信号源的设计和制作
历届电子设计大赛题目(一至六)1994-2003
第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、评分意见项目得分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30实际完成情况50总结报告20 发挥部分完成第一项 5完成第二项15完成第三项20题目二多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。
具体设计任务是：（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求1．基本要求（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。
高频信号源的设计与制作原理
题目:高频信号源的设计与制作原理所属系电子工程系专业电子信息工程学号01409227姓名丁亚指导教师丁文秋起讫日期2011.6.25—2011.7.15设计地点东南大学成贤学院高频信号源的原理与制作摘要关键词：高频频率源信号合成课程背景：随着社会的发展，通讯工具在我们的生活中的作用越来越重要。
通信工程专业的发展势头也一定会更好，为了自己将来更好的适应社会的发展，增强自己对知识的理解和对理论知识的把握。
无线电设备中广泛使用各类频率源，通常一个无线电通信系统或网络需要大范围能任意切换的频率点，需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带利用率提出愈来愈高要求的产物。
它能够利用一个高稳标准频率源合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
单片机在数字时钟中的应用已是非常普遍的，由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
本次设计是利用高频合成技术和单片机的计时功能，本文详细阐述了高频信号源的设计过程，涵盖了从需求分析，系统设计，编程，原理图，PCB图以及最后的试验板焊制等基本过程。
Principle and Production of High-frequency Signal GeneratorAbstractIn the field of communications, PLL synthesizers playing an increasingly important role. Synthesis is a system, initially the frequency of a series of reference for the entire frequency several times, the reference frequency is usually fixed. This synthesizer called integer N Synthesis. Synthesis technology is constantly advancing, there are a lot of new frequency synthesizer circuit, and in the communications circuits are widely used.This design is utilizing the SCM to work, among which the SCM AT89C51 is the core element. Meanwhile, LED digitron monitor dynamically to be designed ,invented, watched , texted.Radio equipment widely used in various frequency source, usually a radio communications system, or network requires a large range of arbitrary switching frequency point, require the use of frequency synthesis technology. Frequency synthesis technology is a modern communications on the frequency stability, accuracy, spectrum utilization for purity and moved more and more demanding products. It can take advantage of a high standard frequency synthesis out of a large number of sources with the same frequency standard high-performance discrete frequency.SCM in the application of digital clock is already very widespread, the MCU core as a digital clock, you can pass it to the controller of the clock signal timing features, its time data output by the microcontroller, the use of the monitor is displayed.This design is the use of high frequency synthesis technology and single chip timing functions, this article details the design of high-frequency signal source, ranging from requirements