基于AD9831实现的正弦波发生器
2012年9月
目录
第一章设计方案 (2)
1.1 设计思路及原理 (2)
1.2 总体设计方案 (2)
第二章硬件系统设计 (3)
2.1 AD9831介绍 (3)
2.2 电源模块介绍 (5)
2.3 滤波电路介绍 (6)
2.4 晶振电路介绍 (7)
第三章PCB设计 (7)
3.1 PCB设计原则 (7)
3.2 PCB附图 (8)
附录 (12)
第一章 设计方案
1.1 设计思路及原理
本设计以AD9831为核心器件，采用DDS 原理输出一个一个频率为10k ，幅值为±5v 的模拟正弦信号。
图1.1所示是一个基本的DDS 结构，主要由相位累加器、相位调制器、正弦ROM 查找表和D/A 构成。图中的相位累加器、相位调制器、正弦ROM 查找表是DDS 结构中的数字部分，由于具有数控频率合成的功能，又合称为NCO(Numerically Controlled Oscillators)。
图1.1 DDS 基本结构
由AD9831的DataSheet 知道，输出频率f =△Phase ×MCLK f /322，其中，△Phase 为相位字，且0<△Phase <322，MCLK f 为主时钟频率，选为25MHz ，由输出频率为10KHz 及上面公式知，△Phase= 1717987，即△Phase= 001A36E3。
为了使输出波形更加光滑，我们在输出端加一个二阶的有源带通滤波器，滤波器的中心频率设置为10K,通带带宽设置为200Hz 。
1.2 总体设计方案
系统硬件设计方案如图1.2所示：
单片机AD9831
电源
模块
滤波电路
图1.2 硬件设计方框图
单片机作为AD9831的控制器件。电源系统由ADP7102组成，输出电压为3.3V ，实现对AD9831作为核心芯片的供电。滤波电路由有源二阶带通滤波器组成。
第二章 硬件系统设计
2.1 AD9831介绍
该DDS 器件是一款数控振荡器，在单个CMOS 芯片内集成了一个相位累加器、一个sine 查找表以及一个10位数模转换器，提供相位调制和频率调制两种调制能力。最高支持25 MHz 时钟速率。频率控制精度可达40亿分之一。调制通过并行微处理器接口载入寄存器来实现。
图2.1是AD9831的内部结构模块。
图2.1 AD9831内部结构模块
图2.2是AD9831的引脚图以及相关引脚的基本连接。
AVDD 引脚分别通过0.1uF 的电容连接到与其较近的AGND 引脚上，DVDD 分别通过0.1uF 的电容连接到与其较近的DGND 引脚上，以上电容都起到退耦作用。在制作PCB 时，为了防止AVDD 和DVDD 之间有相互影响，AVDD 和DVDD 应该如图2.3所示在一点连接，并加上滤波电容。同样，在制作PCB 时，为了防止AGND 和DGND 之间有相互影响，AGND 和DGND 应该如
图2.4所示通过一个阻值为0的电阻在一点连接，采用0欧电阻有以下三点好处：
1.可保证直流电位相等。
2.单点接地(限制噪声)。
3.对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制 噪声电流通过)。 REFOUT 引脚连接一个10nF 的退耦电容至AGND,该引脚然后和REFIN 引脚连接，此时REFIN 引脚有一个内部的1.21V 的参考电压输入。FSADJUST 引脚接一个SET R =3.9K 的电阻值到AGND ，SCALE
FULL IOUT
=12.5×REFIN V /SET R 可知，输出端IOUT 电流m a x I =12.5×
1.21/3900=3.878mA 。在输出端连接一个20K 的电阻，可将输出电流转换为电压，且由
max I =3.878可知，输出能够产生一个幅值为5V 的正弦波。
图2.2 AD9831引脚图及相关引脚基本连接
图2.3 模拟电源和数字电源连接方式 图2.4模拟地和数字地连接方式
AD9831的数据端口，地址写入端口以及其他的控制端口连接方式如图2.5所示。74HC574为D 型触发器，输出端接AD9831的16位数据总线，输入端接上排针，AD9831的其他端口也接上排针，可由单片机控制。
图2.5 AD9831其他端口接法
2.2 电源模块介绍
如图2.6所示是电源电路图。
该电路的输出电压可调，由输出电压公式
V=1.22V(1+R2/R1)知，若使输出电压为
OUT
3.3V，则R2/R1=1.7,因此选取R2=17K，R1=10K。
该模块输入电压为8V，由外部电源提供，输出为3.3V，给AD9831供电，使其正常工作。J1为输入电压入口，J2可用排阵和短路环结合作为开关使用。C5和C6两个0.1uF的电容
起到退耦作用。
图2.6 电源电路图
2.3 滤波电路介绍
如图2.7所示是滤波电路电路图。
该滤波电路为一个二阶的有源带通滤波器，中心频率设置为10KHz,通带频率设置为200Hz,阻带频率设置为1KHz,接在AD9831的输出端，使输出波形更加平滑。
图2.7 滤波电路电路图
2.4 晶振电路介绍
如图2.8所示是输出频率为25MHz 的震荡电路。 根据芯片的DataSheet 知,输出频率OSC
f
=10MHz ?(
SET
R N K ?10），其中N 为分频比，
N=1,10,100。因此选取N=1，SET R =2.5K 。为使N=1，DIV 端口需要接地，而SET R 也应为精密电阻，否则对输出频率影响太大。其中的R14即为SET R 。
图2.8
第三章 PCB 设计
3.1 PCB 设计原则
一 电源线的设计。
1.选择合适的电源。
2.尽量加宽电源线。
3.保证电源线、底线走向和与数据传输方向一致。
4.使用抗干扰元器件（磁珠、磁环、电源滤波器）。 二 地线的设计。
1.模拟地和数字地分开。
2.尽量采用单点接地。
3.尽量加宽地线。2-3mm 3倍于其他宽度，如果过窄，接地电位会随着电流改变而变化。
4.将敏感电路连接到稳定的接地参考源。
5.对PCB 板进行分区设计，把高带宽的噪声电路与低频电路分开。
6.尽量减少接地环路的面积。 三 元器件的配置。
1.不要有过长的平行信号线。
2.保证PCB 的时钟发生器、晶振和cpu 的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件。
3.元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度。
4.对PCB板进行分区布局。
5.考虑PCB板在机箱中位置和方向。
6.缩短高频元器件之间的引线。
四去耦电容的配置。
1.每10个集成电路要加一片充放电电容。
2.引线式电容用于低频，贴片式电容用于高频。
3.每个集成芯片要布置一个0.1UF的电容。
4.对抗噪声能力弱、关断时电源变化大的器件要加高频去耦电容。
5.电容之间不要共用过孔。
6.去耦电容引线不能太长，尤其是旁路去耦电容，否则滤波效果不大。
五降低噪声和电磁干扰的原则。
1.尽量采用45度折线而不是90度折线
2.用串联电阻的方法来降低电路信号边沿的跳变速率。
3.石英晶振的外壳要接地。
4.闲置不用的门电路不要悬空。
5.时钟线垂直于IO线时干扰小。
6.尽量让时钟线周围的电动势趋于零。
7.IO驱动电路尽量靠近PCB的边缘。
8.任何信号不要形成回路。
9.对高频板，电容的分布电感不能忽略，电感的分布电容也不能忽略。
10.通常功率线、交流线尽量布置在和信号线不同的板子上。
六其他设计原则，通用。
1，CMOS的未使用引脚要通过电阻接地或接电源。
2，用RC电路来吸收继电器等元件的放电电流
小于50hz,低频。
3.2 PCB附图
将设计的原理图更新到PCB中，并按照以上原则布线，画出的PCB如图3.1，图3.2,图3.3，图3.4。
图3.1 PCB未画地线时正面
图3.2 PCB未画地线时反面
图3.3 PCB画地线时正面
图3.1 PCB画地线时反面
附录
参考资料：
[1]. AD9831DataSheet.
[2]. ADP7102DataSheet.
[3]. LTC1799DataSheet.
[4]. 74HC574DataSheet.
[5].周丽娜, Protel 99 SE电路设计技术基础、案例篇.
