信号发生器报告
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基于虚拟仪器的信号发生器的设计
【摘要】虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。
本次设计主要是阐述虚拟信号发生器的前面板和程序框图的设计。设计完的信号发生器的功能包括能够产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波四种信号波形；波形的频率、幅值、相位、偏移量及占空比等参数由前面板控件实时可调。
【关键词】虚拟仪器，信号发生器，LABVIEW
引言
信号发生器作为科学实验必不可少的装置，被广泛地应用到教学、科研等各个领域。高等学校特别是理工科的教学、科研需要大量的仪器设备，例如信号源、示波器等，常用仪器都必须配置多套，但是有些仪器设备价格昂贵，如果按照传统模式新建或者改造实验室投资巨大，造成许多学校仪器设备缺乏或过时陈旧，严重影响教学科研。如果运用虚拟仪器技术构建系统，代替常规仪器、仪表，不但可以满足实验教学的需要、节约大量的经费、降低实验室建设的成本，而且能够提高教学科研的质量与效率。
1．信号发生器的发展
信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。
自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号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，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。自从70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数
模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC 的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU 的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU 的时钟周期，但这些办法是有限度的，根本的办法还是要改进硬件电路。
随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。其基本原理如图1所示。
波形发生电路D/A 转换电路I/O 控制控制信号输出
键盘
显示控制芯片信号采集
图1 信号发生器基本原理框图
信号发生器的应用非常广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分通用和专用两大类，专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、脉冲编码信号发生器等，这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。其次，信号发生器按输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器和任意波发生器等。再次，按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，来获得所需频率。
2.虚拟仪器
2.1虚拟仪器的发展趋势
现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展，新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。在此背景下，1986年美国国家仪器公司(National Instruments ，NI)提出了虚拟仪器(Virtual Instrument ，
VI)的概念。尽管迄今为止虚拟仪器还没有一个统一的定义，但是一般认为：虚拟仪器是在PC基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。
作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统，虚拟仪器具有功能强、测试精度高、测试速度快、自动化程度高、人机界面优异、灵活性强等优点，通常被认为是第三代自动测试系统的同义语[3]。使用虚拟仪器系统可以避免仪器编程过程中的大量重复性劳动，从而大大缩短复杂程序的开发时间，并且客户可以用不同的模块来构造自己的虚拟仪器系统，选择统一的测试策略。
由于虚拟仪器的功能和性能已被不断提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。而虚拟仪器的各种优点让用户可放心地舍弃旧的传统测量设备，接受更新型、以计算机为基础的虚拟仪器系统。由于计算机的性能价格比不断改进，使虚拟仪器的价格更为大众化，用户不必再受限于传统仪器的使用限制和昂贵的价格，进一步降低了使用成本，减少了系统的开发费用和系统的维护费用。
此外，新型笔记本电脑又把虚拟仪器的便携性和强大功能推向一个新的水平。所有这些必将加快虚拟仪器的发展，使它的功能和应用领域不断增强和扩大。在测量、检测、电信、监控、教育等方面的应用已广泛开展。
2.2虚拟仪器的概述
虚拟仪器的概念是由美国国家仪器公司最先提出的。所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等，可集成于自动控制、工业控制系统之中，可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器是智能仪器之后的新一代测量仪器。
虚拟仪器的核心技术思想就是“软件即是仪器”。该技术把仪器分为计算机、仪器硬件和应用软件三部分[6]。虚拟仪器以通用计算机和配备标准数字接口的测量仪器为基础，将仪器硬件连接到各种计算机平台上，直接利用计算机丰富的软硬件资源，将计算机硬件和测量仪器等硬件资源与计算机软件资源有机的结合起来。
2.2.1虚拟仪器的特点及优势
虚拟仪器是基于计算机的功能化硬件模块和计算机软件构成的电子测试仪器，而软件是虚拟仪器的核心，如图2所示，其中软件的基础部分是设备驱动软