analysis, system design, programming, PCB diagram schematic diagram, as well as the final test of the basic plate welding system.Keywords: frequency synthesis technology for high-frequency signal source SCMKeywords: phase locked loop (PLL)；PROTEL；PCB CARD；Synthesis目录高频信号源的原理与制作 (I)Principle and Production of High-frequency Signal Generator (I)Abstract (I)第一章课程背景 (1)1.1 高频信号源 (1)1.2锁相环 (2)1.3单片机 (2)1.4频率合成器 (5)第二章课程目的 (9)2.1树立正确的设计理念 (9)2.2学会项目的设计流程 (9)2.3养成良好的研究习惯 (9)2.3巩固与知新 (9)第三章课程任务 (10)3.1 基本元器件认识 (10)3.2 高频信号源的制作 (10)第四章课程介绍 (11)4.1PLL频率合成 (11)4.1．1 LC正弦振荡器电路 (12)4.1．2环路滤波器 (13)4.1．3锁相频率合成器 (15)4.2频率设置及显示电路 (16)4.3输出电路 (17)4.4电源部分 (19)第五章调试总结 (19)5.1调试电路 (19)5.1．1压控振荡器电路的调试 (19)5.1. 2分频方波信号的观察 (20)5.1. 3场效应管静态工作电压调试 (20)5.1. 4输出波形及显示电路调试 (20)5.2实验总结 (21)5.2. 1设计步骤 (21)5.2. 2布局原则 (21)5.2. 3焊接问题 (22)5.2. 4调试问题 (22)第六章 PROTEL 99SE 介绍 (22)6.1 PROTEL99SE的运行环境....................................................................... 错误！未定义书签。
信号源设计
信号源设计院系：班级：学号：姓名：指导老师：信号源设计1.信号源要求1）、在给定的+5V直流电源电压条件下，使用555芯片和运算放大器设计并制作一个多波形（方波、三角波和正弦波）发生器2）、信号频率f：0.85kHz～1.14kHz （实现频率可调）3）、信号周期T：874us～1.155ms4）、输出电压峰峰值：方波：2V≤Vp-p≤5V三角波：220mv≤Vp-p≤340mv正弦波：4mv≤Vp-p≤14mv2电路原理及主要元器件介绍2.1电路原理本次设计采用555定时器组成多谐振荡器，在接通电源后自行产生矩形波，通过积分电路将矩形波转变为三角波，再经积分网络转变为正弦波。
具体示意图如图1所示。
积分电路积分电路图1波形转换示意图2.2 555芯片介绍555定时器是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，可以将输入的模拟信号变化为一定的数字信号输出，因而广泛应用于生产实践的各个领域。
它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制和检测电路中。
555定时器的内部电路由分压器、电压比较器C1和C2、由两个与非门G1和G 2组成的基本RS触发器（低电平触发）、放电三极管T以及输出反相缓冲器G3组成，其内部结构图如图2所示。
多谐振荡器方波三角波正弦波图2 555定时器内部结构图引脚功能：Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。
Vi2（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。
V CO ：控制电压端。
VO：输出端。
Dis：放电端。
Rd：复位端。
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生31V CC和32V CC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。
Rd是复位端，低电平有效。
复位后, 基本RS触发器的Q端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。
分析555定时器的内部电路图可知：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，并让VCO 悬空，则比较器C1的同相输入端接参考电压32V CC，比较器C2反相输入端接参考电压31V CC，为了学习方便，我们规定：当TH端的电压>32V CC时，写为V TH=1，当TH端的电压<32V CC时，写为V TH=0。
测井系统信号源模拟器的设计
模 拟信号 通 道 。
度 调整 电路 供 电 。单 片机 Ａ Ｃ ３ Ｄｕ ８ １的外 围 电路包 括 复 位 电路 、晶振 电路 、供 电 电路 、通 讯 电路 、键 盘扫 描 输人 电路 及 Ｌ Ｄ 显示 电路 等 ，特 别是 键盘 扫描 和 Ｃ 显 示 电路 ， 键盘 输 人功 能与 用户 指令 相结 合 ， 现 将 实 了人 机 交 互 功 能 ，使 整 个 系 统 非 常 友 好 ，极 具 人 性 化 ，使 操作 简 单 明了 。 ２２ 深 度正 交编 码信 号 的实现 ． 深 度编 码脉 冲是 相位 差 ９ ０度 、 幅度 ５ 的正 交方 Ｖ 波 信 号 ，编 码 器输 出脉 冲 是 １ ８ 个／ ２０ ｍ，速 度 １ｍ／ ５ ｍｉ，利 用单 片机 的 Ｐ ｎ ＷＭ 输 出功能 ，通 过对 控制 字 Ｐ ＷＭＣ Ｎ配 置 选择相 应 的输 出模 式 、对 Ｐ Ｏ ｗＭ０ Ｌ Ｈ／ 、 Ｐ ＷＭ １ ／ Ｈ Ｌ配置 成需 要 的输 出频率 ，再 根 据输 出脉 冲
Ｅ ｌ 的 Ｅ Ａ ６Ｘ ＬＳ Ｄ Ｔ １ Ａ、Ｅ Ｂ ６ Ｘ Ｃ ＭＴ １ Ａ）接 收 换能器 的 信号 ， 从而 能检 测和 维修 信号处 理 部分 电路是 否 工作