XXX学校 XXX学院 综合课程设计 设计题目 专业名称 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间2018.12.17~2018.1.4 课程设计任务书 专业：学号：学生姓名<签名）： 设计题目： 一、设计实验条件 XXX实验室 Proteus软件 Multisim软件 二、设计任务及要求
1.实现频率为10kHz，峰峰值±5v的正弦波到三角波的变换； 2.整体电路由模拟器件产生； 3.实现三种不同电路产生。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务<设计任务书） 2.前言<绪论）(设计的目的、意义等> 3.设计主体<各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语<设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间： 2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：天 编写课程设计报告：天 答辩：天1、前言 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。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管>，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038>,它是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之
一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、宇航等领域。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本设计报告由三种方法实现了正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。b5E2RGbCAP 现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。因此如何根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。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。能将简单的易获取的信号转换为自己所需的复杂信号是一项必不可少的技术。我们有必要做好这相关方面的研究，为被测电路提供所需要的信号及各种波形，以便完成各种相关实验。信号源在各种实验应用和实验测试处理中，仿真各种测试信号，提供给被测电路，用来满足实验的各种要求。本文所设计的波形发生器就是信号源的一种，采用集成运算放大器、电阻和电容组成简单的电路，实现波形的产生和转换。p1EanqFDPw 作为电子专业的学生，对函数信号发生器的设计、仿真、制作是一项最基本的实践技能，也是一种很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及到基本电路原理的知识，Mutisim仿真软件的使
实验六-方波—三角波—正弦波函数发生器
六．方波-三角波-正弦波函数发生器 一、实验目的 函数信号发生器是一种可以同时产生正弦波、三角波和方波信号电压波形的电路，调节外部电路参数，还可以获得占空比可调的锯齿波、阶梯波等信号的电压波形。本实验主要是掌握方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法。 二、设计任务要求 频率范围：100~1000Hz，1000~10000Hz 输出电压： 方波V pp≤24V 三角波V pp=6V 正弦波V pp=1V 波形特征： 方波t r<100μs 三、实验原理 本实验方波-三角波-正弦波的设计电路如下图所示： 由比较器、积分器和反馈网络组成振荡器，比较器所产生
的方波通过积分器变成三角波，最后利用差分放大器传输特性曲线，将三角波转换成正弦波。 具体的电路设计如下图所示，三角波-方波产生电路是把比较器与积分器首尾相连，而三角波-正弦波的变换电路采用的是单端输入-单端输出差动放大电路输入输出方式。下面将仔细分析两个子电路。 ①方波-三角波产生器 方波-三角波产生器有很多种，此次试验是采用把比较器和积分器首尾相连构成方波-三角波产生器 的方式，具体分析电路如下所示：
集成运放A 2的输出信号三角波V O2为A 1的输入信号V 1，又因为A1的反相端接地，可得三角波输出V O2的峰值V O2m 为 V O2m =Z P V R R R 1 3 2 + 式中的V Z 为方波的峰值电压。 因积分电路输出电压从0上升到V 1m 所需时间为1/4T,故 RC T V dt R V C V R R R V Z T Z Z P M O 41 4 1 322== += ? 其中 R=R 4+R P2 ()C R R R R R T p p 1 32 4 2 4++= 从上述分析关系可得，调节R P2和电容C 的大小可改变振荡频率，改变R 2/(R P1+R 3)的比值可调节三角波的峰值。 ② 三角波-正弦波产生电路 三角波-正弦波产生电路的设计简图如下所示：
齐齐哈尔大学 EDA设计 题目：正弦波发生器的设计与仿真学院：通信与电子工程学院 专业班级：电子093 学生姓名：白宇 指导教师：齐怀琴王艳春张劲松 成绩：
目录 1.绪论 1.1 什么是EDA 1.2 EDA应用 2.课程设计 2.1 课题设计目的 2.2 设计方案论证 3.利用Multisim进行仿真 3.1创建正弦电路原理图 3.2调整参数，观察波形 3.3设计并制作PCB板 4.总结 4.1设计体会 4.2参考文献
一绪论 1.1 什么是EDA 20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。 利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA 技术。
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目：班级：班级学号：学生姓名：
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目：正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期，现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路，在国内生产的8038单片函数波形发生器，可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波，这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节，快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源，如一定频率的正弦波，有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子，来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成：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(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式：当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径回路，完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路径电容耦合，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。 (c) 工作流程：首先主振级产生低频正弦振荡信号，信号则需要经过电压放大器放大，放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求，最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压，输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理，主要是为了实现下面的几种功能： (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知：在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节Rp2，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻，可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值，这时输出波形应接近正弦波，调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输
方波-三角波-正弦波-锯齿波发生器． 电子工程设计报告 1
