信号发生器实验报告

信号发生器

摘要

函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，集成函数波形发生器一般都采用ICL8038或5G8038。本文介绍由单片机AT89S52和D/A转换器DAC0832及LM35组成的函数波形发生器，该电路能够产生正弦波、方波和三角波信号，频率能在100Hz～100kHz范围内可调。

关键词：函数波形发生器；单片机AT89S52; D/A转换器DAC0832;LM358；电位器；稳压管；二极管；

第一部分：系统需求分析

一、概论

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。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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

本设计要求实现一个信号发生器，能够产生正弦波，三角波和方波信号。

二、技术指标

（1）输出信号频率在100Hz～100kHz范围内可调；

（2）输出信号频率稳定度优于10-3；

（3）在1k 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；

三、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）输出信号波形无明显失真；

（3）自制稳压电源。

第二部分：方案设计与论证

一、方案论证与比较

函数信号产生方案

对于函数信号产生电路，一般有多种实现方案，如模拟电路实现方案、数

字电路实现方案(如DDS 方式)、模数结合的实现方案等。

数字电路的实现方案：一般可事先在存储器里存储好函数信号波形，再用D/A

转换器进行逐点恢复。这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存储点数、D/A 转换器的转换速度、以及整个电路的时序处理等。其信号频率的高低，是通过改变D/A 转换器输入数字量的速率来实现的。

模拟电路的实现方案：是指全部采用模拟电路的方式，以实现信号产生电路

的所有功能。

方案一：

如用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再经过积

分电路产生三角波，其电路框图如图2-1所示。

方案二：

由单片机构成的信号产生电路：

利用单片机AT89S52和D/A 转换器DAC0832可很方便地产生各种的波形信号，原理图如图3所示。

D/A 转换芯片DAC0832输出为电流形式，为了得到电压输出，需要在输出端接上运算放大器，f b R 为运算放大器的负反馈电阻端。编程时，只需把要产生的信号

波形各点的幅值转换为二进制数，把整个周期的数据制成一张表，单片机依次输出到DAC0832进行D/A 转换，经运放后可得相应的电压信号，如此周而复始，可

获得相应的周期信号波形。

系统框图下图1所示：

图1 信号发生器系统框图

对于波形产生电路的模拟数字结合电路的实现方案，也有几种电路方式可供选择。单片机控制品质卓越，基于单片机的函数发生器运行可靠，操作方便。本实验选用由单片机构成的信号产生电路。

第三部分 方案实施

1电路原理图：

信号发生 参数调整 稳压电源 信号输出

输出信号

单片机构成的信号产生电路图2自制稳压源

+5V自制稳压源

±12V自制稳压源

元件清单

Part Type Designator Footprint 0.1u C8 XTAL1

0.1u C12 XTAL1

0.1u C2 XTAL1

0.1u C4 XTAL1

0.1u C6 XTAL1

0.1u C10 XTAL1

1K R0 AXIAL0.6

1M R10 DWQ

10K R9 AXIAL0.6

12M UJ RB.2/.4

16V/1000u C7 DY470

16V/1000u C11 DY470

25V/470u C3 DY470

25V/470u C1 DY470

25V/1000u C5 DY470

25V/1000u C9 DY470

30p CJ2 XTAL1

30p CJ1 XTAL1

80C52 U4 DIP40

100u C? DY470 CON2 J2 DZ

CON2 J? DZ

CON2 J1 DZ DIODE D3 AXIAL0.6 DIODE D4 AXIAL0.6 DIODE D1 AXIAL0.6 DIODE D8 AXIAL0.6 DIODE D7 AXIAL0.6 DIODE D5 AXIAL0.6 DIODE D6 AXIAL0.6 DIODE D2 AXIAL0.6 J-ISP U8 JIEKOU LM358 U6 DIP8

LM7805 U1 TO-220 LM7812 U2 TO-220 LM7912 U3 TO-220 PCM1718E U5 DIP20 SW-PB S7 4JKEY

SW-PB S6 4JKEY

SW-PB S8 4JKEY

SW SPST S1 VR5

SW SPST S3 VR5

SW SPST S2 VR5

SW SPST S5 VR5

SW SPST S4 VR5

程序

第四部分：检测及测试方法与数据记录

1.全桥组件的检测

全桥组件的内部结构如图所示。首先将万用表置于R×10K档，测量一下全桥组件交流电源输入端3,4脚的正，反向电阻值。从图可见，无论红，黑表笔怎样交换测量，左右两边的两个二极管都有一个处于反向接法，所以良好的全桥组件3,4脚之间的电阻值应无穷大。当4个二极管之中有一个击穿或漏电时，都会导致3，4脚之间的电阻值变小。因此，当测得3,4引脚之间的电阻值不是无穷大时，说明全桥组件中的4个中必定有一个或多个漏电；当测得阻值只有千欧时，说明全桥组件中有个别二极管已经击穿。