正常 。
时 ，一般需 要仪 器接 收部 分和 发射探 头ｌ 分用 水耦 ２ 培Ｂ
合 ，接收 才能 有信号 ；地面 系统 中绞车 深度 张力 面板 在维修 和检 测 中也必 须连 接直线 器和 张 力计 ， 样既 这 不方便 又浪 费时 间 。基 于以上 原 因 ， 计 一个使 用起 设
交叉耦合混沌信号源电路建模与设计
第 21 卷 第 12 期2023 年 12 月Vol.21，No.12Dec.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology交叉耦合混沌信号源电路建模与设计陈文兰，崇毓华，张德智(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)摘要：提出一种交叉耦合结构混沌信号源电路，通过建立非线性混沌模型证明交叉耦合电路满足混沌振荡的条件。
将电路拆分成2个互补的两级混沌电路，基于左右两边互补特性分析了交叉耦合混沌电路稳定性提升的机制。
通过改变输出端口阻抗，对混沌吸引子和输出信号频谱进行仿真和测试，结果表明：交叉耦合混沌电路维持稳定混沌状态的输出端口阻抗由常规混沌电路的500 Ω以上降为80 Ω以下，稳定性提升6倍以上；输出混沌信号频谱分三段覆盖1.5~11.4 GHz频段，较常规电路提升50%以上。
关键词：交叉耦合结构；混沌电路；非线性模型；稳定性中图分类号：TN402 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021441Circuit model and design of cross-coupled chaotic signal generatorCHEN Wenlan，CHONG Yuhua，ZHANG Dezhi(The 38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Hefei Anhui 230088，China)AbstractAbstract：：A cross-coupled chaotic signal generator circuit is presented. Chaotic oscillation conditions of the cross-coupled circuit are proved through establishing nonlinear chaotic model. Thestability enhancing mechanism of left-and-right complementary property is analyzed by splitting thecross-coupled circuit into two complementary two-stage chaotic circuits. The chaotic attractor andoutput spectrum are simulated and tested by tuning the port impedance. Results show that, the stablechaotic output impedance of the cross-coupled chaotic circuit is below 80 Ω, the stability is enhanced by6 times than that of the conventional circuit with 500 Ωoutput impedance. The output chaotic signalspectrum is divided into three bands covering 1.5~11.4 GHz, which is enhanced by 50% than that of theconventional circuit.KeywordsKeywords：：cross-coupled structure；chaotic circuit；nonlinear model；stability混沌信号作为发射载频，具有超宽带、类噪声等特点，在混沌保密通信、雷达抗干扰及干扰压制等领域具有广阔的应用前景[1-2]。
信号源的设计和制作
一、 总体方案
设计制作一个能产生正弦波和脉冲波信号源。要求信号频率 在20Hz~20kHz范围内能程控步进调整，脉冲波的占空比在 2%~98%之间能程控步进可调，且性能良好，满足指标。
1． 方案比较
（1）正弦波产生
方案一：采用单片函数发生器（8038），8038可同时产生 正弦波、脉冲波，方法简单，，但步长难以满足要求，且频 率稳定度不高。
模拟开关CD4051
滤波器
波形输出 输出驱动NE5532
三、调试过程
1．使用的仪器与仪表
PC机，386DX40，5M内存 数字频率计，8610A型 MICE—51仿真器 XD低频信号源 20MHz双踪示波器 真空管毫伏表，DYC—5 BSIA失真度测量仪 890型数字万用表 JWY—30F稳压电源
2．实施方案
根据以上分析，选用如下方案。
（1）正弦波产生 800Hz以下的正弦波产生采用软件相位累加DDS方案来实
现。800Hz~50kHz的正弦波采用动态生成程序的方法来实现。
（2）方波的产生
方波由同频率的正弦波产生，采用计数定时方案来实现占 空比的步进调整。为提高占空比的精度，采用预分频和择优技 术。
另一个是使用可编程逻辑器件，如GAL，这样在发现错误时只要 重新改变编程，不需要做大的改动。
系统实现错误主要是器件接线错误或工作点设置错误。查找实现 错误时可以根据模拟的结果进行对照调试，或由电路的因果关系确定 故障的位置。
四、结束语
频率合成部分是信号源的关键。可以采用动态编程 和吞时钟脉冲技术，提高了软件的处理效率，使正弦波 频率的高端扩展到50kHz，步进1Hz。从实际制作的结果 来看，各方面的指标可达到指标要求，可有不同程度的 提高，也可证明该方案的正确性和可行性。
实用信号源的设计和制作(严俊宇)
电子系统设计报告设计课题：实用信号源的设计和制作学院：机械与电子工程学院专业：自动化姓名：***学号：*********实用信号源的设计和制作一、设计任务及主要技术指标设计任务：在给定±15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。
设计要求：1．基本要求（1）正弦波信号源①信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz,②频率稳定度：优于10-4③非线性失真系数≤3%（2）脉冲波信号源①信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz②上升时间和下降时间：≤1μs③平顶斜降：≤5%④脉冲占空比：2%～98%，步进可调，步长为2%（3）上述两个信号源公共要求①频率可预置。
②在负载为600Ω时，输出幅度为3V。
③完成5位频率的数字显示。
2．发挥部分（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。
（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。
（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。
（4）降低正弦波非线性失真系数。
二、本设计总体方案由于本设计要求不能采用专用信号发生芯片和可编程器件，并且要求达到的频率范围为20Hz～20KHz，为低频信号发生器，因此拟采用方法一，即由分立器件构建频率产生单元，产生振荡后再实现正弦波和脉冲波，这种方法有以下两种信号输出方案。
方案一：如图2.1所示。
图2.1 信号输出方案一方案二：如图2.2所示。
图2.2 信号输出方案二考虑电路结构和实现方便，拟采用方案二。
系统总体框图如图2.3所示。
所设计的信号发生器由振荡电路、稳幅电路、正弦波调幅电路、电压比较电路、脉冲波调幅电路组成。
频率产生单元由振荡电路和电压放大电路构成，能够产生频率可调的正弦波信号，正弦波信号的幅度调整后经电压比较器和脉冲调幅电路输出要求的脉冲波。
图2.3系统总体框图三、正弦波信号生成方案信号发生器的工作频率范围、频率稳定度、频率设置精度、相位噪声、信号频谱纯度是信号发生器性能的重要指标，都与频率产生单元有关，在本设计中频率产生单元首先生成正弦波信号，正弦波信号的频率大小直接影响后面脉冲波信号的步进，因此正弦波信号的产生方法十分重要。
发射台信号源系统的设计与改造
质 量， 对于合肥大蜀山发射台这样综合 际要求来具体分析。 性台站来说 ， 由于信号源系统复杂庞 大 常用的机架、 机柜类型有三种，组合式标准安装， 可以进行扩展 ， 另外 使用机柜时， 必须要考虑 电缆的数
因此其重要性也更为突出。自２ ０ 年以 双柱开放式机架、 ０４ 四柱开放式机架和专 机柜还 自 带竖直长配电盒为设备供 电。 来， 大蜀 山发射台陆续对信号源系统进 用机柜。双柱开放式机架成本较低 ， 负
可靠性、 科学性、 方便性和规范化 ， 使其 的安装， 有多种尺寸选择 ； 专用机柜则主 远达不到实际需要的面积 ， 为此我们对 安全性 大幅提升， 同时彻底解决了过去 要用于高密度伺服器 、 网路设备、 电信和 电缆入 口孔进行 了重新 设计， 并从机房
系统操作及维护繁琐的弊端。
广电设备， 着重于冷却、 配电、 缆线管理 地沟走线边缘打出一走线槽直通机柜底
要求。经过充分的调研后， 我们结 合发 装侧门， 两边的机柜各有一个 侧门， 与 直接切换对负载供电， 功能 的实现通 其
射台自己的实际情 况， 重对 机柜 选型、 通用机柜不同的是 ， 着 所有机柜我们都没 过外接交流接触器实现， 切换原理 如图 配电、 防雷、 抗干扰、 布线及标识方法等 有订做前门， 而是要求厂家提供 更多数 １ 所示， 接触器线包Ｊ Ｐ 输出供 电， 由ｕ ｓ 同
间的距离要尽量大些， 因为感应噪声ｕ ｎ
常开接点吸合， 常闭接点断开， Ｐ 输出 ＵＳ
最 后， 对一些易受雷电影响的设备 和 导线 间隔成 反 比 ， 间隔越小 噪声越
直接供负载使用， 实现ｕ ｓ Ｐ 的在线供 电 及数据 口进行处理 ， 如对与发射机连接 大， 以交流做 电源的器件， 对 它们的输入、 功能； Ｐ 出现故障， 而Ｕ ｓ 无输出时， 线包Ｊ 的Ｒ 一３ 及Ｒ 一８ 接口采用专门的光电 输出线应分开 走线； Ｓ２ ２ Ｓ４ ５ 对低 电平信号线和
基于dds技术的信号源设计
基于dds技术的信号源设计DDS技术是目前广泛应用于数字信号处理和通信的核心技术之一。
基于DDS技术的信号源设计可以实现高精度、高稳定性、高灵活性和低噪声等优异的性能，因此在无线通信系统、卫星通信、雷达系统、测量仪器等领域得到了广泛应用。
一、DDS技术简介DDS全称Direct Digital Synthesis，即直接数字合成技术。
它是一种基于数字信号处理技术和先进的ASIC、FPGA和DSP技术的数字频率合成器。
数字频率合成技术是一种通过数字计算实现频率合成的技术，它克服了传统的模拟频率合成器存在频率稳定度和相位噪声等问题。
二、基于DDS技术的信号源设计基于DDS技术的信号源设计主要包括两个方面，即DDC和DUC。
1.DDCDDC全称Digital Down-Converter，即数字下变频器。
它是一种基于DDS技术实现的数字信号处理器件，能够将高频率信号数字化并进行数字信号处理，提取出信号中的基带信号或低通信号。
通常采用FPGA或DSP为核心芯片，通过数字计算、滤波、放大等步骤实现信号处理功能。
2.DUCDUC全称Digital Up-Converter，即数字上变频器。
它是一种基于DDS技术实现的数字信号处理器件，能够将基带信号或低通信号进行数字信号处理，并将其变换到高频率，形成高频信号。
通常采用FPGA或DSP为核心芯片，通过数字计算、滤波、放大等步骤实现信号处理功能。
三、基于DDS技术的信号源设计的优势基于DDS技术的信号源设计比传统的信号源设计具有许多优势：1.高精度：DDS技术采用数字计算的方式实现信号合成，能够实现非常高的频率精度和相位精度，使得合成的信号具有非常高的精度。
2.高稳定性：DDS技术能够对合成信号的频率、相位和幅度等参数进行精确控制，使得信号具有非常高的稳定性，不会因为环境温度或供电电压等因素的变化而导致信号出现偏差。
3.高灵活性：DDS技术能够实现任意的信号合成，使得用户能够非常灵活地产生各种形式的信号。
基于DSP28355的简易信号源硬件设计
图2核心板电路原理图
2.3.2 D/A方案选择和电路设计
D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟量的器件。DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。主要特性指标包括：分辨率、线性度、转换精度、转换速度。在本系统中，主要关心两个问题，首先就是D/A的分辨率，其次就是采用串行还是并行的D/A。其中分辨率主要取决于芯片的位数，如N位D/A转换器，其分辨率为1/(2^N-1)，位数越高，分辨率就越高，转换就更精确。这里有两种方案，用表格的形式做了一个简单的比较，如下表3所示:
因此在本系统中，决定选用TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335型数字信号处理器作为波形发生和系统控制处理芯片。28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。与前代DSP相比，平均性能提高50%，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。
引脚功能说明如下表4：
表4 TLV5638引脚说明
引脚编号
引脚名称
引脚功能
1
DIN
串行数据输入
2
SCLK
串行时钟输入
3
/CS
片选信号，低有效
4
OUTA
A通道模拟电压输出
信号源的设计和制作
信号源的设计和制作内容摘要：本文介绍了信号发生器的基本原理以及工作流程，在电子信息技术领域，经常要用到一些信号作为测量基准信号或输入信号，也就是所谓的信号源。
信号源的好坏在很大程度上决定了系统的性能，因而常称之为电子系统的“心脏”。
随着电子技术的发展，对信号源的要求越来越高，要求其输出频率高达微波频段甚至更高，及频率分辨率达到m级Hz甚至更小，相应频点数更多，频率转换时间达到ns级，频谱纯度高，同时对频率的功耗、体积、重量等也有更高的要求。
要实现高性能的信号源，必须在技术手段上有新的突破。
针对以上对信号源高性能的要求，研究和制作一款频率和分辨率更高、转换时间更少、频谱纯度更高的信号发生器成为了人们广泛关注的焦点。
而基于DDS技术的产品，可以很好的达到上述各项性能的要求，为当今科技更好更快发展提供了有效的设备基础，正是在这样的背景下，高精度的信号发生器应运而生。
关键词：信号发生器频率歩进占空比1信号源的设计和制作前言本系统基于DDS工作原理并对累加器与地址存储器等加以优化，利用FPGA编程实现DDS 硬件功能，实现了题目要求产生频率可调正弦波、占空比可调脉冲的设计目的。
以单片机（AT89S51）为核心，实现对波形、频率、脉冲占空比、幅度调整等的选择与连续控制。
同时，将设定的参数和相关信息通过LCD12864显示。
所设计的信号发生器由振荡电路、稳幅电路、正弦波调幅电路、电压比较电路、脉冲波调幅电路组成。
采用RC振荡方式产生振荡信号，通过二极管IN4148和运放TL082实现振荡信号稳幅，调幅之后输出正弦波信号，再经电压比较器和调幅电路实现脉冲波的占空比和幅度的变化。
采用了多级电阻和多级双联电位器实现频率的分段和步进。
信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是外国的几大仪器公司，如日本横河、Agilent、Tektronix等.美国的FLUKE公司的FLUKE-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一，它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的方波，其最高频率可以达到5MHZ，最大输出幅度也达到10Vpp。
信号源的设计与制作Multisim实验报告
该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。
用Multisim10.0对电路进行仿真得到下图
仿真波形
仿真得出的数据与理论计算一样，电路正确。
从电压传输特性上可以看出，当-UT＜uI＜+UT时，UO可能是-UT，也可能是+UT。如果uI是从小于-UT，的值逐渐增大到-UT<uI<+UT，那么UO应为+UT；如果uI从大于+UT的值逐渐减小到-UT<uI<+UT，那么应为-UT。曲线具有方向性，如图b)所示。
实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压UO才为±UZ。UO在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着uI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了UO的转换速度。例如，当UO＝+UZ、uP=+UT时，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即会产生如下的正反馈过程：UO的下降导致uP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反馈的结果使UO迅速变为－UT，从而获得较为理想的电压传输特性。
本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如下图所示：
正弦波传输特性
2.4方波转换成三角波电路的工作原理：
当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下：
2.5总电路图
三 单元电路设计原理与仿真
3.1 正弦波发生电路的设计
本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路（文氏桥正弦波振荡电路）产生正弦波，其电路图如下所示
DDS信号源设计原理
DDS 信号源设计原理DDS 引言 DDS 原理 DDS 结构 DDS 设计 DDS 描述 DDS 仿真 DDS 实现一、DDS 引言频率合成技术是将一个（或多个）基准频率变换成另一个（或多个）合乎质量要求的所需频率的技术。
在通信、雷达、导航、电子侦察、干扰与抗干扰等众多领域都有应用。
随着各种频率合成器和频率合成方案的出现，频率合成技术得到了不断的发展。
1971年3月美国学者J.Tierncy ，C.M.Rader 和B.Gold 首次提出了直接数字频率合成（DDS__Direct Digital Synthesis ）技术。
这是一种从相位概念出发直接合成所需要的波形的新的全数字频率合成技术。
同传统的频率合成技术相比，DDS 技术具有极高的频率分辨率、极快的变频速度，变频相位连续、相位噪声低，易于功能扩展和全数字化便于集成，容易实现对输出信号的多种调制等优点，满足了现代电子系统的许多要求，因此得到了迅速的发展。
目前市面上的DDS 芯片，价格昂贵、功能固定单一，应用受到限制。
本综合实验项目采用基于FPGA 的EDA 技术设计实现DDS 芯片，并可以根据实际需要对其功能进行灵活地修改，配置。
二、DDS 工作原理一个纯净的单频信号可表示为：()()o o t f U t u θπ+=2sin （2-1）只要它的幅度U 和初始相位o θ不变，它的频谱就是位于o f 的一条谱线。
为了分析简化起见，可令U=1，o θ=0，这将不会影响对频率的研究。
即： ()()()t t f t u o θπsin 2sin == （2-2）如果对（2-2）的信号进行采样，采样周期为c T （即采样频率为c f ），则可得到离散的波形序列：()()c o nT f n u π2sin = ()...2,1,0=n （2-3）相应的离散相位序列为：()n nT f n c o ∙∆==θπθ2 ()...2,1,0=n （2-4）式中：c oc o f f T f ππθ22==∆ （2-5）是连续两次采样之间的相位增量。
调幅波信号源的设计与制作
摘要波形发生器是一种常用的信号源，广泛地运用在电子电路、自动控制系统、和教学实验等领域。
文中以AT89C51单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序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
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、硬件电路和软件部分的设计原理。
关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换AbstractWaveform generator is a common signal source, widely used in electronic circuits, automatic control system, and teaching experiment etc.. Based on the 89C51 microcontroller as the core design of a low frequency signal generator. The signal generator with digital waveform synthesis technology,combined with the hardware circuit and software program, custom output waveforms, such as sine wave, triangle wave, trapezoidal, Fang Bo and otherarbitrary waveform, frequency and amplitude of the waveform can be changed in a certain range. The waveform and frequency change through software control,the magnitude of change by hardware. The design principle of the generation principle, hardware circuit and software part of the waveform.Keywords:Low frequency signal generator；Single chip microcomputer；D/A conversion目录1 绪论 (1)1.1研究背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3主要内容和结构安排 (2)方案设计 (3)2.1方案设计思想 (3)2.1.1波形产生方案 (3)2.1.2 改变幅度方案 (3)2.2工作原理 (3)3 硬件电路设计 (5)3.189C51单片机简介 (5)3.2单片机最小系统电路 (7)3.3DA转换电路设计 (8)3.4运算放大电路和低通滤波电路 (10)3.5系统总电路图 (11)4 系统软件设计 (13)5系统仿真 (16)5.1仿真软件 (16)5.2系统仿真步骤与结果 (16)5.3出现的问题和解决办法 (18)6 结论与展望 (19)参考文献 (20)致谢............................................................................................................... 错误！未定义书签。
40MHz射频信号源的设计与分析
收 藕 日期 ｔ２ １－６１ ０ ００ ７
修 订 日期 ：２ １－７ １ ０ ００ —３
基 金 项 目 国 家 自然科 学 基 金 （ ０ ７ ３ １ ； 国家 自然 科 学 基 金 （ １７ ３ ９ ５９５０） ５ ０８ ６ ）
