其输出的信号经过LM358放大处理,并在其中安插可变电阻,使其输出信号幅值在一定范围内可调。
2.4 方案比较及最后采取
基于实验要求“采用DDS函数信号放大器制作”,下表是对上述三种方案的比较:
优点缺点实施性
(满10分)
方案一(ICL8038)(1)成本低,只需一个芯片
及少量外部器件;
(2)实施性高,电路简单,
设计方便;
(3)灵敏度高,可以通过调
节外部电路的电阻(即RC),
实现调节频率和幅值;
(4)正弦波失真度低于1%,
有良好的稳定性;
(5)有相当高的电平输出
范围:最高28V;
(6)发生温度变化时,有很
低的频率漂移,最大不超过
50ppm/℃;
(7)失真度满足1‰的基本
要求。
(1)无法精准的调节频率
大小;
(2)产生的频率很低,只能
在0.001Hz~300KHz低失真
波形;
10
方案二(分立运算)(1)可以实现快速频率变
换;
(2)具有低相位噪声以
及所有方法中最高的工
作频率;
(3)可以通过调节外部电
路的电阻,实现调节幅值;
(4)通过按键即可调节频
率。
(1)成本高,产生波形需要
通过大量的积分,比较,滤
波等环节,直接导致需要大
量器件;
(2)大量器件的连接造成
电路实施性不高,容易损坏
等缺点;
(3)复杂的电路会导致
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(失真小于1‰);
5
方案三(1)实施性高,电路简单,
稳定性好;
(2)可以轻易准确的控制
幅值和频率;
(1)单片机使用较为复杂,
易学难精,在设计信号发生
器程序时,难度非常高;
(2)成本很高,DDS芯片很
贵。
7
(ATM EGA16 A)(3)产生波形在低频下具有非常高的精度;
(4)可以通过编程控制产生信号,方便快捷,并且拥有很多的功能扩展。
经比较我认为如果只要求做出满足“基本要求”的信号发生器,我建议采用方案二实现!
这里我将采用所有方案分别制作信号发生器,证明是哪种方式最适合制作信号发生器。
3 各方案各单元的设计电路
3.1 方案一
ICL8038的芯片结构图如下:
其中最重要几个引脚如下:
脚1、12(Sine Wave Adjust):正弦波失真度调节;
脚4、5(Duty Cycle Frequency):方波的占空比调节、正弦波和三角波的对
称调节;
脚8(FM Sweep):频率调节;
3.2 方案二
基于分立运算放大器: