目录
1 DDS介绍 (3)
2 AD9850简介 (4)
2.1芯片性能 (4)
2.2AD9850的控制字及控制时序 (5)
2.3管脚定义 (6)
3 硬件部分 (6)
3.1基于AD9850的模块原理图 (6)
3. ２硬件电路设计 (7)
３.软件部分 (8)
4．１软件部分设计 (8)
4.２参考程序 (9)
５结语 (18)
6参考文献 (18)
基于AD9850芯片的信号发生器的研究
摘要：基于直接数字频率合成(DDS) 原理，利用AT89C52 单片机作为控制器件，采用AD9850型DDS器件设计一个信号发生器。给出了信号发生器的硬件设计和软件设计参数，该系统可输出正弦波、方波，且频带较宽、频率稳定度高，波形良好。该信号发生器具有更强的市场竞争力，在跳频技术、无线电通信技术方面具有比较广阔的发展前景。
关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9850 芯片；A T89C52 单片机Abstract: On the basis of direct digital synthesis (DDS) principle, a signal generator was designed, using AT89C52 single chip ma-
chine as the control device and adopting AD9850 type DDS device. Hardware and software design parameters were given. The sys-
tem can output sine wave, square wave with wide frequency band, high frequency stability and good waveform. The signal generator
has stronger market competitiveness, with wider development prospect in frequency modulation technology and radio communica-
tion technology fields.
Key words: signal generator; direct digital synthesis; AD9850; AT89C52
1 DDS 介绍
1971年，美国J. Tierney 等人撰写的A Digitai Frequency synthesizer.一文首次提出了一全数字技术，从相位概念发出合成所需波形的一种新原理。限于当时的技术和器件的限制，它的性能改不能与已有的技术相比，故未受到重视。近一年间，随着微电子技术得到飞速发展，它以有别于其他频率合成方法的性能和优越性特点成为现代频率合成的优秀者。
DDS 的基本大批量是利用采样定量，通过查表法产生波形。DDS 结构有很多种，其基本的电路原理用下图（1）所示。
相位累加器由N 位加法器和N 位累加寄存器级联构成。没一个时钟脉冲fs ，加法器将控制字K 于累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送到累加寄存器的数据输入端，以使加法器的下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行相位加累加。由此可以看出，相位累加器在每一个中输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的出频率就是DSS 输出的信号频率。
用相位累加器输出的数据作为波形存储器（ROM ）的相位取样地址。这样就可以把存储在波形存储器内的波形抽样值经查表得出，完成相位到幅值的转换。波形存储器的输出会送到D/A 转换器，D/A 转换器将数字量形式的波形幅值转换成所需的波形频率的模拟量。低通滤波器用于滤除不要的取样分量，一便于输出频谱纯净的信号。DDS 在相对带宽，频率转换时间，相位连续性，正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术的水平。
K
fs
图（1）
相位累加器 波形存储器 D/A 转换器 低通滤波器
2 AD9850简介
2.1芯片性能
随着数字技术的飞速发展，用数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率的技术，即直接数字频率合成（DDS）技术异军突起。美国AD公司推出的高集成度频率合成器AD9850便是采用DDS技术的典型产品之一。AD9850采用先地蝗CMOS工艺，其功耗在3.3V供电时仅为155mW，扩展工业级温度范围为-40～80℃，采用28脚SSOP表面封装形式。AD9850的引脚排列，图2为其组成框图。图2中层虚线内是一个完整的可编程DDS系统，外层虚线内包含了AD9850的主要组成部分。AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为24～32。每来一个外部参考时钟，相位寄存器便以步长M 递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动DAC以输出模式量。相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相位地正弦查询表每消费品一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期To=Tc2N/M，频率fout=Mfc/2N，Tc、fc分别为外部参考时钟的周期和频率。AD9850采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表，查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC，DAC 再输出两个互补的电流。DAC满量程输出电流通过一个外接电阻RSET调节，调节关系为ISET=32(1.148V/RSET)，RSET的典型值是3.9kΩ。将DAC的输出经低通滤波后接到AD9850内部的高速比较器上即可直接输出一个抖动很小的方波。AD9850在接上精密时钟源和写入频率相位控制字之间后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出，此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输出。在125MHz的时钟下，32位的频率控制字可使AD9850的输出频率分辨率达0.0291Hz；并具有5位相位控制位，而且允许相位按增量180°、90°、45°、22.5°、11.25°或这些值的组合进行调整。流程如图（2）。
2 .2AD9850 的控制字及控制时序
AD9850 的控制字有40 位,其中32 位是频率控制位,5 位是相位控制位,1 位是电源休眠控制位,2 位是工作方式选择控制位。在应用中,工作方式选择位设为00 ,因为01 ,10 ,11 已经预留作为工厂测试用。频率控制位可通过下式计算得到:f out = ( f r ×W) / 232其中: f out 要输出的频率值; f r 为参考时钟频率;W 为相应的十进制频率控制字, 然后转换为十六进制即可。AD9850 有串行和并行两种控制命令字写入方式。其中串行写入方式是采用D7 作
为数据输入端 ,每次W_CL K 的上升沿把一个数据串行移入到输入寄存器40 位数据都移入后 ,FQ_UD 上升沿完成输出信号频率和相位的更新。串行控制字的写入时序如图 3 所示。但是要注意的是 ,此时数据输入端的三个管脚不可悬空 ,其中D0 ,D1 脚接高电平 ,D2 脚要接地。
图（2）
图（3）
2.3管脚定义
微 控制器
相位累加器 波形转换和算法
模数转换器 低通滤波 高数比较器 参考时钟 Sin 信号