第 ６期
陈 世 勇 等 ：４ ＭＨ ０ ｚ射 频 信 号 源 的 设 计 与 分 析
号源 是 现 代 电子 系统 中必 不 可 少 的 重 要 组
。
系 统 的准 确 性 和 可 靠 性
因此 ，更 高 纯 度 和 更 高稳 定
一
…
图 ～ 一
度 的射 频 信 号源 成 为 研 究 者研 究 的重 点对 象 。 目前 ， 实现 射 频 信 号源 的主 要 技 术 是 ＤＤＳ 技 术 。ＤＤＳ 是 现代 数 字 信 号 处 理 理 论 与微 电子 技 术 相 结合 而 产 生 的一 种 新 型 频 率 合成 技 术 ， 与传 统 的频 率 合 成 技 术 相 比 ，Ｄ ＤＳ具 有 频 率 分 辨 率 高 、相 位 噪 声 低 等 突 出 优 点 【 。ＤＤＳ是一 种 全 数 字 化 的频 率 合 成器 ， 】 ｑＪ 由参考 时钟 、相位 累加 器 、波 形 存储 器 、ＤＡ 转 换 器 和 低 通 滤 波 器 组成 ，其 基 本 原 理 框 图 如 图 １ 示 。 ／ 所 ＤＤＳ的基 本 原理 是 利 用 奈 奎 斯特 采 样 定 理 ，通 过 查表 产 生频 率 、相 位 可 控 的波 形 Ｌ。ＤＤＳ的 核 心 ４ ］
Ｄｅ ｅ ｅ ， ２ １ ｃ ｍｂ ｒ ００
４ ＭＨ 射 频 信 号 源 的 设 计 与 分 析 ０ ｚ
陈世 勇 ， 张娟 ， 韩孝 力 ，
（ 庆大 学 通 信 工 程 学 院 ， 重庆 ４ ０ ４ ） 重 ０ ０ ４
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南京信息工程大学第三届电子设计大赛设计报告设计题目：信号源的设计和制作（B题）院系专业：设计成员:2013年3月25日——2013年4月6日摘要本系统以STC89C52单片机为控制核心设计并制作一个正弦波信号源。
本实验分为三大模块，分别是键盘扫描并控制液晶显示模块，正弦波产生及频率步进模块，幅值步进可调模块。
正弦波产生部分采用DDS芯片AD9850,实现了10Hz-1MHz的正弦波输出。
幅值步进模块采用可变增益放大器AD603，由数模转换器DAC0832控制放大倍数。
幅值、频率由按键输入并由单片机控制在液晶上显示,最后加上THS3091功放电路以驱动50欧负载。
本系统工作可靠稳定，较好地完成了基本部分和发挥部分的要求。
关键词: DDS D/A 程控放大器步进AbstractThis system with STC89C52 single-chip microcomputer as the control core is the design and construction of a sine wave signal source. This experiment was divided into three modules, respectively is liquid crystal display module, keyboard scanning and control frequency sine wave generation and stepper module, adjustable amplitude stepper module. Sine wave generating part adopts DDS chip AD9850, implements sine wave output of 10 hz to 1 MHZ. Amplitude stepper module adopts the variable gain amplifier AD603, controlled by a digital to analog converter DAC0832 magnification. By the pressed key input amplitude, frequency and controlled by the microcontroller on the LCD display. Finally add THS3091 power amplifier circuit to drive the euro 50 load.This system work stable and reliable, better to complete the basic part and play a part of the requirements.Keyword: DDS D/A Programmable amplifier Step目录一、系统方案比较与论证.......................................................... 错误！未定义书签。
1. 1设计任务和要求 (1)1. 2任务分析及方案论证 (1)1. 2. 1正弦波产生 (1)1. 2 .2 幅值步进控制模块 (2)1. 2. 3显示及键盘控制模块 (3)1. 2. 4功率放大电路 (3)二、系统设计 (4)2. 1 硬件设计 (4)2. 1. 1正弦波产生电路 (4)2. 1. 2正弦波幅值可调电路 (5)2. 1. 3功率放大电路 (6)2. 2 软件设计 (6)2. 2. 1基本思路 (6)2. 2. 2软件流程图 (6)三、测试结果与分析 (7)3. 1正弦波测试结果 (7)3. 2相对误差统计 (8)3. 3误差分析 (8)四、总结 (8)五、参考文献 (9)一、系统方案比较与论证1.1 设计任务和要求设计制作一个正弦信号发生器。
基本要求为：（1）输出信号频率：20Hz～300kHz；（2）信号幅度：负载50Ω时，输出电压峰峰值为1～3V可调；（3）信号源输出电阻为50Ω；（4）显示信号的频率和幅度。
在完成基本任务的基础上，我们增加如下功能：（1）输出信号频率：20Hz～1MHz;（2）频率通过按键可任意步进调节，步长为100Hz；（3）提高信号的输出电压峰峰值至1～10V可调（带50Ω负载）；（4）幅值通过按键可任意步进调节，步长为100mV。
1.2 任务分析及方案论证1.2.1正弦波产生方案一：用FPGA来实现。