件，而这些标准的仪器驱动软件使得系统的开发与仪器的硬件变化无关。这是虚拟仪器最大的优点之一，有了这一点，仪器的开发和换代时间将大大缩短。虚拟仪器中应用程序将可选硬件和可重复用库函数等软件结合在一起，实现了仪器模块间的通信、定时与触发。由于VI的模块化、开放性和灵活性，以及软件是关键的特点，当用户的测试要求变化时可以方便地由用户自己来增减硬、软件模块，或重新配置现有系统以满足新的测试要求。这样，当用户从一个项目转向另一个项目时，就能简单地构造出新的VI系统而不丢失己有的硬件和软件资源。
虚拟仪器开发者
虚拟仪器软件面板
虚拟仪器软件开发平台
底层驱动程序
硬件模块
虚拟仪器开发者操作系统
图2 虚拟仪器开发框图
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。虚拟仪器技术十分符合国际上流行的“硬件软件化”的发展趋势，因而常被称作“软件仪器”。它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据，它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户经简单培训即可迅速掌握操作规程。
2.2.2 虚拟仪器与传统仪器的比较
虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优势。在高速度、高带宽和专业测试领域，独立仪器具有无可替代的优势。在中低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分独立仪器的工作，但完成复杂环境下的自动化测试是虚拟仪器的强项，这是传统的独立仪器难以胜任的。
1）传统仪器的面板只有一个，上面布置了种类繁多的显示和操作元件。由此导致许多识读和操作错误。虚拟仪器与之不同，它可以通过在几个分面板上的操作来实现比较复杂的功能。这样，在每个分面板上就可以实现功能操作的单纯化和面板布置的简洁化，从而提高操作的正确性和便捷性。同时，虚拟仪器的面板上的显示元件和操作元件的种类与形式不受标准元件和加工工艺的限制，由编程来实现，设计者可以根据用户的要求和操作需要来设计仪器面板。
2）在通用硬件平台确定后，软件取代传统仪器中由硬件完成的仪器功能。
3）仪器的功能是由用户根据需要用软件来定义，不是事先由厂家定义的。
4）仪器性能的改进和功能扩展只需更新相关软件设计，不需购买新仪器。
5）虚拟仪器开放、灵活，与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互联。
6）由于其以PC为核心，使得许多数据处理的过程不必像过去那样由测试仪器本身来完成，而是在软件的支持下，利用PC机CPU的强大的数据处理功能来完成，使得基于虚拟仪器的测试系统的测试精度、速度大为提高，实现自动化、智能化、多任务测量。
7）可方便地存贮和交换测试数据，测试结果的表达方式更加丰富多样。
8）虚拟仪器在高性价比的条件下，降低了系统开发和维护费用，缩短技术更新周期。
近年来，随着网络技术的发展，己经形成了网络虚拟仪器。这是一种新型的基于Web技术的虚拟仪器，使得虚拟仪器测试系统成为Internet的一部分，实现现场监控和管理。
2.2.3 虚拟仪器系统的组成
虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。这种结合基本有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是智能化仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能，虚拟仪器主要是指这种方式。虚拟仪器的组成与传统仪器一样，主要由数据采集与控制、数据分析和处理、结果显示三部分组成。如图3所示。
采集与控制插入式数据采集板
GPIB仪器
VXI/PXI仪器
RS-232仪器数据分析和处理
数字信号处理
数字滤波
统计分析
数值分析
结果显示
网络通信
硬盘拷贝输出
文件I/O
图形用户接口
图3虚拟仪器的内部功能的划分
对于传统仪器，这三个部分几乎均由硬件完成。对于虚拟仪器，前一部分由硬件构成，后两部分主要由软件实现。与传统仪器相比，虚拟仪器设计日趋模块化、标准化，使设计工作量大大减小。
通常虚拟仪器测试系统硬件组成部分是由传感器部件、信号调理及信号采集部件、通用计算机、打印机等构成。系统软件部分通常用专用的虚拟仪器开发语言编写而成，并可通过Internet实现网络扩展。
2.2.4虚拟仪器I/O接口设备
I/O接口设备主要用来完成被测输入信号的采集、放大、模数转换。可根据实际情况采用不同的I/O接口硬件设备，如数据采集卡/板(DAQ)、GPIB总线仪器、VXI总线仪器、串口仪器、USB等。虚拟仪器的构成主要有五种类型，如图4所示。
被测信号
PC-DAQ
GPIB仪器
串口仪器
VXI模块
PXI模块
计算机图4 虚拟仪器构成方式
1）DAQ(Data Acquisition)数据采集卡是指基于计算机标准总线(如ISA、PCI、USB等)的内置功能插卡。其中USB是最新技术的数据采集卡，具有精度高，可携性好等优点，它更加充分地利用计算机的资源，大大增加了测试系统的灵活性和扩展性；利用DAQ卡可方便快速地构建虚拟仪器系统。在性能上，随着A/D
转换技术，滤波技术和信号调理技术的发展，DAQ卡的采样速率已达1GB/s，精度高达24位，通道数高达64个，并具有数字I/O，模拟I/O和计数器/定时器等通道。各仪器厂家生产了大量的DAQ卡功能模块供用户选择，如示波器、串行数据分析仪、动态信号分析仪、任意波形发生器等。在计算机上挂接多个DAQ 功能模块，配合相应的软件，就可以构成一台具有多功能的测试仪器。这种基于计算机的仪器，既具有高档仪器的测量品质，又能满足测量需求的多样性。对我国大多数用户来说，它具有很高的性价比，是一种特别适合我国国情的虚拟仪器方案。
2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口总线，是计算机和仪器的标准通信协议。GPIB的硬件规格和软件协议以纳入国际工业标准IEEE-488.1和IEEE-488.2，它是最早的仪器总线，目前多数仪器都配备了遵循IEEE-488的GPIB接口。典型的GPIB测试系统包括一台计算机，一块基于GPIB总线的接口卡和多台GPBI仪器软件及相应的传感模块硬件。每台GPIB仪器有单独的地址，由计算机控制操作。系统中的仪器可以增加、减少或更换，只需对计算机的控制软件作相应的改动。基于GPIB总线结构的接口卡数据传输速率一般低于500kb/s，不适合对系统速度要求较高的应用。
3）VXI(VME bus eXtension for Instrumentation )是VME总线在仪器领域的扩展，上个世纪1993年VXI总线1.4版本被批准为IEEE-1155标准，成为开放式工业标准。仪器专用总线在吸收IEEE-488的成功经验基础上，增加了10MHz 时钟线、模拟和数字混合总线、星形总线等高速总线，定时关系严格，兼有计算机总线和仪器总线的优点。
4）PXI(PCI eXtension For Instrumentation)是Compact PCI总线在仪器领域的扩展，是NI公司于1997年发布的一种新的开放性、模块化仪器总线规范。其核心是Compact PCI结构和Microsoft Windows软件。PXI是在PCI内核技术上增加了成熟的技术规范和要求形成的。PXI增加了用于多个板卡同步的触发总线和10MHz参考时钟，用于精确定时的星形触发总线，以及用于相邻模块间高速通信的局部总线等，来满足实验和用户的要求。
5）串口系统是以Serial标准总线仪器与计算机为仪器精简平台组成的虚拟测试系统。RS-232总线是早期采用的通用串行总线，将带有RS-232标准总线接
口的仪器作为I/O接口设备，通过RS-232串口总线与计算机组成虚拟仪器系统目前仍然是虚拟仪器构成方式之一，主要适用于速度较低的测试系统。
2.2.5虚拟仪器的软件结构
虚拟仪器技术的核心是软件，其软件基本结构如图5所示。用户可以采用各种编程软件来开发自己所需要的应用软件。以美国NI公司的软件产品LABVIEW 和LabWindows/CVI为代表的虚拟仪器专用开发平台是当前流行的集成化开发工具。这些软件开发平台提供了强大的仪器软面板设计工具和各种数据处理工具，再加上虚拟仪器硬件厂商提供的各种硬件的驱动程序模块，简化了虚拟仪器的设计工作。随着软件技术的迅速发展，软件开发的模块化、复用化以及各种硬件仪器驱动软件的模块化、标准化，虚拟仪器软件开发将变得更加快速、方便。
用户界面
数据处理
硬件驱动程序
图5 虚拟仪器软件结构
2.3 虚拟仪器的开发软件
2.3.1 虚拟仪器的开发语言
虚拟仪器系统的开发语言有：标准C、Visual C++、Visual Basic等通用程序开发语言。但直接由这些语言开发虚拟仪器系统，是有相当难度的，除了要花大量时间进行测试系统面板设计外，还要编制大量的设备驱动程序和底层控制程序。这些工作对于那些不熟悉这方面知识的工程设计人员来说，需要花费大量时间和精力，这样直接影响了系统开发的周期和性能。除了通用程序开发语言以外，还有一些专用的虚拟仪器开发语言和软件，其中有影响的开发软件有：NI公司的LABVIEW和LabWindows/CVI。LABVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。LabWindows/CVI是为熟悉C语言的开发人员准备的，是在Windows环境下的标准ANSIC开发环境。除此以外还有HP公司的HP-VEE ，HP-TIG开发平台，美国Tektronix公司的Ez-Test，Tek-TNS平台软件，这些都是国际上公认的优秀的虚拟仪器开发软件平台。
2.3.2图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW
XXXXX 操作规程XXXX-XXXX-XXXX 焊接操作规程共 7 页第1 页 第A版第0次修改 1 目的 通过对焊接过程的控制，确保产品的焊接质量。 2 适用范围 本程序适用于公司电子仪器设备的焊接过程。 3 职责 3.1生产车间负责产品的焊接。 3.2质管部负责产品焊接效果的检验。 3.3人力资源部负责焊接作业人员的培训、考核。 4工作程序 4.1作业前 4.1.1为确保焊接质量，须对焊接作业人员的工序认知及操作水平进行考核，考核合格后方可上岗。 4.1.2根据焊件大小与性质选择合适的烙铁头。 焊件及工作性质选用烙铁 烙铁头温度（℃）（室温、220V电压） 一般印制电路板、安装导线20W内热式，30W外热式、恒温式 300～400 集成电路20W内热式、恒温式、储能式 焊片、电位器、2～8W电阻、大电解电容35～50W内热式、恒温式 50～75W外热式 350～450 8W以上大电阻，φ2以上到线等较大元器件100W内热式 150～200W外热式 400～550 维修、调试一般电子产品 20W内热式、恒温式、感应式、 储能式、两用式 4.1.3焊接作业前先清洗烙铁头，去除表面氧化层，然后将电烙铁插头插入电源插座上，检查烙铁是否发热。若在确保插头插好的情况下烙铁不发热，则应及时更换烙铁，切勿随意拆开烙铁，不能用手直接触碰烙铁头。 4.2焊接步骤 4.2.1加热焊件 电烙铁的焊接温度由实际使用情况决定。一般来说以焊接一个锡点的时间限制在3±1秒
XXXXX 焊接操作规程共 7 页第2 页 第A版第0次修改最为合适。焊接时烙铁头与印制电路板成45°角，电烙铁头顶住焊盘和元器件引脚然后给元器件引脚和焊盘均匀预热。 4.2.2移入焊锡丝 焊锡丝从元器件脚和烙铁接触面处引入，焊锡丝应靠在元器件脚与烙铁头之间。 4.2.3移开焊锡 当焊锡丝熔化（要掌握进锡速度）焊锡散满整个焊盘时，即可以45°角方向拿开焊锡丝。 4.2.4移开电烙铁 焊锡丝拿开后，烙铁继续放在焊盘上持续1~2秒，当焊锡只有轻微烟雾冒出时，即可拿开烙铁，拿开烙铁时，不要过于迅速或用力往上挑，以免溅落锡珠、锡点、或使焊锡点拉尖等，同时要保证被焊元器件在焊锡凝固之前不要移动或受到震动，否则极易造成焊点结构疏松、虚焊等现象。 加热焊件移入焊锡 移开焊锡移开电烙铁 4.3焊接要领 4.3.1烙铁头与被焊件的接触方式 4.3.1.1接触位置 烙铁头应同时接触要相互连接的2个被焊件（如焊脚与焊盘），烙铁一般倾斜45度，应避免只与其中一个被焊件接触。当两个被焊件热容量悬殊时，应适当调整烙铁倾斜角度，烙铁与焊接面的倾斜角越小，使热容量较大的被焊件与烙铁的接触面积增大，热传导能力加强。两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度，被视为加热理想状态。 4.3.1.2接触压力 烙铁头与被焊件接触时应略施压力，热传导强弱与施加压力大小成正比，但以对被焊件表面不造成损伤为原则。
编写日期：2008-08-05 编写：马光伟 审核： 批准： 前言 FSSS系统一般分为两个部分，即燃烧器控制系统BCS（Burner ControlSystem）和燃料安全系统FSS(Fuel Safety System)。燃烧器控制系统的功能是对锅炉燃烧系统设备进行监视和控制，保证点火器，油枪和磨煤机组系统的安全启动、停止和运行。燃料安全系统的功能是在锅炉点火前和跳闸停炉后对炉膛进行吹扫，防止可燃物在炉膛堆积。在检测到危及设备、人身安全的运行工况时，启动主燃料跳闸（MFT），迅速切断燃料，紧急停炉。 FSSS系统对保证电厂锅炉系统的安全运行具有重要作用，为了规范FSSS系统现场调试及大修后检测FSSS系统的各项功能和试验，严格执行有关规程要求，保证校验人员在大量现场工作中可以安全、优质地完成任务，内蒙古电力科学研究院热控自动化研究所编写了FSSS系统现场作业指导书。 由于编写者水平有限，有不正确的地方望大家提出。 目录 1.适用范围-----------------------------------------------4 2.引用文件-----------------------------------------------4 3.现场作业前准备-----------------------------------------4 4.现场作业流程-------------------------------------------9 5.试验条件检查-------------------------------------------9 6.FSSS所涵盖的系统及设备--------------------------------10 7.FSSS系统试验内容--------------------------------------10 8.试验后应达到的指标------------------------------------23 9.结束工作----------------------------------------------24 关键词：作业指导书
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 × 1 230(宽) × 95(高) × 280(长) mm,约 2.1 公斤 信号发生器是为进行电子测量提供满足一定技术要求电信号的仪器设备。这种仪器是多用途测量仪器,它除了能够输出正弦波、矩形波尖脉冲、TTL电平、单次脉冲等五种波形，还可以作频率计使用，测量外输入信号的频率 1．信号发生器面板： （1）电源开关； （2）信号输出端子； （3）输出信号波形选择；
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y EDA技术高级应用 实验报告 姓名：禾小鬼 同组人： 学号：16S 班级：信息2班 指导教师：xxx 院系：电信学院
实验一函数信号发生器 一、实验内容 实验内容包括下面两个方面 1.熟悉quartus ii开发环境 第一次接触quartus ii开发环境，首先可以通过新建一个工程熟悉quartus ii的各种基本操作。需要学习的包括以下几个方面：选器件，采用原理图方法画一个电路图实现某种功能，并对这个功能进行行为仿真以验证功能上的正确性。 2.设计一个函数信号发生器 在开始之前，首先要明确设计目的，我们的想要用电路图方法实现设计一个“函数信号发生器”。然后，可以先根据自己的思路想好一个电路图的设计方案，再开始实验。 二实验结果 1.第一步：建立一个新的工程 新建工程的过程中，最重要的是设置器件，不同的器件的设计之间并不兼容。会有一个综合的信息框，注明了我所做的设置，看看没问题就可以了。然后新建一个原理图文件schematic，作为顶层文件，将顶层文件命名为DDS在上面进行画图。 2.第二步：画电路图 本次实验采用软件自带的器件库MegaWizard Plug-in Manager中的器件。自定义3个ROM，并将ROM表中存储事先准备好的三种波形的数据文件，波形数据文件由matlab产生，ROM中存储8bit-32words的数据，包括一个时钟输入，一个5位地址输入和一个7位输出；还需要一个5位计数器，用以输出读取ROM 的地址；一个时钟控制整个电路工作； 我画的电路图，如图1所示。其原理为：三个ROM表存储三种波形数据，整个电路通过时钟控制，时钟每翻转一次，计数器加一，产生一个地址，输入到
电子与信息工程 综合实验课程报告 实验名称：基于单片机的信号发生器的设计与实现班级：电子1班 组员：徐丹许艳徐梅 指导教师：张辉 时间：2013-6-8至2011-6-16
目录 前言......................................................................... 错误！未定义书签。 1 波形发生器概述 (2) 1.1波形发生器的发展状况 (2) 1.2国内外波形发生器产品比较 (3) 2 方案论证与比较 (4) 2.1 方案一 (4) 2.2 方案二 (5) 2.3 方案三 (5) 3 硬件原理 (5) 3.1 MCS-51单片机的内部结构 (6) 3.1.1 内部结构概述 (6) 3.1.2 CPU结构 (6) 3.1.3 存储器和特殊功能寄存器 (7) 3.2 P0-P3口结构 (7) 3.3 时钟电路和复位电路 (8) 3.3.1时钟电路 (8) 3.3.2单片机的复位状态 (9) 3.4 DAC0832的引脚及功能 (10) 4 软件原理 (11) 4.1 主流程图 (12) 4.1.1 方波仿真图 (13) 4.1.2 三角波仿真图 (14) 4.1.3 锯齿波仿真图 (15) 4.1.4 梯形波仿真图 (16) 4.1.5 正弦波仿真图 (17) 4.2附录：实物图 (17) 总结 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)
1 波形发生器概述 在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。 1.1波形发生器的发展状况 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。 在70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。 在70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它由HP8770A任意波形数字化和HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8 中波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为Data-2020的多波形合成器，Lecr oy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。 到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，Agilent 的产品33220A能够产生17 种波形，最高频率可达到20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达500MHz 的频率，采样的频率可达1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：
SPM智能化静止进相机作业指导书 XDL/JS/0D3-27 一、紧固件的检查 (1) 二、控制线与转子电缆的连接 (1) 三、通电试车 (1) 四、常见故障及处理 (1) 附表：电源板的电压输出参数 (2) 襄樊大力工业控制股份有限公司制 2003/08/23
一、紧固件的检查 由于长途运输，设备在调试前应检查并紧固所有紧固件。包括所有器件和端子排上的螺钉、螺帽。 二、控制线与转子电缆的连接 1.电源线从端子排X1上A.B.C.N接至配电柜，A.B.C接三相火线，N接零线。电源线型号 的选择参见随机《进相机使用说明书》。 2.控制线的连接要求参见随机《进相机电器图》。 3.转子电缆接在KM3下端，起动柜过来的电缆接在KM2的下端。 4.通电前认真核对接线有无漏接、错接、松动的现象。 三、通电试车 1.模拟试车 短接311和313,将检测转子电流信号的霍尔互感器（TA1，TA2，TA3）上的插件取下，接在信号发生器上，将“中控/现场”旋钮打至“现场”位置。合上空开，电源指示灯亮，待KA1吸合后，按下“进相”按钮，此时KM3吸合KM2释放，同时进相指示灯亮。进相机顶端的排风扇的风向应自下而上（若风向相反，对调任意两相电源进线即可）。 试验正常后，按下“退相”按钮，此时KM2吸合KM3释放，进相指示应灯熄。 断开空开，去掉311和313的短接线;恢复霍尔互感器上的信号线（注意相序）。 2.带载试车（负载需达到60%以上） 2.1. 通电前认真核对接线有无漏接、错接、松动的现象。主电机正常运行后，观 察面板上的功率因素表若在超前位置，则需停机将12、14号线对调。如果仍不正常，必须严格检查功率因素表的信号是否是A、C相的电压，B相电流信号。 2.2.合上空开，观察各控制板指示灯的状态。控制板第一指示灯常亮，第二、三、 四指示灯应交替闪亮；触发板第一指示灯先闪亮十秒钟左右，随即六个指示灯闪亮；电源板上的所有指示灯常亮。表明允许进相。 2.3.按下“进相”按钮，进相指示灯亮，电流下降，功率因素上升。 2.4.观察逆变变压器输入输出电流范围,如下表所示。 若复位后各指示灯状态仍不正常，参见故障处理第一条。 2.6.如果电流上升，需先退相，关掉电源。对调进相机背面端子排X3上的01和03 号线。 2.7.如果电流波动较大，说明有环流产生，处理方法见故障处理第二条。 四、常见故障及处理 1.进相机触发板六个指示灯具有故障指示功能。指示灯所指示故障如表：
信息科学与工程学院《程控交换原理》上机实验报告 专业班级电信姓名学号 实验时间 2010年 12月 2 日指导教师成绩
图4—1 本实验系统传送信号流程图 4、数字信号的产生 在数字程控交换机中直接进行交换的是PCM数字信息，在这样的情况下如何使用户家收到信号音（如拨号音、回铃音、忙音等）是一个重要的问题。因为模拟信号产生的信号音是不能通过PCM交换系统的，这就要求设计一个数字信号发生器，使之能与交换网络输出这样一些PCM信息，这些数字信息经过非线性译码后能成为一个我们所需的模拟信号音。 ）传统方式产生数字信号音 ）由图4—2可知，这是一种常见的PCM编码方式，400HZ—500HZ的正弦信号由硬（3）数字电路产生数字音信号
图4—3 450HZ正弦波信号一个周期取样示意图 我们对正弦信号再以每隔125us取样一次，并将取样所得的正弦信号幅度按照A规律十三 图4—4 数字信号产生电流原理图 5、拨号音及控制电路 主叫用户摘机，CPU检测到该用户有摘机状态后，立即向该用户发出声音信号，表示可以拨号，当CPU中央处理单元收到第一个拨号脉冲后，立即切断该声音信号，该声音信号就叫拨号音。拨号音由上述数字信号产生，一旦一有用户摘机，交换网路把数字信号音送给该用户，经过TP3067的译码，提供给用户450hz的正弦波。
图4—5断续电路原理图 7、忙音及控制电路 忙音表示被叫用户处于忙状态，此时用户应该挂机，等一会在从新呼叫 本试验箱大于采用0、35秒断，0、35秒继续的400hz—450hz的方波信号，图4是该电路的原理图。 图4—6忙音控制电路的原理图。
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
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）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 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。（差模传输特性）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 应接近晶体意：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 m 管的截止电压值。 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。取Ic2上面的电流（看输出） 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。(n>3) 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 实验仿真电路图如图
北京邮电大学 电子电路综合设计实验报告 课题名称：函数信号发生器的设计和调试 院系:信息与通信工程学院 班级: 2012211113 姓名：李鸣野 学号：2012210362 班内序号：01 摘要 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。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。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。方波-三角波产生电路主要有运放组成，其中由施密特触发器多谐振荡器产生方波，积分电路将方波转化为三角波，差分电路实现三角波-正弦波的变换。该电路振荡频率由第一个电位器调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定；正弦波幅度和电路的对称性分别由后两个电位器调节。
关键词:方波,三角波,正弦波 基本要求： a）设计一个设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器 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，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%--70%； 3）三角波Uopp=8V； 4）正弦波Uopp≥1V。 b）用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH） 设计思路: 要产生方波，需要用稳压管和比较器组成方波产生电路。稳压管为实验提供的6v稳压管。方波经过RC积分电路积分得到三角波，幅度为Uo2m=±（UZ+UD），由R1和Rf的比值及稳压管的稳压值决定，实验要求三角波峰峰值为8v，故根据公式推导后，选用20K的电阻作为R1，30K的电阻作为Rf。R3为12K。R4为直流平衡电阻，应与R2保持一致，均为5K。R0为限流电阻，根据实验要求选用2K。 三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。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。R e取阻值为100Ω，C1、C2、C4为隔直流电容，取C1=C2=C3=33uF。Rp1调节三角波
函数信号发生器的使用方法规定 1、目的：为操作人员作操作指导。 2、范围：适用于函数信号发生器操作人员。 3、操作步骤： 3.1注意事项 仪器在只使用“电压输出端”时应将“输出衰减”开关置于“0dB”~“80dB”内的位置，以免功率指示电压表指示过大而损坏。 3.2使用方法 3.2.1开机：在未开机前应首先检查仪器外接电源是否为交流220V±10%，50Hz±5%， 并检查电源插头上的地线脚应与在地接触良好，以防机壳带电。面板上的电源开关 应放在“关”位置，“电平调节”旋钮置中间，输出衰减旋钮置“0dB”，频段开关设 置在你所需要的频段。 3.2.2频率选择：首先将频段开关设置在你所期望的频率范围内，然后调节频率调谐旋钮 和频率微调旋钮，至数码管上指示你所需要的频率为止。 3.2.3波形选择：波形开关在“~”位置，可在电压输出端获得全频段的电压正弦信号，在 功率输出端可获得20Hz~100kHz的功率输出；波形开关在“”位置，在电压输 出端可获得全频段的电压方波信号。输出衰减在功率输出端8Ω档同样可以获得 20Hz~100kHz的方波功率输出。 3.2.4输出电压调整：电压输出端的输出电压可通过“电平调节”旋钮连续可调。 3.2.5功率输出调整：功率输出端的输出同由“电平调节”旋钮控制调节，并可通过“输 出衰减”进行80 dB的衰减。“输出衰减”控制开关上有8Ω和600Ω二档匹配档， 用以匹配低阻和较高负载以获取最大输出功率。 3.2.6功率的平衡输出：本仪器600Ω功率输出档可进行平衡输出，方法是可将面板上中间 红色接线柱和黑色接线柱之间的接地片取下，接在两个红色接线柱上即可，但本仪器连接的其它仪器也应不接在“地”电位。
信号发生器 一、实验目的 1、掌握集成运算放大器的使用方法，加深对集成运算放大器工作原理的理解。 2、掌握用运算放大器构成波形发生器的设计方法。 3、掌握波形发生器电路调试和制作方法 。 二、设计任务 设计并制作一个波形发生电路，可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号。 三、具体要求 （1）可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号，波形人眼观察无失真。 （2）利用一个按钮，可以切换输出波形信号。。 （3）频率为1－2KHz 连续可调，波形幅度不作要求。 （4）可以自行设计并采用除集成运放外的其他设计方案 （5）正弦波发生器要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节，积分电路要保证电路不出现积分饱和失真。 四、设计思路 基本功能：首先采用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器)将正弦波变换成方波，通过幅值控制和功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波,最后通过切换开关可以同时输出三种信号。 五、具体电路设计方案 Ⅰ、RC 桥式正弦波振荡器 图1 图2 电路的振荡频率为：RC f π21 0= 将电阻12k ，62k 及电容100n ，22n ，4.4n 分别代入得频率调节范围为：24.7Hz~127.6Hz ，116.7Hz~603.2Hz ，583.7Hz~3015Hz 。因为低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合实验中频率连续可调的要求。 如左图1所示，正弦波振荡器采用RC 桥式振荡器产生频率可调的正弦信号。J 1a 、J 1b 、J 2a 、J 2b 为频率粗调，通过J 1 J 2 切换三组电容，改变频率倍率。R P1采用双联线性电位器50k ，便于频率细调，可获得所需要的输出频率。R P2 采用200k 的电位器，调整R P2可改变电路A f 大小，使得电路满足自激振荡条件，另外也可改变正弦波失真度，同时使正弦波趋于稳定。下图2为起振波形。
电子科学系实验报告 系班组实验日期年月日姓名学号同组姓名 实验操作评定：好、较好、基本掌握、较差指导老师 实验二函数信号发生器的原理与使用 二、实验目的： 二、实验仪器和设备 三、实验内容 内容: 1 熟悉掌握函数发生器各个操作部件的功能 2. 实验验证各个功能的实现过程 3 用示波器观察各种输出信号 4 验证个功能指标是否符合仪器的标示 5 总结说明仪器的特点及应用 四、实验原理 使用一个激发装置(即信号源)来激励一个系统，以便观察、分析它对激励信号的反映如何，这是电子测试技术的标准实验之一。在设计、制造飞机时，需要事先了解机体及其有关设备在各种气流、雷击、雨水、温变干扰下的反映情况；在发展冶炼技术时，需要了解炉内物态随炉脸温度燃油器喷口温度而变化的动态过程；在分析一个电子线路时，常常需要了解输出信号频率及振幅与输入信号频率及振幅之间的关系。这样，在进行上述过程的硬件或软件的模拟实验时．就需要人为地产生各种模仿的信号。系统在这些模仿的信号的激励下产生各种反应，因此，称它们为激励信号。产生这些信号的仪器设备称为信号源。 信号源包括函数信号发生器、脉冲信号发生器、音频信号发生器、任意波形信号发生器以 及扫描频率发生器等多种设备，用于各种各样的工程测试。图11.1所示的产品系列树反映出信号源之间的关系，其中直接数字器件合成(DDS)是一种较新的技术，它利用了最
现代化的数字器件的能力，成为系列产品的主干，发展出函数发生器相任意波形发生器这样高水平的产品。 基本的函数发生器提供正弦波、方波和三角波，频率范围在1MHz到约50MHz之间。图11.2显示的是一个包含两个运算放大器的基本函数发生器。器件A1是一个积分器，它提供一个三角波输出信号，它所产生的三角波信号通过正弦波形成电路而产生正弦波信号输出。器件A2是一个电压比较器，它产生一个方波信号。大多数普通价格的函数发生器都以一些单片式集成电路(IC)为基础，并能提供正弦波、方波和三角波。价格较高者则能提供触发信号*只有较宽的频率范围祁较稳定的频率．具有可变的上升时间(对方波而言)和可变的直流补偿．具有较高的频率准确度和较强的输出驱动能力，旦波形失真度小。
南昌大学实验报告 学生姓名：王晟尧学号：6102215054专业班级：通信152班 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 p-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 m 体管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路
EDA设计实验 题目：函数信号发生器 作者： 所在学院：信息科学与工程学院 专业年级： 指导教师： 职称： 2011 年 12 月 11 日
函数信号发生器 摘要：函数信号发生器在生产实践和科技领域有着广泛的应用。本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于VHDL语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块和波形选择模块两个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以输出正弦波、方波、三角波，锯齿波，阶梯波等规定波形，并能根据波形选择模块的设定来选择波形输出。 关键字：函数信号发生器；Cyclone；VHDL；QuartusⅡ 引言： 函数信号发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格要求的电信号设备是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对函数信号信号发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波性，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度、及分辨率高等。本文基于
EDA设计函数信号发生器，并产生稳定的正弦波、方波、锯齿波、三角波、阶梯波。 正文： 1、Quartus II软件简介 1）Quartus II软件介绍 Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，具有开放性、与结构无关、多平台完全集成化丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。 Quartus II是Altera公司推出的CPLD/FPGA开发工具，Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验证工具；可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；能生成第
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: 主要输出 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p （opencircuit）；>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 正弦波
失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB 100kHz~ 2MHz 三角波 线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~ 2MHz 对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/ 下降时间<120nS CMOS输出 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/ 下降时间<120nS TTL 输出 位准>3Vpp 上升/ 下降时间<30nS VCF 输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ (± 10%) 使用电源 交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 附件 电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线GTL-101 × 1
实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用 【实验目的】 1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。 2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。 3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。 4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。 【实验仪器】 1. 示波器DS5042型，1台。 2. 函数信号发生器DG1022型，1台。 3. 电缆线（BNC 型插头），2条。 【实验内容与步骤】 1. 利用示波器观测信号的电压和频率 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-1所示的正余弦波形，显示在示波屏上。 图1-1 函数信号发生器生成的正、余弦信号的波形 学生姓名/学号 指导教师 上课时间 第 周 节
