信号发生器设计 附仿真
信号发生器的设计仿真与PCB设计制作
信号发生器的设计仿真与PCB设计制作班级姓名学号(一）信号发生器由以下几部分组成：1、±12v稳压电源电路2、方波产生电路3、三角波产生电路4、正弦波产生电路5、总的信号输出电路（二）设计任务和要求设计任务1、用1N4007、LM7812、LM7912设计出±12v稳压电源电路2、用集成运算放大器设计出能产生方波、三角波、正弦波且频率和幅度可调的信号发生器。
3、设计电路原理图、电路印刷版图。
（三）要求1、在给定的±12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计并制作一个函数信号发生器。
2、信号频率：1kHz～10kHz3、输出电压：方波：Vp-p≤24V三角波：Vp-p≤6V正弦波：Vp-p>1V4、方波：上升和下降时间：≤10ms5、三角波失真度：≤2%6、正弦波失真度：≤5%（四）可选用器材1、1N4007、LM7812、LM79122、OP07、uM741、LM324、LM3583、电阻、电位器、电容等元器件若干。
4、开关、接插件、接线端子。
（五）函数发生器电路组成及工作原理函数信号发生器由波形产生电路、电源电路组成，如图1和图2所示。
波形产生电路可产生正弦波，方波和三角波，正弦波是由RC文氏电桥振荡器产生，振荡频率由双刀五位波段开关S1、S2（只用两位）接入不同倍频的电容进行粗调，频率细调用同轴双联电位器W1、W2调节。
D1、D2组成温服电路，W3可进行振荡幅度的调节和失真调整。
为保证能够起振，且减小波形失真，应使R4的阻值略大于R3的阻值的2倍。
方波使由正弦波经过零比较器产生。
方波的频率与正弦波相同，由公式f=1/2∏（W1+R1）C1决定，通过计算可知这个电路产生信号频率范围是150hz-50khz。
信号频率还可进行扩展，但随频率升高，正弦波幅度有所下降，方波发生失真。
三角波是有通用的方波-三角波电路产生，并未采用将方波通过积分的方法产生，因为产生的三角波失真较大。
基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真
基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真作者：张爱英毛战华来源：《现代电子技术》2014年第13期摘要：在电子电路中，矩形波、三角波、锯齿波统称为非正弦波，所设计的非正弦波信号发生器以矩形波发生电路为基础，在其输出端加积分运算电路及相应的辅助电路产生三角波或锯齿波信号，辅以外围电路设计，实现信号频率、幅值、占空比调节。
在Multisim 10开发环境中搭建该电路并进行了验证分析，结果表明，电路达到了设计要求，实现了预期功能。
关键词：非正弦波；信号发生器；仿真； Multisim 10中图分类号： TN702⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）13⁃0146⁃04 Design and simulation of non⁃sinusoidal wave signal generator based on MultisimZHANG Ai⁃ying， MAO Zhan⁃hua（ College of Science and Information， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109，China）Abstract： Rectangular wave， triangle wave and sawtooth wave are collectively referred to as non⁃sinusoidal wave in the electronic circuit. The non⁃sinusoidal signal generator designed in this paper is based on a rectangular wave generating circuit. It can generate triangle wave or sawtooth wave by adding an integral circuit and auxiliary circuit at its output end. The signal amplitude，frequency and duty ratio can be controlled by designing the auxiliary circuit. This circuit was built and analysed in the Multisim 10 development environment. The results show that the circuit meets the design requirements and can realize the expected function.Keywords： non⁃sinusoidal wave； signal generator； simulation； Multisim 100 引言在实际的电子电路应用中，除了常用的正弦波信号之外，还经常用到矩形波、三角波、锯齿波等非正弦波信号。
信号发生器设计(附仿真)
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。
二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波Up-p=6V，正弦波U p-p>1V。
扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。
三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。
图1 信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。
方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。
图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。
其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路图3 比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。
其基本工作原理如图5所示。
为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V应接近晶体管的截止电压值。
m图4 三角波→正弦波变换电路图5 三角波→正弦波变换关系在图4中，RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。
C1、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。
波形发生器的性能指标：①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。
②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。
AT89C51单片机的信号发生器设计与Proteus仿真
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ AT89C51单片机的信号发生器设计与Proteus仿真摘要基于单片机的信号发生器具有广阔的应用和市场价值。
本提出了一种基于AT89C51单片机和DAC0832D/A转化芯片的信号发生器系统的设计方案。
整个系统包括六个部分：主控制模块、D/A转换模块、字符显示模块、频率显示模块、键盘扫描模块、波形切换模块，主要实现以下功能：产生正弦波、三角波、方波、锯齿波；通过波形切换模块切换输出波形形式；通过键盘扫描电路调节波形的频率、幅度以及输出；通过MAX7221驱动数码管实时显示频率；通过液晶显示芯片LM016L显示字符。
系统在软件平台Proteus 7 professional和Keil uVision3下开发，软件仿真测试验证了硬件电路的可行性和准确性。
12027关键词信号发生器单片机DAC0832Proteus毕业设计说明书（论文）外文摘要1 / 12TitleDESIGN AND SIMULATION OF SIGNAL GENERATOR BASED ON SCMAbstractThe signal generator based on SCM has a wide prospect of application andmarket value. A design of signal generator on the basis of the SCM AT89C51 and the D/A convertor DAC0832 is presented in this paper. The system is formed by six parts: main control unit, D/A conversion unit, character displaying unit, frequency displaying unit, keyboard scanning unit, waveform switching unit. The system has these functions:it can generate sine wave, triangle wave, square wave, and sawtooth wave. The form of the output wave can be changed by the waveform switching unit. The frequency, amplitude and output or not of the wave can be adjusted through the keyboard scanning unit. And the frequency can be displayed through nixie tube driven by MAX7221 simultaneously. It also provides a---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------liquid crystal display chip LM016L to display some characters you want. The system is developed on the software platform of Proteus 7 professional and Keil uVision3. The simulation test of software verifies the feasibility and accuracy of hardware circuit.1绪论各种信号均可用函数来表示，能够产生如方波、锯齿波、正弦波等标准测试信号的仪器设备叫做函数信号发生器[1]，亦称波形发生器。
基于集成运放的信号发生器设计与仿真
电 子 测 试
ＥＬ ＥＣＴ Ｒ０Ｎ Ｉ Ｃ Ｔ ＥＳＴ
第 ９期
Ｓｅ ２０１ ｐ． １ Ｎｏ． ９
基 于集成运放 的信 号发生器设 计 与仿真
单新云 ，郝晓 剑 ，姜三 半 ，周汉 昌 中北大 学仪器科学与动态测试教育部重 点实验 室 山西 太原 ０ ０ ５ ３０ １
０ 引言
：
信 号发 生器 在 电路 实验 和 设 备检 测 中有着 十 分重
要 的 作 用 。本 文 将 讨 论 应 用 Ｌ ０ 集 成 运 算 放 大 器 Ｍ３ １
１ ｅ
构 成 多种 信 号 发 生 器 ， 实 现 以 下指 标 ： 产生 正弦 并 能
波 、方波和 三角波 ３ 周期性波形 ； 出信号 频率范 围 种 输
能灵活进行频 率与波形 的选择 、使用方便 。 关键词 ：Ｌ ０ ；Ｅ Ａ仿真 ；温度 扫描 ；频率 ；幅度 Ｍ３ １ Ｄ
中图分类号：Ｔ ０ Ｎ７２ 文献标识码： Ｂ
Ｄ ｅ ｉ ｎｄ ｉ ｕ ａ ｉ ｉ ｎａ ｎｅ ａ ｏｒ ｂａ ｅ ｓｇｎ ａ ｓｍ ｌ ｔｏｎ ｏｆ ｓｇ ｌｇｅ ｒ ｔ ｓ ｄ ｏｎ ｉ ｅ ｒ ｔ ｄ ｐｅ ａ ｉ ｎｔ ｇ ａ ｅ ｏ ｒ ｔｏｎａ ｍ ｐｌｆｅ ｌａ ｉ ｒ ｉ
摘要 ：信号发生器在 电子 电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本文介绍了一种基于Ｌ ０集成运放信 Ｍ３ １ 号发生器的设计方法 ，其中信号产生电路模块由积分器和比较器构成 ，并 利用差分放大器的差模传输特性对信 号变换 ， 而输出三角波 、方波和 正弦 波。最后通过Ｐｏｅ ９ 电路进行仿真 ， 从 ｒｔ９对 ｉ 仿真 结果表明所设计 电路完全 满足设 计要 求。本设计具有输 出频 率范围宽 、信号波形失 真度低 、频率稳定度 高等特点 ，并且输入 电压可 调，
基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现_翻译设计
基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现_翻译设计虚拟仪器是一种将传感器、仪器和设备等硬件部件替换为软件实现的测量仪器。
基于虚拟仪器的信号发生器是利用计算机软件生成各种类型的信号，以模拟实际测量中的信号源。
以下是基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现的一般步骤：1. 软件平台选择：选择适用于信号发生器设计的虚拟仪器软件平台，例如LabVIEW、MATLAB等。
2.界面设计：根据信号发生器的功能需求，设计用户界面。
用户界面应包括信号参数设置、波形展示、开始/停止等控制按钮。
3.信号生成算法实现：根据需要生成的信号类型（如正弦波、方波、三角波等），编写相应的信号生成算法。
算法可以利用基本的数学函数和算法来生成各种类型的信号。
4.参数设置与控制：在用户界面中添加对信号参数的设置和控制。
用户可以通过界面输入信号频率、幅度、相位等参数，并通过控制按钮控制信号的开始和停止。
5.波形展示：在用户界面中显示生成的信号波形。
可以使用波形绘图工具来实时绘制信号波形，或将生成的信号保存为文件进行后续处理和分析。
6.实时更新和响应：信号发生器应能实时更新生成的信号，并对用户输入的参数和控制进行及时响应。
应确保信号发生器的稳定性和准确性。
7.验证与测试：对设计的虚拟仪器信号发生器进行验证和测试。
可以通过与实际信号源进行比较，验证生成的信号是否符合预期。
8. 优化与改进：根据测试结果对虚拟仪器信号发生器进行优化和改进。
可以增加新的功能，修复潜在的bug，并提高信号发生器的性能和稳定性。
总之，基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现主要包括选择软件平台、设计界面、实现信号生成算法、参数设置与控制、波形展示、实时更新和响应、验证与测试以及优化与改进等步骤。
基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计
基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计Proteus是一款可模拟和设计电子电路的电子设计自动化软件。
在Proteus中，多波形信号发生器可以产生多种波形信号。
本文将介绍如何基于Proteus多波形信号发生器进行仿真设计。
1. Proteus多波形信号发生器的使用在Proteus选择“元件模式”，搜索“MULTIWAVE GENERATOR”可以找到多波形信号发生器。
将其拖到工作区中，双击打开“Edit Component Properties”（编辑元件属性）窗口。
该窗口包含了多种波形类型、频率、幅度等参数。
可以根据需要选择不同的波形类型、频率和幅度。
2. 基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计本文以一个简单的LED闪烁电路为例进行仿真设计。
LED的正极连接到MCU的P0.0口，负极连接到地。
MCU的P0.0口跟多波形信号发生器连接，以此来产生高低电平。
步骤如下：1）选择元件在Proteus中选择元件，包括MCU、LED、多波形信号发生器等。
2）连线用连线工具将元件连接起来，形成电路。
3）设置多波形信号发生器双击多波形信号发生器，在“Edit Component Properties”窗口中设置波形类型、频率和幅度。
4）编写程序在MCU中编写LED闪烁程序。
为了简化程序，只需使用一个P0.0口来驱动LED。
程序如下：#include<reg51.h>void delay(int i);void main(){while(1){P0=0x01;delay(500);P0=0x00;delay(500);}}void delay(int i){int j,k;for(j=0;j<i;j++)for(k=0;k<125;k++);}5）进行仿真在Proteus中进行仿真。
仿真时可以看到LED的亮灭与多波形信号的高低电平一致。
可以通过修改多波形信号发生器的参数观察LED闪烁的变化。
仿真信号发生器实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过使用仿真软件Proteus和Keil uVision，学习并掌握信号发生器的设计与仿真方法，加深对信号发生器原理和电路设计的理解，提高实际操作能力。
二、实训内容1. 信号发生器原理信号发生器是一种产生各种标准信号的设备，广泛应用于通信、测量、科研等领域。
本次实训主要设计以下四种波形发生器：正弦波、方波、三角波和锯齿波。
2. 信号发生器电路设计（1）正弦波发生器：采用STM32F103单片机作为核心控制单元，通过查找正弦波查表法生成正弦波数据，经DAC0832数模转换芯片转换为模拟信号输出。
（2）方波发生器：利用STM32F103单片机的定时器产生方波信号，通过改变定时器的计数值来调整方波频率。
（3）三角波发生器：通过STM32F103单片机的定时器产生方波信号，再经过积分电路转换为三角波信号。
（4）锯齿波发生器：利用STM32F103单片机的定时器产生方波信号，再经过微分电路转换为锯齿波信号。
3. 信号发生器仿真（1）使用Proteus软件搭建信号发生器电路，并进行仿真测试。
（2）通过调整电路参数，观察输出波形的变化，验证电路设计的正确性。
（3）将仿真结果与理论分析进行对比，分析仿真结果与理论分析的一致性。
三、实训步骤1. 设计信号发生器电路原理图根据信号发生器原理，设计电路原理图，包括单片机、DAC0832数模转换芯片、矩阵键盘、LCD12864液晶屏幕等元件。
2. 编写程序使用C语言编写信号发生器程序，包括初始化配置、按键扫描、波形生成、LCD显示等功能。
3. 仿真测试（1）在Proteus软件中搭建电路，将程序编译生成的hex文件烧录到STM32F103单片机中。
（2）运行仿真，观察输出波形，验证电路设计及程序的正确性。
（3）根据仿真结果，调整电路参数，优化波形输出。
四、实训结果与分析1. 仿真结果通过仿真测试，成功实现了正弦波、方波、三角波和锯齿波的产生，波形输出稳定，符合设计要求。
基于单片机的智能信号发生器设计与仿真
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＡＴ８ ９ Ｃ５ １ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ａ ｗｔ ｏ ｏ ｔ ｈ ｗａ ｖ ｅ ， ｔ ｒ ｉ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ，ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ ｗａ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｎ ｅ ｗａ ｖ ｅ ．Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｈａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ
ｅ ｘ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ， ｌ ｏ ｇ ａ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍｉ ｃ ｗａ ｙ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ Ｄ／ Ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｏ ｇ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ， ａ ｎ ｄ ｂ ｙ １ ２ ８ ６ ４
摘
８ １ ０ ０ ０ ８ ）
要 ：利 用 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １单 片 机 为 核 心 模 块 ， 设 计 了 一种 智 能 信 号 发 生 器 ， 可 实现锯齿波 、 三 角波 、 方 波 和 正 弦 波 ４种
基于Multisim的函数信号发生器设计与仿真
基于Multisim的简易函数信号发生器设计与仿真函数信号发生器是具有两种或两种以上波形信号输出的信号发生器。
把几种不同类型的基本电路组合在一起就可以构成一个函数发生器。
本电路是由一个文氏桥振荡电路。
过零比较电路，积分电路，电压跟随电路和直流稳电路组成。
其工作原理是：首先由文氏桥振荡电路产生一个所需频率的正弦波振荡信号，该正弦信号一部分由电压比较器引出，另一部分由电压跟随器耦合到过零比较电路的输入端，经比较器处理后，将在输出端产生一个相同频率的方波信号，同理，一部分方波信号由电压跟随器引出作为发生器方波信号输出；另一部分继续由跟随器送入下一级积分电路，方波信号被积分电路处理后，在输出端输出一个相同频率的三角波信号，并由跟随器引出作为发生器又一信号输出。
在整个过程中，直流稳压电路作为所有集成运放提供电源。
如图1-1所示：图1-1一、电源选择集成稳压电源是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压，由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、质量轻等显著优点，所以它完全可以跟信号发生器提供稳定电源。
集成稳压电路基本结构如图1-2所示，该电路是采用LM7818和LM7918构成的正、负18伏电压同时输出的稳压电源电路，其他元件参数如图所示：图1-2二、文氏桥振荡电路选择振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术，文氏桥振荡电路为其中的一种，在电路中选择合适的元器件参数，便可得到相应的输出频率和振幅，即)foutπ=，而振幅取决于集成运放的峰Up1RC2/(（1）参数分析根据设计要求，需应用集成运放设计频率为1KHZ的信号发生器a 选择C6 C7 R3 R4取C6=C7=0.015uF 则R4= 1/（2πfC）= 1/（2π⨯106⨯⨯）=10.6KΩ1000-.0015取系列值R3 = R4 = 10KΩb 选择ICIC 选用MC4558CG 型集成运放，其基本参数如下：nodes: 3=+ 2= - 1=out 5=V+ 4=V-* V CC = 18 V EE = -18 C C = 1e-011 A= 200000 R I = 2e+006* R O = 75 V OS = 0.002 I OS = 2e-008 I BS = 8e-008C 选择 R 1 R 2 VD 2 VD 3采用非线性元件VD 2 VD 3 来自动调节反馈强弱，即利用二极管正向伏安特性的非线形可实现正弦波发生器的自动稳幅。
信号发生器设计(正弦,方波,三角,多用信号发生器)
模拟电路课程设计报告设计课题：信号发生器设计班级：10通信工程三班学生姓名：陶冬波学号：2010550921指导教师：设计时间：目录一、信号发生器摘要--------------------3二、设计目的---------------------3三、设计内容和要求四、设计方案------------------------------------------34.1 RC桥式正弦波产生电路--------------------------------------3 4.2方波产生电路----------------------------------------------------6 4.3三角波产生电路-------------------------------------------------84.4多用信号发生器-------------------------------------------------9五、组装调试及元件清单---------------------------105.1 测试仪器---------------------------------------------------------10 5.2信号发生器元件清单-----------------------------------------------115.3调试中出现的故障、原因及排除方法----------------------11六、总结设计电路，改进措施----------------------116.1 正弦波产生电路改进措施--------------------------------------116.2多用信号发生器改进措施---------------------------------------11七、收获和体会-----------------------------------------12八、参考文献--------------------------------------------12信号发生器设计一、信号发生器设计摘要：本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。
信号发生器设计附仿真
信号发生器设计附仿真首先，信号发生器的设计需要确定需要支持的频率范围和波形类型。
常见的波形类型包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
频率范围通常是设计中最重要的要求之一，因为它决定了信号发生器的应用场景。
例如，对于通信领域的应用，一般需要支持的频率范围是几百兆赫兹到几千兆赫兹。
其次，信号发生器的设计需要考虑输出信号的失真情况。
在设计过程中，可以使用仿真工具模拟信号发生器的输入和输出。
通过调整信号发生器的电路参数和校准电路可以降低输出信号的失真程度。
常见的信号失真包括谐波失真、互调失真和相位失真等。
通过仿真可以预测和优化这些失真。
另外，信号发生器的设计还需要考虑频率稳定性和幅度稳定性。
频率稳定性指的是信号发生器在长时间运行过程中输出信号频率的变化情况。
幅度稳定性指的是信号发生器在长时间运行过程中输出信号幅度的变化情况。
这些稳定性指标对于很多应用场景是非常重要的，因为它们会影响信号发生器的性能。
在进行仿真之前，需要进行信号发生器电路的原理设计。
信号发生器电路通常包括振荡器、放大器和滤波器等组成部分。
振荡器是信号发生器最重要的部分，它能够产生所需的频率和波形。
放大器用于放大振荡器输出的信号，以达到所需的输出幅度。
滤波器用于滤除不需要的谐波和杂散信号。
一般来说，使用SPICE仿真工具进行信号发生器的电路仿真是比较常见的方法。
SPICE（Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis）是一种用于电路仿真的软件工具，可以对电路进行电压、电流、功率等仿真分析。
在仿真中，可以根据设计的电路原理图建立电路模型，并设置相应的参数和初始条件。
通过仿真，可以获取信号发生器的输出特性，包括输出频率、波形、幅度、失真程度、稳定性等。
根据仿真结果，可以对电路设计进行优化和调整，以满足设计要求。
总之，信号发生器的设计附带仿真是一项非常重要的工作。
通过仿真可以提前预测和优化信号发生器的性能，并根据仿真结果对设计进行调整，从而确保最终的信号发生器能够满足设计要求。
信号发生器仿真设计