矩形波端口
3.1基于AD9850的模块原理图
３．２硬件电路设计
AD9850 控制字的写入方式有串行和并行两种。并行写入方式的优点是数据传输的速度快,能够提升整个系统的处理速度,但占用的单片机的I/ O 口资源太多。与并行方式相比,串行写入方式在数据传输的速度上要慢些,但它更大优点是能节省很多I/ O 口资源[8 ]。所以,本系统采用A T89S52 单片机作为控制核心,通过串行写入控制字的方式控制AD9850 芯片,加上键盘和L ED 显示部分等外围电路,构成整个系统电路。为了详细介绍AD9850 的用法,这里重点给出本系统中 A T89S52 单片机与AD9850 芯片连接电路,如图 4 所示,其中R1 = 1 kΩ, R2 = 10kΩ, R3 = 1kΩ,单片机晶振选用12 MHz ,电容采用30 p F 经典值。单片机采用12 MHz晶振时,它的高电平时间能够满足AD9850 。
图（４）
4．１ 软件部分设计
软件程序的功能就是通过程序使整个系统按照人们的设想要求工作起来 ,本系统中最主要的部分就是将AD9850 的 40 位控制字通过单片机写入到 AD9850 芯片内 ,系统的程序流程图如图 4 所示。要根据写入控制字方式的不同严格按照 AD9850 的时序图来编写控制字写入子程序。本文主要给出串行写入方式的汇编源程序以供读者调试参考。
Ｙ
开始 单片机初始化 串口初始化
控制字下载到ＡＤ９８５０ 控制子程序 结束
Ｎ 更新ＡＤ９８５０的控制字
4.２参考程序
//***************************************************//
／／函数1: ad9850_reset() //
//函数2: ad9850_reset_serial() //
//函数3: ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)// //函数4: ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)// //版本: V1.1 //
//日期：2008/12/19 //
//修改日期：2008/12/19 //
//编写者：my_dds(my_dds@https://www.doczj.com/doc/094173646.html,) //
//***************************************************//
// 子程序说明//
//***************************************************//
//函数1: ad9850_reset()
// 复位ad9850，之后为并口写入模式
//函数2: ad9850_reset_serial()
// 复位ad9850，之后为串口写入模式
//函数3: ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)
// 并口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence
// 为写入的频率
//函数4: ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)
// 串口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence
// 为写入的频率
//需定义的位：
//ad9850_w_clk ;
//ad9850_fq_up ;
//ad9850_rest ;
//ad9850_bit_data ;
//例：
//sbit ad9850_w_clk =P2^2;
//sbit ad9850_fq_up =P2^1;
//sbit ad9850_rest =P2^0;
//sbit ad9850_bit_data =P1^7;
//***************************************************//
// 写数据说明//
//***************************************************//
//写数据例：
// ad9850_reset()
// wr_lcd02_data(unsigned char x)
// ad9850_wr_parrel(0x01,1000)
// ad9850_wr_serial(0x01,1000)
//***************************************************//
//---------------------------------------------------//
// 程序//
//---------------------------------------------------//
# include
# include
# include
sbit ad9850_w_clk =P2^2; //P2.2口接ad9850的w_clk脚/PIN7 sbit ad9850_fq_up =P2^1; //P2.1口接ad9850的fq_up脚/PIN8 sbit ad9850_rest =P2^0; //P2.0口接ad9850的rest脚/PIN12 sbit ad9850_bit_data =P1^7; //P1.7口接ad9850的D7脚/PIN25
//P1为8位数据口
//***************************************************//
// ad9850复位(并口模式) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_reset()
{
ad9850_w_clk=0;
ad9850_fq_up=0;
//rest信号
ad9850_rest=0;
ad9850_rest=1;
ad9850_rest=0;
}
//***************************************************//
// ad9850复位(并口模式) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_reset_serial()
{
ad9850_w_clk=0;
ad9850_fq_up=0;
//rest信号
ad9850_rest=0;
ad9850_rest=1;
ad9850_rest=0;
//w_clk信号
ad9850_w_clk=0;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//fq_up信号
ad9850_fq_up=0;
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 向ad9850中写命令与数据(并口) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)
{
unsigned char w;
long int y;
double x;
//计算频率的HEX值
x=4294967295/125;//适合125M晶振
//如果时钟频率不为180MHZ，修改该处的频率值，单位MHz ！！！frequence=frequence/1000000;
frequence=frequence*x;
y=frequence;
//写w0数据
w=w0;
P1=w; //w0
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w1数据
w=(y>>24);
P1=w; //w1
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w2数据
w=(y>>16);
P1=w; //w2
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w3数据
w=(y>>8);
P1=w; //w3
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w4数据
w=(y>>=0);
P1=w; //w4
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//移入始能
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 向ad9850中写命令与数据(串口) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)
{
unsigned char i,w;
long int y;
double x;
//计算频率的HEX值
x=4294967295/125;//适合125M晶振
//如果时钟频率不为180MHZ，修改该处的频率值，单位MHz ！！！frequence=frequence/1000000;
frequence=frequence*x;
y=frequence;
//写w4数据
w=(y>>=0);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w3数据
w=(y>>8);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w2数据
w=(y>>16);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w1数据
w=(y>>24);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w0数据
w=w0;
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//移入始能
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 测试程序1000Hz //
//---------------------------------------------------//
main()
{
P0=0x00;
P1=0x00;
P2=0x00;
P3=0x00;
//---------------------------------------------------//
//---------------------------------------------------//
//串行写1000Hz程序
ad9850_reset_serial();
ad9850_wr_serial(0x00,1000);
//---------------------------------------------------//
while(1)
{
}
}
//函数1: ad9850_reset() //
//函数2: ad9850_reset_serial() //
//函数3: ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)// //函数4: ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)// //版本: V1.1 //
//日期：2008/12/19 //
//修改日期：2008/12/19 //
//编写者：my_dds(my_dds@https://www.doczj.com/doc/094173646.html,) //
//***************************************************//
// 子程序说明//
//***************************************************//
//函数1: ad9850_reset()
// 复位ad9850，之后为并口写入模式
//函数2: ad9850_reset_serial()
// 复位ad9850，之后为串口写入模式
//函数3: ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)
// 并口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence // 为写入的频率
//函数4: ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)
// 串口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence // 为写入的频率
//需定义的位：
//ad9850_w_clk ;
//ad9850_fq_up ;
//ad9850_rest ;
//ad9850_bit_data ;
//例：
//sbit ad9850_w_clk =P2^2;
//sbit ad9850_fq_up =P2^1;
//sbit ad9850_rest =P2^0;
//sbit ad9850_bit_data =P1^7;
//***************************************************//
// 写数据说明//
//***************************************************//
//写数据例：
// ad9850_reset()
// wr_lcd02_data(unsigned char x)
// ad9850_wr_parrel(0x01,1000)
// ad9850_wr_serial(0x01,1000)
//***************************************************//
//---------------------------------------------------//
// 程序//
//---------------------------------------------------//
# include
# include
# include
sbit ad9850_w_clk =P2^2; //P2.2口接ad9850的w_clk脚/PIN7 sbit ad9850_fq_up =P2^1; //P2.1口接ad9850的fq_up脚/PIN8 sbit ad9850_rest =P2^0; //P2.0口接ad9850的rest脚/PIN12
sbit ad9850_bit_data =P1^7; //P1.7口接ad9850的D7脚/PIN25
//P1为8位数据口
//***************************************************//
// ad9850复位(并口模式) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_reset()
{
ad9850_w_clk=0;
ad9850_fq_up=0;
//rest信号
ad9850_rest=0;
ad9850_rest=1;
ad9850_rest=0;
}
//***************************************************//
// ad9850复位(并口模式) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_reset_serial()
{
ad9850_w_clk=0;
ad9850_fq_up=0;
//rest信号
ad9850_rest=0;
ad9850_rest=1;
ad9850_rest=0;
//w_clk信号
ad9850_w_clk=0;
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//fq_up信号
ad9850_fq_up=0;
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 向ad9850中写命令与数据(并口) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)
{
unsigned char w;
long int y;
double x;
//计算频率的HEX值
x=4294967295/125;//适合125M晶振
//如果时钟频率不为180MHZ，修改该处的频率值，单位MHz ！！！frequence=frequence/1000000;
frequence=frequence*x;
y=frequence;
//写w0数据
w=w0;
P1=w; //w0
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w1数据
w=(y>>24);
P1=w; //w1
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w2数据
w=(y>>16);
P1=w; //w2
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w3数据
w=(y>>8);
P1=w; //w3
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//写w4数据
w=(y>>=0);
P1=w; //w4
ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
//移入始能
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 向ad9850中写命令与数据(串口) //
//---------------------------------------------------//
void ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)
{
unsigned char i,w;
long int y;
double x;
//计算频率的HEX值
x=4294967295/125;//适合125M晶振
//如果时钟频率不为180MHZ，修改该处的频率值，单位MHz ！！！frequence=frequence/1000000;
frequence=frequence*x;
y=frequence;
//写w4数据
w=(y>>=0);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01; ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w3数据
w=(y>>8);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01; ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w2数据
w=(y>>16);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01; ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w1数据
w=(y>>24);
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01; ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//写w0数据
w=w0;
for(i=0;i<8;i++)
{
ad9850_bit_data=(w>>i)&0x01; ad9850_w_clk=1;
ad9850_w_clk=0;
}
//移入始能
ad9850_fq_up=1;
ad9850_fq_up=0;
}
//***************************************************//
// 测试程序1000Hz //
//---------------------------------------------------//
main()
{
P0=0x00;
P1=0x00;
P2=0x00;
P3=0x00;
//---------------------------------------------------//
//---------------------------------------------------//
//串行写1000Hz程序
ad9850_reset_serial();
ad9850_wr_serial(0x00,1000);
//---------------------------------------------------//
while(1)
{
}
}
５结语
本模块学习是基于AD9850的DDS信号发生器的基础上，通过了解AD9850的工作原理和工作要求来完成正弦波.矩形波等波形在系统时钟125M的条件下的学习。
本次学习得到了精度很高的正弦波和矩形波，其占空比为46.5%已经很接近预期的结果。
6参考文献
[1 ] 张迎春.单片微型计算机原理、应用及接口技术[M] .北京:
国防工业出版社,2004.
[2] 陈小忠.单片机接口技术实用子程序[M] . 北京:人民邮电
出版社,2005.
[3 ] ADI公司. ht tp :/ / www. analog. com[ EB/ OL ]
[4]alldatasheet.网站
２００７年６月第２４卷第２期 三明学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＡＮＭＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｊｕｎ．２００７Ｖｏｌ．２４ＮＯ．２ 函数信号发生器的设计 袁放成 （泉州师范学院物理系，福建泉州 ３６２０００） 摘要：设计的函数信号发生器由集成电路ＭＡＸ０３８芯片为核心器件，芯片外围电路设计简单可靠，能输出正弦波、矩形波及三角波。频率准确度和频率稳定度都达到１０－４，正弦波失真度约为１％。采用Ｃ８０５１Ｆ００５单片机作为控制芯片，通过键盘操作可选择ＭＡＸ０３８的输出波形，利用ＬＣＤ液晶显示器实时显示输出信号的频率。 关键词：ＭＡＸ０３８；波形；频率稳定度；单片机中图分类号：ＴＰ３４６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－４３４３（２００７）０２－０１４６－０６ ＤｅｓｉｇｎｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎＷａｖｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ ＹＵＡＮＦａｎｇ－ｃｈｅｎｇ （ＤｅｐｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＱｕａｎｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ３６２０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｗａｓｍａｄｅｕｐｏｆＩＣＭＡＸ０３８ｃｈｉｐｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｔｒｉｅｄ．Ｓｉｎｅｐｕｌｓｅａｎｄｔｒｉａｎｇｌｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｃｏｕｌｄｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ．１０－４ｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｓｉｎｅｗａｖｅｆｏｒｍｗａｓａｂｏｕｔ１％．ＢｙｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐｍａｄｅｕｐｏｆｔｈｅＣ８０５１Ｆ００５ＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｙｏｃｏ，ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｃｏｕｌｄｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍｓｓｅｌｅｃｔｅｄｗｉｔｈｋｅｙｂｏａｒｄ，ａｎｄｓｈｏｗｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｏｕｔｐｕｔｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｏｎＬＣＤ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＭＡＸ０３８；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｙｏｃｏ 引言 在现代电子的各个领域，常常需要用到频率范围广、精度高、稳定度高及输出波形种类丰富的信号源。随着半导体芯片制造业的迅速发展和研制水平的飞速提高，出现了很多功能强大且性能可靠的集成信号发生芯片，几乎代替了以前用分立元件搭成的信号发生电路模块。例如ＩＣＬ８０３８、 １函数信号发生器的指标要求 函数信号发生器的要求是：可以输出正弦波、矩形波（包括方波）及三角波，输出信号的频率及幅度连续可调，输出方波的占空比可调，液晶显示输出信号频率值。输出信号的频率稳定度和准确度达
函数信号发生器的设 计与制作 目录 一.设计任务概述 二.方案论证与比较 三.系统工作原理与分析 四.函数信号发生器各组成部分的工作原理 五.元器件清单 六．总结 七.参考文献
函数信号发生器的设计与制 一．设计任务概述 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 二、方案论证与比较 2.1·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。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。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。 三、系统工作原理与分析 采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：
信号发生器 本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤. 1、信号发生器参数性能 频率范围：0.2Hz ~2MHz 粗调、微调旋钮 正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波 0.5" 大型LED 显示器 可调DC offset 电位 输出过载保护 信号发生器/信号源的技术指标: 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p (open circuit)；>10Vp-p (加50Ω负载) 阻抗50Ω+10% 衰减器-20dB+1.0dB (at 1kHz) DC 飘移<-10V ~ >+10V, (<-5V ~ >+5V 加50Ω负载) 周期控制 1 : 1 to 10 : 1 continuously rating 显示幕4位LED显示幕 频率范围0.2Hz to2MHz(共7 档) 频率控制Separate coarse and fine tuning
失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB100kHz~2MHz 线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~2MHz 对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/下降时间<120nS 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/下降时间<120nS 位准>3Vpp 上升/下降时间<30nS 输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ(±10%) 交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 电源线×1, 操作手册×1, 测试线GTL-101 ×1
基于MATLAB的函数信号发生器1
信息系统仿真设计实训报告 学院信息电子技术 专业**** 班级******8 学号********8 姓名*** 指导教师*** 2014年7月25日
基于MATLAB的函数信号发生器 1、目的 函数信号发生器是基于软硬件实现的一种波形发生仪器。在工工程实践中需要检测和分析的各种复杂信号均可分解成各简单信号之和，而这些简单信号可由函数信号发生器模拟产生，因此它在工程分析和实验教学有着广泛的应用。MATLAB 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令，在信号处理方面方便实用。本文介绍了使MATLAB建立一个简单函数信号发生器的基本流程，并详细叙述了简单波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声、脉冲）信号的具体实现方法。通过此次的设计对MATLAB有个更深刻的了解，熟练的使用MATLAB的GUI设计简单的界面程序。 2、工作原理与计算 该虚拟信号发生器的设计由GUI界面及其对应的程序组成。设计函数发生器有正弦信号、方波信号、三角波、锯齿波、白噪声、脉冲信号。其中，前五种波形都可以利用MATLAB提供的函数实现，并根据输入的幅值、相位、频率等信息进行调整。根据脉冲信号在某一时刻出现的一冲激特点，可由编写程序来实现。界面主要由MATLAB创建，之后编写界面所用的函数，从而实现函数信号发生器。（1）正弦信号的实现 正弦波信号的数学表达式如(1)。 ωφ（） 其中：A为幅值；ω为频率； 为相位。 在MATLAB中，幅值、频率、相位、在用户界面输入。y的表达式都得到以后，用plot二维作图函数获得波形显示。 （2）方波信号的实现 与正弦波一样，从用户界面获得幅值、频率、相位、采样频率等信息，用square 函数获得对应y坐标值，用plot绘图，格式如（2）。
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原 理 什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 函数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。 函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。 函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，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，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、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。
函数信号发生器的设计、和装配实习 一．设计制作要求： 掌握方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法和测试技术。学会由分立器件和集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。掌握安装、焊接和调试电路的技能。掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。 二．方波一三角波一正弦波函数发生器设计要求 函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器和晶体管差分放大器组成的方波一三角波一正弦波函数信号发生器的设计和制作方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多 种： 1：如先产生正弦波，然后通过整 形电路将正弦波变换成方波，再由积分 电路将方波变成三角波。 2：先产生三角波一方波，再将三 角波变成正弦波或将方波变成正弦波。 3 3：本次电路设计，则采用的图1函数发生器组成框图 是先产生方波一三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。此钟方法的电路组成框图。如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。 为了使大家能较快地进入设计和制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理： ，并判所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V REF 断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。 在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。 一、单门限电压比较器 所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。
函数信号发生器 制作队员： 班级：
摘要： 本次作品是一个基于单片机设计的函数信号发生器。函数信号发生器的设计方法有多种，利用单片机设计的函数信号发生器具有编程灵活，功能更以扩充等实际的优点。利用单片机设计的函数信号发生器能够产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，并实现对频率和占空比的调节，以及液晶屏显示波形名称和波形频率，波形的切换和频率的调节以及占空比的改变都可以用按键实现。在编程语言上，我们选择自身比较熟悉的 C语言，这样在后期波形的调试及与硬件衔接方面更容易发挥出自身优势。经过设计及后期长时间的调试，考虑设计的所有功能均已实现。 关键词：单片机，函数发生器，C语言 第一章：函数信号发生器的设计 设计一个基于单片机的函数信号发生器，该函数信号发生器可以输出四种波形，有正弦波，锯齿波，三角波，方波。在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节，并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。 一课程设计的目的： 1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。 2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能
力。 3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。 4、掌握DAC0832，LM324,74LS21的接口电路，及使用方法。 5、熟悉掌握函数信号发生器的工作原理。 二课程设计要求： 1、熟悉组成系统中的实验模块原理，画出实验原理图。 2、写出完整的设计任务书：课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件框图、元件清单、程序清单、参考资料。 3、输出几种波形，实现对频率和占空比的调节，以1HZ 作为步进进行调节。 第二章：设计方案 一系统主要功能 该函数信号发生器可以输出四种波形，有正弦波，锯齿波，三角波，方波。在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节，并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。二系统硬件构成及功能 函数信号发生器的设计总体框图如图所示，主要有单片机AT89S52,电源，键盘模块，LCD1602显示模块构成。 按案件模块：由5个复位开关与74LS21组成的系统通过对单片机传输中断信号来实现波形切换及频率和占空比的
函数信号发生器 函数信号发生器 作者：华伟锋卞蕊樊旭超 2013-8-8
函数信号发生器 摘要 直接数字频率合成（DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快等优点，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。本文介绍了DDS(直接数字频率合成)的基本原理和工作特点，提出以DDS芯片AD9850芯片为核心利用MSP430F5438单片机控制，辅以必要的外围电路，构成一个输出波形稳定、精度较高的信号发生器。该信号发生器主要能产生标准的正弦波、方波与三角波(锯齿波)，波形可手动切换，频率步进可调，软件系统采用菜单形式进行操作，LCD液晶显示可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值，操作方便明了，还增加了很多功能。 关键词：AD9850；信号发生器；MSP430F149单片机；DDS；LCD液晶； Abstact：Direct Digital Synthesis (DDS) is an important frequency synthesizer technology, with high resolution, fast frequency conversion, etc., in radar and communications and other fields have a wide range of applications. This article describes the DDS (direct digital frequency synthesis) of the basic principles and work, we proposed to DDS chip AD9850 chip as the core using MSP430F5438 MCU control, supplemented by the necessary peripheral circuits to form a stable output waveform, high precision signal generator . The signal generator can generate standard primary sine wave, square wave and triangular wave (sawtooth), the waveform can be manually switched, frequency step adjustable software system used to operate the menu form, LCD liquid crystal display can be real-time display of the output signal type , amplitude, frequency and frequency step value, easy to understand, but also adds a lot of functionality. Key words：AD9850; signal generator; MSP430F5438MCU; DDS; LCD liquid crystal;
函数信号发生器设计报告 目录 一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -
函数信号发生器使用说明 1－1 SG1651A函数信号发生器使用说明 一、概述 本仪器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz~的信号频率，电压用LED显示。 二、使用说明 面板标志说明及功能见表1和图1 图1 表1 序 面板标志名称作用号 1电源电源开关按下开关，电源接通，电源指示灯亮 2 1、输出波形选择 波形波形选择 2、与1 3、19配合使用可得到正负相锯齿波和脉
DC1641数字函数信号发生器使用说明 一、概述 DC1641使用LCD显示、微处理器（CPU）控制的函数信号发生器，是一种小型的、由集成电路、单片机与半导体管构成的便携式通用函数信号发生器，其函数信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲五种不同的波形。信号频率可调范围从~2MHz，分七个档级，频率段、频率值、波形选择均由LCD显示。信号的最大幅度可达20Vp-p。脉冲的占空比系数由10%~90%连续可调，五种信号均可加±10V的直流偏置电压。并具有TTL电平的同步信号输出，脉冲信号反向及输出幅度衰减等多种功能。除此以外，能外接计数输入，作频率计数器使用，其频率范围从10Hz~10MHz（50、100MHz[根据用户需要]）。计数频率等功能信息均由LCD显示，发光二极管指示计数闸门、占空比、直流偏置、电源。读数直观、方便、准确。 二、技术要求 函数发生器 产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和脉冲波。 2.1.1函数信号频率范围和精度 a、频率范围 由~2MHz分七个频率档级LCD显示，各档级之间有很宽的覆盖度， 如下所示： 频率档级频率范围（Hz） 1 ~2 10 1~20 100 10~200
如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设
实验1 函数信号发生器的设计与实现 姓名：_ _____ 学号： 班内序号：____ 课题名称：函数信号发生器的设计 摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根 据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。 关键词：方波三角波正弦波 一、设计任务要求 1．基本要求：
设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。 (1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。 (2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。 (3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。 (4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。 2.提高要求： (1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。 (2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。 二、设计思路和总体结构框图 总体结构框图： 设计思路： 由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。 将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。 三、分块电路和总体电路的设计过程 1.方波-三角波产生电路 电路图：
函数信号发生器[1]
目录 摘要 (3) 1方案的选择 (4) 1.1问题的提出 (4) 1.2基本原理 (4) 1.3提出解决问题的方案及选 (5) 1.4可行性分析 (10) 1.5参数的确定 (10) 2.仿真结果及分析 (12) 3.心得体会 (13) 4.元器件清单 (14) 5.参考文献 (14)
摘要 函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,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。 产生正弦波,方波,三角波的方案有多种,如先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。 现在我要设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。按照设计的方案利用Pspice进行仿真
1方案的选择 1.1问题的提出 设计一个函数发生器使得能够产生方波、三角波、正弦波。 1、主要技术指标 频率范围10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz 频率控制方式通过改变RC时间常数手控信号频率 通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF 输出电压正弦波Up p≈3 V 幅度连续可调; 三角波Upp≈5 V 幅度连续可调; 方波Upp≈14 V 幅度连续可调. 波形特性方波上升时间小于2s； 三角波非线性失真小于1%； 正弦波谐波失真小于3%。 2、设计要求 （1）根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。（2）列出所有元、器件清单。 （3）利用Pspice进行仿真。 （4）观察并分析结果。 1.2基本原理: 1、函数发生器的组成 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。 电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器。 1.3提出解决问题的方案及选取 由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图1所示，方波由比较器产生,三角波是方波输入积分器而输出的,这就解决了方波与三角波的产生方案.因此方案的关键在于三角波到正弦波的变换。
目录 1设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的 1.2 课程设计的任务与要求 2函数信号发生器的总方案及原理图 2.1 电路设计原理框图 2.2 电路设计方案设计 3 各部分电路设计及选择 3.1 方波发生电路的工作原理 3.2 方波、三角波发生电路的选择 3.3三角波---正弦波转换电路的选择 3.4总电路图 4 电路仿真与调试 4.1 方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的仿真与调试 4.2方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的实验结果 5 PCB制版 6 设计总结 7仪器仪表明细清单 8 参考文献