（2）用示波器对图1-1中所示的正余弦波形进行测量并填写下表 表1-1 正余弦信号的电压和时间参数的测量 电压参数（V）时间参数 峰峰值最大值最小值频率（Hz）周期（ms）正弦信号 3sin(200πt) 余弦信号 3cos(200πt) 2. 用示波器观测函数信号发生器产生的正余弦信号的李萨如图形 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-2所示的正余弦波形的李萨如图形，调节并正确显示在示波屏上。 图1-2 正弦信号3sin(200πt)和余弦信号3cos(200πt)的李萨如图形 3. 观测相同幅值、相同频率、不同相位差条件下的两正弦信号的李萨如图形 （1）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+45o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。 （2）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+135o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。
目录一．设计 1．设计指标 2．设计目的 二．总电路及原理三．各部分组成及原理1．原理框图 2．方波发生电路 3．三角波产生电路 4. 正弦波电路 四．实物图 五．原件清单 六．心得体会
一．设计 设计指标 1）可产生方波、三角波、正弦波。并测试、调试、组装。 2）方波幅值<=24V且频率可调在10hz-10khz,三角波幅值可调为8V,正弦波幅值可调为2V 3)使用741芯片完成此电路 4）电路焊接美观大方，走线布局合理 设计目的 1)．掌握电子系统的一般设计方法 2)．掌握模拟IC器件的应用 3)．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4)．掌握常用元器件的识别和测试 5)．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 二．总电路及原理 由RC构成振荡电路，反相滞回比较器产生矩形波，两者构成方波发生电路，方波经积分器产生三角波，三角波由滤波器产生正弦波，两级滤波产生更好的正弦波。
三．各部分组成及原理原理框图 1.方波发生电路 方波发生电路三角波正弦波
电路简介 方波发生电路主要由两部分构成 1.反相输入滞回比较器 2.RC振荡电路 若开始滞回比较器输出电压为U1，此时运放同相输入端电压为UP=U1*R3/(R3+R4)同时U1通过R2对电容充电，当电容电压达到同相端的电压时输出电压变为-U1，同时同相端电压变为-UP，由于电容电压大于输出端电压所以电容通过R1放电，当电容电压等于-UP时输出电压又变为U1，同相端电压变为UP，此时输出电压通过R1对电容进行充电，整个过程不断重复形成自激振荡，由于电容充电时间与放电时间相同，故占空比为50%，形成方波。 利用一阶电路的三要素法列方程求得振荡周期为 T=2R1C5in(1+2R3/R4) 运放采用双电源+12V、-12V,输出正弦波幅值为14V左右 注意事项 电路中的稳压管可以起到调节电压幅值并稳定电压的作用，经运放输出端接的R2可以起到稳定波形的作用，但不宜过大，此电路中应不超过500?。另外由于运放为741芯片，故波的频率不会很高，此电路应为一个低频电路。 调节R4/R3的比值,C5,R1的阻值均可以调节电路的频率，但要调节幅值的同时不改变波的频率就只能通过稳压管调节，此为电路的缺陷之一
奥维通信股份有限公司移动通信工程实验室 文件编号：AWTC-IOP-01 信号发生器期间核查操作规程
目录 1目的 (2) 2检查范围 (2) 3检查内容 (2) 4使用的设备 (2) 5检查依据 (2) 6核查条件 (2) 7期间核查方法 (2) 7.1输出信号频率的期间核查 (2) 7.2输出电平的期间核查 (3) 8评定 (4) 8.1频率期间核查允许误差范围 (4) 8.2输出电平期间核查允许误差范围 (4) 9检查周期 (5) 10相关记录 (5)
信号发生器期间核查操作规程 1目的 在信号源两次检定/校准之间或仪器维修后投入使用前进行期间核查，验证设备是否保持检定/校准时的状态，确保检验结果的准确性和有效性。 2检查范围 适用于本实验室所使用的N5182A等信号发生器的期间核查。 3检查内容 输出信号频率、输出低电平、输出高电平 4使用的设备 5检查依据 JJF 1174-2007 《数字信号发生器校准规范》 AWTC-EOP-01《信号源操作规程》 6核查条件 23℃±5℃； 相对湿度≤80%； 7期间核查方法 7.1输出信号频率的期间核查 7.1.1仪器仪表连接图下图所示：
7.1.2被核查信号发生器置于未调制状态，调节信号发生器电平使频谱分析仪正常工作。频谱分析仪取样时间的设定应使其显示位数比指标要求的有效位多一位。 7.1.3从低到高改变被核查信号发生器的载波频率f，按低、中、高选取一半测试点与根据通信制式频段选取典型测试点相结合的原则（或按照技术说明书要求）选取10个频率 ，并记入到《信号发生器期间核查记录》附表A.1当点，从频谱分析仪上读出频率值f 中 7.1.4被核查信号发生器的误差计算公式按式（1）计算： △=f - f （dB）（1） 7.2输出电平的期间核查 7.2.1输出信号高电平的期间核查 7.2.1.1仪器仪表连接图下图所示： 7.2.1.2被核查信号发生器置于未调制状态，调节信号发生器输出电平为最大值，按低、中、高选取一般测试点与根据通信制式频段选取典型测试点相结合的原则（或按技术说明书要求）选取不同频率点，按高、中、低原则线后调节信号发生器输出电平不少于3个校准点（包括0dBm），从功率计上读出电平值L0，记录于《信号发生器期间核查记录》附表 A.2当中。 7.2.1.3输出高电平误差按式（2）计算： △= L - L （dB）（2） 7.2.2输出信号低电平的期间核查 7.2.2.1仪器仪表连接图下图所示：