06 未来发பைடு நூலகம்方向与展望
CHAPTER
高性能信号发生器研究
高速信号发生器
研究如何提高信号发生器的频率响应，以满足高速数字信号处理 和通信系统的需求。
高精度信号发生器
研究如何提高信号发生器的频率和幅度精度，以实现高精度的测量 和校准。
大功率信号发生器
研究如何提高信号发生器的输出功率，以满足大功率雷达、电子战 和通信系统的需求。
在医疗设备中的应用
信号发生器在医疗设备中主要用于产生生理信号，如心电图 （ECG）、脑电图（EEG）和肌电图（EMG）等。这些生理 信号用于监测患者的生理状态和诊断疾病。
信号发生器在医疗设备中还用于产生治疗信号，如电刺激 和磁场刺激等。治疗信号用于治疗各种疾病和病症，如疼 痛、肌肉萎缩和帕金森病等。
幅度平坦度
分析信号发生器在设定频率范围内的幅度变化，以评估其幅 度平坦度。
04 信号发生器优化设计
CHAPTER
电路优化
总结词
通过改进电路设计，提高信号 发生器的性能和稳定性。
优化电源电路
采用低噪声电源，减小电源波 动对信号的影响。
改进信号源电路
采用低失真、低噪声的放大器 和滤波器，提高信号质量。
优化输出电路
采用低阻抗、高带宽的输出电 路，提高信号的输出能力和带
宽。
控制算法优化
总结词
通过改进控制算法，提高信号发生器的控制 精度和动态性能。
引入非线性控制策略
通过引入非线性控制策略，改善信号发生器 的非线性失真和动态性能。
采用PID控制算法
通过调整PID控制器的参数，提高信号发生 器的控制精度和响应速度。
数学模型建立
确定系统动态方程
信号发生器电路设计与仿真
实验项目报告书实验名称信号发生器设计与仿真日期2014/5/14 姓名吴双彪专业电子信息工程（1）一、实验目的（详细指明输入输出）1、掌握采用运算放大器设计方波、三角波和正弦波发生电路2、使用Multisim 11 实现电路的仿真二、实验步骤（详细写出理论计算、理论电路分析过程并画出电路仿真图及相关数据）1、设计可产生频率为2KHZ，占空比为35%，振幅为6V的方波发生器并实际仿真。
T＝１／ｆ＝０．５ｍｓ，有Ｔ＝２ＲＣｌｎ（１＋２Ｒ１／Ｒ２）令ｌｎ（１＋２Ｒ１／Ｒ２）＝０.５，即Ｒ１／Ｒ２＝０.３２令Ｒ１＝３２Ｋ，则Ｒ２＝１００Ｋ，得ＲＣ＝０.５ｍｓ令Ｒ＝５Ｋ，则Ｃ＝０.１ｕｆ。
为了得到占空比为３５％，用阻值为１０Ｋ的电位器代替Ｒ，并在电位器两段分别连上一个二极管实现单边导通。
当Ｕｏｍ＝６V，由Ｕ＋＝Ｒ1／（Ｒ１＋Ｒ２）＝６（１００／１３２）＝９Ｖ＝－Ｕ＿2、设计频率为3KHZ ，振幅为３．５Ｖ的三角波发生器 T ＝１／ｆ＝０．３３ｍｓ，有Ｔ＝２ＲＣｌｎ（１＋２Ｒ１／Ｒ２）令ｌｎ（１＋２Ｒ１／Ｒ２）＝０.５，即 Ｒ１／Ｒ２＝０.３２ 令Ｒ１＝３２Ｋ，则Ｒ２＝１００Ｋ，得ＲＣ＝０.３３ｍｓ 令Ｒ３＝Ｒ＝３．４Ｋ，则Ｃ１＝Ｃ＝０.１ｕｆ。
此时得Ｕｏ１＝６Ｖ的方波，在方波输出端接上一个反向积分器。
由)d Uo1--1/RC (2Uo TT/2t ⎰=计算得RC ＝１／７＝０.１４６ｍｓ，令Ｒ４＝Ｒ＝１.５Ｋ，则Ｃ２＝Ｃ＝０．１ｕｆ。
在Ｃ２上并联一个电阻Ｒ６＝１５Ｋ，防止信号发生漂移。
在LM ３２４AD 的正向端放置一个平衡电阻Ｒ５＝Ｒ４。
在方波信号输出端放置两个稳压管稳定电压。
３、设计频率为3KHZ，振幅为２.５Ｖ的正弦波发生器利用设计2中的三角波再接上一个反向积分器可得正弦波。
电路设计总结三、元器件表方波名称数量1N3882 2 1N4734A 2 C 0.01uf1接地2电位器R310K1 LM324AD 1 R2 32K 1 R1 100K 1 Vcc 9V 1 Vee -9V 1 示波器 1三角波正弦波（在三角波基础上添加）名称数量名称数量1N4734A 2 R7，R8 1K 2C 0.1uf 2 R9 10K 1接地 2 LM324AD 1 LM324AD 2R1 100K 1R2 32K 1R3 3.4K 1R4 1.47K 1R5 1.5K 1R6 15K 1Vcc 9V 1Vee -9V 1示波器 1四、成绩评定。
函数信号发生器仿真设计
函数信号发生器仿真设计
1.功能要求
（1）在给定的+12v、-12v直流电源电压条件下，使用运算放大器设计并制作一个函数信号发生器。
（2）函数信号发生器包括方波、三角波、正弦波产生电路，且频率和幅度可调。
（3）信号频率：1Hz-1kHz。
（4）输出电压为：方波V P-P<=24v
三角波V P-P<=8v
正弦波V P-P》4v
2.总体设计方案
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，可以首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再有积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等。
本实例采用先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，其电路组成框图如图1所示：
正弦波V03
图1
图1中，比较器输出的方波经由积分器后输出三角波；三角波经由差分放大器变换为正弦波输出。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力强等优点。
特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
3. 单元电路设计。
信号发生器仿真设计
R7 1.0k
8
R10 1.0k
9
VDD 2V
VDD
D11 1N3208
D7 1N3208
30
D1 1N3208
12
D3 1N3208
26
D9 1N3208
25
D10 1N3208
0
D4 1N3208
28
