简易信号发生器

12-13学年第二学期开放性实验项目

题目: 简易信号发生器

院系名称： 电气工程 专业班级： 测控1101班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 副教授 实训地点： 创新实验室 地 点：

31520

开放性实验成绩 教师签名： 年 月 日

《简易信号发生器设计》任务书

一、设计目的

1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。

2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。

3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

二、设计技术指标与要求

1、设计要求

基本要求：

A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；

B、输出信号的频率要求可调；

C、拟定测试方案和设计步骤；

D、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；

E、在面包板上或万能板上安装电路；

F、测量输出信号的幅度和频率；

H、写出设计性性报告。

扩展要求：

A、输出信号的幅度和频率要求连续可调，幅度范围为0-5V，频率范围

100Hz-10KHz。

2、技术指标

频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-10KHz；输出电压：方波V

P-P ≤24V，三角波V

P-P

=6V，

正弦波V

P-P =1V；方波t

r

小于1uS。

三、设计提示

方案提示：

1、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。如下框图所示。

图5. 设计方案框图

2、用单片集成芯片IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。

3、用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现。

四、设计报告要求

1、选定设计方案；

2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；

3、列出测试数据表格；

4、进行总结和分析，并写出设计性报告。

五、设计总结与思考

1、总结信号发生器的设计和测试方法；

2、总结设计信号发生器所用的知识点；

3、三角波的输出幅度是否可以超过方波？

4、IC8038的输出频率与哪些参数有关？如何减小失真？

摘要

波形函数信号发生器广泛地应用于各场所。函数信号发生器应用范围：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。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域，而我设计的正是多种波形发生器。设计了多种波形发生器，该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。然后经过积分电路产生三角波，三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。其优点是制作成本低，电路简单，使用方便，频率和幅值可调，具有实际的应用价值。

函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫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

而因此电子专业的学生，对函数信号发生器的设计，仿真，制作已成为最基本的一种技能，也是一个很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及基本的电路原理知识，仿真软件的使用，以及电路的搭建，既考验基础知识的掌握，又锻练动手能力。

关键词：振荡电路；电压比较器；积分电路；低通滤波电路

目录

1.前言 (6)

2.方波、三角波、正弦波发生器方案 (6)

2.1方案一原理框图 (6)

2.2方案二原理框图 (7)

2.3函数发生器的选择方案 (7)

3.各组成部分工作原理 (8)

3.1方波发生电路工作原理 (8)

3.2方波—三角波转换电路工作原理 (10)

3.3三角波—正弦波转换电路工作原理 (10)

3.4总电路图 (11)

4.用Proteus 7.5电路仿真 (12)

4.1输出方波电路的仿真 (12)

4.2方波—三角波电路的仿真 (12)

4.3三角波—正弦波电路的仿真 (13)

5. 电路板的制作 (14)

6. 电路的实验结果及分析 (14)

6.1方波波形产生电路的实验结果 (14)

6.2方波--三角波转换电路的实验结果 (15)

6.3三角波—正弦波转换电路的实验结果 (15)

6.4实验结果分析 (16)

7. 实验总结 (16)

8. 参考文献 (18)

附录A：源程序代码 (19)

附录B：输出波形....................... . (21)

1．前言

在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。

波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。

2．方波、三角波、正弦波发生器方案

2.1 方案一原理框图

图1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图

首先由S12单片机PWM 模块产生方波，

然后由积分电路将方波转化为三角波， PWM 模块

方波 积分电路 低通滤波器