只要在FPGA的内部建立一个正弦信号的数据表，然后在外部时钟的驱动下，读取正弦信号数据表中的数据，在送到高速DAC中进行数模转换就可以得到正弦信号（如图1所示）。
用FPGA产生的正弦信号频率和幅度稳定度都很高，可以很方便地与计算机接口，控制方便。
不过由于FPGA的工作频率通常不能太高，所以输出信号的频率难以做高。
图1 FPGA查表法框图方案二:采用锁相环电路。
锁相环主要由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）、压控振荡器（VCO）三部分组成，如图2所示。
由于锁相环电路中只要输入的基准频refV 率足够稳定，锁定之后，输出的频率就会有较高的稳定度。
只要在此基础上加个数控分频器就能实现频率设置和频率步进的功能。
但锁相环带宽有限，要想做到很宽的输出频率范围，同时满足较高的频率分辨率比较困难。
U1图2 锁相环电路框图方案三:采用直接数字频率合成器DDS 来实现。
DDS 集成芯片的核心部分由相位累加器、正弦查询表组成。
DDS 的内核在内部逻辑单元的控制下，不断地将所要求的数据送到高速DAC0832中进行数模转换，就可以在输出端得到要求的波形信号（如图3所示）。
DDS 特别适合于生成频率低、频带宽、频率稳定性和准确度较高及波形复杂的场合。
综合比较，故本方案采用DDS 芯片AD9850来实现。
图3 DDS 基本框图1.2.2幅值步进控制模块方案一：DAC 控制增益。
如图所示，输入信号放大后作为基准电压送给DAC 的脚，相当于一个程控衰减器。
再接一级放大，这两级放大可实现要求的放大倍数。
输出接到有效值检测电路上，反馈给单片机，实现AGC 。
还可通过输入模块预置增益值，控制DAC的输出，事项程控增益。
但增益动态范围有限，当频率在中频段时，信号失真严重，故不采用。
方案二：电压控制增益。
采用自动增益控制芯片AD603，通过其芯片1、2两脚的差分电压值（-500mV-+500mV）,可以实现增益的变化。
通过DAC的输出提供AD603控制放大倍数，实现自动增益控制。
同时可通过软件输入模块设置增益值，控制DAC 的输出，实现任意增益调节。
方案二完全可以满足题目要求。
1.2.3显示及键盘控制模块方案一：数码管显示。
由于本题要求实时显示输出信号的类型、幅度、频而数码管不能显示字符，所以不用。
方案二：LCD液晶显示。
LCD液晶不但能显示字符和数字，而且显示效果较好，容易编程实现。
故选择LCD12864做显示部分并采用4*4矩阵键盘实现调节及步进。
1.2.4功率放大电路方案一：采用分立元件的互补输出型放大电路。
但分立元件组成的电路是动态的不稳定且频带较窄，故不采用。
方案二：采用集成功率放大器THS3091。
3091的带宽达到210MHz，可采12 伏供电，最高输出电流达到正负250mA。
且集成器件噪声小，增益稳定，对信号输出影响不大，完全满足本次设计的要求。
故采用THS3091做功放电路。
综上所述，确定系统的总体框图如下图4所示：图4 系统总体框图D31D22D13D04DGND 5DVDD 6W_CLK 7FQ_UD 8CLKIN 9AGND 10AVDD 11RSET 12QOUTB 13QOUT 14IN-15IN+16DACBL 17AVDD 18AGND 19IOUTB 20IOUT21RESET 22DVDD 23DGND24D725D626D527D428AD9850VCCINDUCTORINDUCTOR INDUCTOR 56pF230pF230pF25Ω50Ω56pFD0D1D2D3D4D5D6D7CLKW_CLKUPDATERESET IN-IN+RSETFRE二、主要电路设计与分析2.1、硬件设计2.1.1正弦波产生电路DDS 单片频率合成器AD9850的ROM 中已预先存入正弦函数表，其幅度按二进制分 辨率量化,其相位一个周期360°按2π/232的分辨率设立相位取样点。
然后存入 ROM 相应地址中。
工作时，用单片机送入频率码。
输入采用串行方式，共40位控制 位，其中32位是频率码，另8位中的5位是初始相伴控制码，3位是掉电控制码。
改变读取ROM 的数目，即可改变输出频率。
输出频率的一般表达式为：f out =kf c /232.式中，k 为频率码，是个32位的二进制数。
fc 为系统时钟频率，即125MHz.频率变 化范围为20Hz~1MHz 。
DDS 电路图如图5所示：图5 DDS 外围连接图2.1.2正弦波幅值可调电路采用8位并行DA 器件DAC0832以及可控增益放大器AD603来实现正弦波的幅度步进。
将DDS 生成的正弦波接到AD603的输入端，通过单片机调整DA 输入数字量，再加上运算放大器LM324将电流值转换为电压值，来控制AD603的放大倍数，从而完成正弦波100mv 的步进和幅值预置。
DAC0832及AD603电路如下图所示：图6 DAC0832AD603的电路图如图7所示：-5V图7 AD6032.1.3功率放大电路采用两片电流反馈型宽带运放THS3091，±12V供电以驱动50欧姆的负载。
电路如下图8所示：2.2kΩ图8 THS3091功率放大电路2.2、软件设计2.2.1基本思路单片机控制AD9850产生频率和相位都可控的正弦波，频率量由键盘设定，步进量为100Hz，AD9850频率分辨率为0.006985Hz，完全能够满足要求。
正弦信号送入DAC0832的基准输入端，单片机控制DA的数字量调节其幅值，设置按键调整幅值可实现100mv的步进。
正弦信号送入DAC0832的基准输入端，单片机控制DA的数字量调节其幅值，设置按键调整幅值可实现100mv的步进。
2.2.2软件流程图本次采用两片STC89S52RC，分为主机与从机。
从机用于LCD的显示、键值的处理，同时将控制字发送给主机。
按键分为数字键（0-9）、频率确认键、幅值确认键、频率步进键、幅值步进键。
主机接受从机的控制字，并对DDS及DAC0832产生控制，其流程图如下所示：图9 软件流程图三、测试结果与分析3.1正弦波测试结果3.2相对误差统计3.3误差分析（1）DAC0832的量化误差。