D5 1N3208
10
D6 1N3208
13
VCC -2V
VCC
R3 100
29
R30 100
VDD 2V
VDD
30k
U1
23 18 0
D2 1N5229B
21
U2
R19 3.9k OPAMP_5T_VIRTUAL
VCC1 22
19
R20 20k
R12
16
6.8k OPAMP_5T_VIRTUAL VCC1 -2V
VCC1
VCC1 C2 100nF
33
-2V
R1 10k R29 1.0k R16 1.0k
总结 电路总图 参考文献
37 39 40
U6
OPAMP_3T_VIRTUAL
38
R38 1.0k
VCC3
VCC3 -5V
课程设计报告要求
系统概述
信号发生器概述 设计指标 仿真软件multisim
电路分析与设计
方波产生电路 三角波产生电路 二极管整形网络 调幅及偏置电路
电路仿真
各种波形的仿真结果及其分析
34
R22 39k R24 39k
2
0
函数信号发生器的设计与仿真
函数信号发生器的设计与仿真石玉军,刘振来(河西学院 甘肃张掖 734000)摘 要:针对经济欠发达的西部地区学校经费不足的特点,利用集成运算放大器L M301,设计出能产生正弦、三角、方波、梯形、锯齿波和尖顶波等多种波形的函数信号发生器,且通过仿真很好地得到了各种波形。
该函数信号发生器能满足一般的实验及演示的需要,并且成本很低,操作简洁方便,具有一定的参考价值。
关键词:集成运算放大器;三角波;正弦波;方波;函数信号发生器中图分类号:TN710 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)092091203Design and Simulation of Function Signal G eneratorSHI Yujun ,L IU Zhenlai(Hexi University ,Zhangye ,734000,China )Abstract :Aiming at characteristics of economic shortage in western ,L M301integrated operational amplifier circuit design is developed which can produce sine ,triangular ,square ,trapezoidal ,sawtooth waveform and other steeple wave of f unction sig 2nal generator.It can satisfy the needs of the experiments and demonstration by simulating ,and the cost is low ,operation suc 2cinct convenient.K eywords :integrated operational amplifier ;triangular wave ;sine wave ;square wave ;f unction signal generator收稿日期:20072112091 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,但是价格较贵,而且许多功能用不上。
信号发生器的设计与仿真
R1
R2
1. 2 占空比可调的方波发生器设计
1. 3 占空比可调的方波发生器设计1
R2 30kΩ XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _
VDD 12V VDD
7 1 5
U1
6
R1 10kΩ 1 C1 1µ F 0 R5 10kΩ
2
3
3
R4 300Ω
4
2
6
4
741
VEE VEE -12V D3 R3 10kΩ 7 1N4001GP D4 1N4001GP R6 8 50kΩ 50% Key=A 9 5
uo
§ 迟滞比较器
特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。
一、下行迟滞比较器
1. 没加参考电压的下 行迟滞比较器
分析
1. 因为有正反馈，所以 输出饱和。
ui
R
－+ +
R1 U R2 +
uo
2. 当uo正饱和时(uo =+UOM) ： R1 U U om U H R1 R2
3. 当uo负饱和时(uo =–UOM) ：
R9 R1 1 RE S2 RE S2
C3
CAP
5. 555定时器仿真与分析
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利 用它可以及其方便的构成施密特触发器，单稳态触发器 和多谐振荡器。 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时 器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时 控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制 及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳 和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变 换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低 廉，目前被广泛用于各种电子产品。
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南昌大学实验报告
学生姓名：学号：专业班级：