1．课程设计的目的和设计的任务 1.1 设计目的 1．掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。 2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2.2设计任务与要求： 设计一台波形信号发生器，具体要求如下： 1．输出波形：方波、三角波、正弦波。 2．频率范围：在1 Hz－10Hz，10 Hz -100 Hz,100 Hz -1000 Hz等三个波段。 3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。 4．输出电压：方波U Ｐ－Ｐ≤24V，三角波U Ｐ－Ｐ ＝8V，正弦波U Ｐ－Ｐ >1V。 5.合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图。 6.选用常用的电器元件（说明电器元件选择过程和依据）。 7.画出设计的原理电路图，作出电路的仿真。 8.提交课程设计报告书一份，A3图纸两张，完成相应答辩。
2．函数发生器总方案及原理框图 图1-1 整体原理框图 2.2 函数发生器的总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由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等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路的基本结构是比例放大器，对不同区段内比例系数的切换，是通过二级管网络来实现的。如输出信号的正半周内由D1~D3控制切换，负半周由D4~D6控制切换。电阻Rb1~Rb3与Ra1~Ra3分别组成分压器，控制着各二极管的动作电平。
课程设计（论文） 课程名称：模拟电子技术基础课程设计 题目名称：函数信号发生器 姓名： 学号 班级： 专业：电子信息科学与技术 设计时间：2011-2012-1学期15、16周 教师评分： 2011 年 12 月11 日
目录 1设计的目的及任务 (1) 1.1 课程设计的目的 (3) 1.2 课程设计的任务与要求 (3) 2 电路设计总方案及各部分电路工作原理 (3) 2.1 电路设计总体方案............................................................（ 3）2.2 正弦波发生电路的工作原理 (3) 2.3 正弦波---方波工作原理 (4) 2.4 方波---三角波工作原理 (5) 2.5 三角波---正弦波工作原理 (7) 3 电路仿真及结果 (8) 3.1 仿真电路图及参数选择 (8) 3.2 仿真结果及分析 (9) 4收获与体会 (13) 5 仪器仪表明细清单 (13) 6 参考文献 (14)
一、 设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的： 1、 熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理，并掌握特定波形 的转换。 2、学习以及熟练运用multisim 工具。 1.2 课程设计的任务与要求 1、 设计一函数信号发生器，能输出特定频率（1kHz ）的正弦波（两 个波形）、方波和三角波共四种波形。振幅固定，如-5V 到+5V 之间。 2、 拓展项(可选): 频率可调，锯齿波 脉冲波。 二、 电路设计总方案及各部分电路工作原理 三、 2.1 电路设计总体方案 积分电路 低通滤波
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。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（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。
信号发生器使用说明: 1. 窄带脉冲信号的产生： 开机—双击桌面上的ArbExpress Application 图标。 进入界面后，点击上方Equation Editor 按钮（图1），可以得到图2所示界面。 这里需要设置的参数有：在左上方的Equation 这一栏，输入波形的表达式，以及波形绘制时间范围；在右下方的Settings 中，设置需要绘制的点数Number of Points 以及采样率Sampling Rate 。 以中心频率为10KHz ，5周期的窄带脉冲信号为例，如图3、4中设置，我们输入range(0,0.0005s)，表达式Sin(2*pi*10000*t)*(1-Cos(2*pi*10000*t/5))，采样率设为16MS/s ,取10000个点。 在设置完成后，点击Compile 按钮，可以看到波形的预览图，再点击OK ，进入到ArbExpress 窗口界面，如图5。 图1 图2 图3 图4
对波形进行保存，命名波形并保存类型为（*.wfm ）文件。至此，一个窄带脉冲信号就产生了。关闭ArbExpress 界面。 2. 信号的输出 双击桌面上的AWG 图标，进入界面后，单击左上方的File —Import from File ，选择AWG400/500/600/700(*.WFM)类型文件，选择刚才保存的文件并打开，就可以将波形输送到通道1，如图6所示。 下面我们对波形进行一些设置，如图6中下方所示，在Amplitude 选项卡中可以对波形的幅值进行调节；在Time 选项卡中可以通过改变Sampling Rate 的值来改变输出波形的中心频率；在Run Mode 选项卡中，我们选择Triggered 即触发模式。 最后，我们按下前面板上的Run 以及Ch1按钮（图7）就可以从通道1发射波形了。由于我们选择的是触发模式，因此还需要手动按下前面板上的 Force 图5 图6
计算机与信息学院 电子信息工程系综合课程设计报告 专业班级 电子信息工程11-2班 学生姓名及学号 陈雪莹20112661 指导教师 方静 课题名称 函数信号发生器 2013~2014 学年第三学期
函数信号发生器的设计与实现 一．课题的基本描述 在科学研究和实际工业测量控制系统开发过程中，方波、三角波和正弦波等是常用的基本测试信号，函数信号发生器就是用来产生、模拟这些真实信号源的通用电子设备。本课题要求设计一种以单片机为控制器的简易函数信号发生器，包含：主控电路、D/A转换电路、按键和波形选择电路以及显示输出电路，可以输出正弦波、三角波和方波三种信号，输出信号的频率可用按键进行增、减调整，并在LCD（12864）实时显示输出波形。 二．设计的基本要求 1. 正弦波、三角波频率调节范围：0.1-50HZ 输出幅值：1.0-1.5V 方波频率调节范围：1Hz-1KHz 输出幅值：5V 2.通过按键选择输出信号类型，幅值、频率等相关指标； 3. 具有显示输出波形的频率和幅度的功能。 三．技术方案及关键问题 （1）.总体方案： 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置按键、数模转换及波形输出等部分，即可构成所需的函数信号发生器。因此本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生三角波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器PCF8591T将数字信号转换成模拟信号，最终由液晶屏12864显示出来。通过按键来控制三种波形的类型选择、频率和幅度的变化，并通过数码管显示其各自的类型，液晶屏显示幅度和频率的大小。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。