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：
信号发生器设计
一、设计任务
设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。
二、设计要求
基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U
=6V，正弦波U p-p>1V。
p-p
扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。
三、设计方案
信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。
图1 信号发生器组成框图
主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。
方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。
图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。
其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路
图3 比较器传输特性和波形
利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。
其基本工作原理如图5所示。
为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的
应接近晶体管的截止电压值。
传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V
m
图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系
在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差
分放大器的线性区。
C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出
波形。
波形发生器的性能指标：
①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。
②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。
③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。
④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波
特性的参数是上升时间t r 。
四、电路仿真与分析
五、调试
一、方波和三角波产生电路：
三角波的幅度与R2与（R3+RP1)的比值有关。
频率取决于R2与（R3+RP1)的比值和积分电路时间常数（R4+RP2)C2。
频率为100-1k 时，方波Vpp=22.4V<24V ；三角波Vpp=6.02V ；
输出三角波的P-P 就是比较器的门限宽度：
Vcc R R R V V V t t 6
43*2t +=-=∆-+，其中三角波p-p ＝6V ；平衡电阻R1=R3//(R4+R6);
通过R2进行频率调节。
S1接通时频率为1k-10k
方波发生了部分失真
S3接通时频率为10-100
方波上升时间=77us>30us ；
二、三角波-正弦波变换电路 差分放大器的传输特性曲线
t /-e 1ie ic V v I
+==αα，α约等于1；Vt=26mV ； 如果vid 为三角波，设⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-）（）（4/3-t T 4V m -4/t m 4vid T T T V ，则⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤+≤≤+=T T I T I T T V V T T V V t 2/e 1o 2/t 0e 1o 1ic 4/-t t m 44/-t t m 4-，，）（）（αα Rp1调节三角波幅度，Rp2调整电路的对称性，并联电阻Re2用来较小差分放大器的线性区。
C1C2C3为隔直电容，作为耦合电容要取的较大，取470uF 。
C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善波形。
C5、C6、C8C7一般为几十皮法至0.1uF,以滤除输出信号的高次谐波分量。
R13的调整将影响差分放大器的静态工作点电流IO ，取大小为mA ，则输出电流I oPP≈IO/2，大小也为mA ，输出电压VoPP=IoPP ×R'L 大小可达到为V ，则正弦波Up-p>1V 。
六、误差分析
1、方波输出电压Vpp ≤2Vcc ，由于运放的输出存在饱和压降，使方波输出幅度小于电源电压；
2、方波的上升时间Tr ，主要受运放转换速率的限制。
如果输出频率较高，则可接入加速电容，一般为几十皮法。
3、产生失真原因及措施：
A.钟形失真。
传输特性曲线的线性区太宽，应减小R11；
B.半波圆顶或平顶失真。
传输特性曲线对称性差，应调整R13；
C.非线性失真。
由三角波的线性度较差引起，可在输出端加滤波网络改善波形。
七、实验总结
参考书上内容，分模块进行设计调试，再将各模块搭建起来。
虽然书上有公式，但实际设计起来并不是十分顺利，而且理论计算与实际仿真也有差异。
典型的就是频率那里，无法拉到10kHz，当频率越高，失真线性越严重。
通过本次实验，在加深各元件使用技能外，也理解了理论的不一定都是正确的，还需要实践来验证。
八、仿真原件。