目录 设计要求 1．前 言 ............................ ............................... .. (1) ........................................ 2 .2方波、三角波、正弦波发生器方案 .............................. ...................... 2原理框图 2.13．各组成部分的工作原 理 ............................ . (3) ..................... ................ 3方波发生电路的工作原理3.1 ............................. 4.三角波转换电路的工作原理3.2方波-- ............................ 6正弦波转换电路的工作原理 3.3三角波-- .......................... ... 7.方波—锯齿波转换电路的工作原理 3.4 ........................... ......................... 8 总电路图3.5 1
方波—三角波—正弦波函数信号发生器 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 设计要求 1．设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器。 2．输出波形：方波、三角波、正弦波；锯齿波 3．频率范围：在0.02－20KHz范围内且连续可调； 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 1 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
基于FPGA的正弦信号发生器设计 摘要：本设计结合了EDA技术和直接数字频率合成（DDS）技术。EDA技术是现代电子设计技术的核心，是以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化的设计技术。DDS技术则是最为先进的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位连续、输出相位噪声低等诸多优点。 本文在对现有DDS技术的大量文献调研的基础上，提出了符合FPGA结构的正弦信号发生器设计方案并利用MAXPLUSⅡ软件进行了设计实现。文中介绍了EDA技术相关知识，同时阐述了DDS技术的工作原理、电路结构，及设计的思路和实现方法。经过仿真测试，设计达到了技术要求。 关键词：现场可编程门阵列（FPGA）；直接数字频率合成（DDS）；正弦波信号发生器
The design of sine signal generating device based on FPGA Abstract：The design that combines EDA technology and Direct Digital Synthesis (DDS) technology. EDA technology is the design of modern electronic technology at the core, electronic system design direction for the application of electronic design automation products technology. DDS technology is the most advanced frequency synthesizer technology with the high-frequency resolution and frequency switching speed, continuous phase, low phase noise output many advantages. Based on the technology of existing DDS study of the extensive literature on the basis of FPGA with the structure of the sinusoidal signal generator design and the use of FPGA II software located Total realized. The paper introduced the EDA technology-related knowledge, and elaborated on the DDS technology principle, circuit structure, and design ideas and methods. After simulation tests designed to achieve the technical requirements. Keywords：FPGA；DDS；sine signal generating device
课程设计说明书 课程设计名称：模拟电子技术基础 课程设计题目：设计制作一个产生方波—三角波—正弦波函数转 换器 学院名称：信息工程学院 专业：电子信息工程班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 12 年 2 月22 日
《模拟电路》课程设计任务书 20 11－20 12 学年第2 学期第1 周－1.5周 题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器 内容及要求 1 输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调； 2正弦波幅值为±2V； 3方波幅值为2V； 4三角波峰-峰值为2V，占空比可调； 5设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 进度安排 1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天； 2. 领元器件、制作、焊接：3天 3．调试+验收： 2.5天 4.提交报告：2011-2012学年第二学期3～7周 学生姓名： 指导时间：第1～1.5周指导地点： E楼508 室任务下达20 12 年 2 月 12 日任务完成20 12 年 2 月 22 日 考核方式1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它 □ 指导教师彭嵩系（部）主任陈琼
摘要 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。用三角波，方波发生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。因此，本设计意在用LM324放大器设计一个产生方波-三角波-正弦波的函数转换器。为了使这三种波形实现转换，需要设计一个电路将直流电转换成方波和三角波，继而将三角波转换成正弦波。首先直流电源通过一个同相滞回比较电路转换为方波，方波通过一个积分电路转换为三角波，最后经滤波电路（RC振荡电路产生）转换为正弦波。从而实现转换器的设计。（关键字：放大、波形转换、积分）
成绩 学生姓名：朱世旺 学生学号： 1214040147 系别：电子工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级： 2012级 指导教师：王宜结 电子工程学院制 2015年3月
基于multisim的正弦波发生器 学生：朱世旺 指导教师：王宜结 电子工程学院电子信息科学与技术 1、设计任务与要求 1.1．设计任务 以文氏电桥正弦波振荡电路仿真为例,分析了基本及稳幅文氏电桥正弦波发生器的特点,并采用Multisim 10软件对文氏电桥正弦波发生器进行了仿真,仿真结果与理论分析结果一致。软件仿真在课堂教学、电路设计、及实验教学中的应用,使得课堂教学信息量饱满,设计、实验变得轻松,使教学的效果得到提升,在教学领域具有重要的推广、应用价值。 在自控、测量、无线电通讯、测量等技术领域中,需用到波形发生器,较常用的是正弦波振荡器和多谐振荡器两大类。采用Multisim10仿真软件对正弦波振荡器进行仿真,该软件是NI 公司下属的Electronics WorkbenchGroup 发布的交互式SPICE 仿真和电路分析的软件。前期发展经历了EWB5.0、EWB6. 0、Multisim2001、Mult-isim7、Multisim8、Multisim9 等版本。Multisim10 的特点有:1) 器件丰富。Multisim10比老版本新增了1200 多个器件、500多个SPICE 模块和100 多个开关模式电源模块。2) 虚拟仪器种类齐全。通用仪器有数字万用表、信号源,双通道示波器、波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、失真度测试仪、频谱分析仪和网络分析仪等。3) 软件分析功能更强大。分析功能包括静态工作点 分析、交流小信号分析、瞬态分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、传输函数分析、最坏情况分析、特卡洛分析、批处理分析、噪声指数分析、射频分析等。
正弦信号发生器 摘要：本系统以MSP430和DDS为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、频率调制（FM）、幅度调制（AM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生1kHz～10MHz正弦信号；经滤波、放大和功放模块达到正弦信号输出电压幅度 =6V±1V 并具有一定的驱动能力的功能；产生载波信号可设定的AM、FM信号；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK 信号且二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号可自行产生。 关键词：DDS；宽频放大；模拟调频；模拟调幅。 一、方案比较与论证 1.方案论证与选择 （1）正弦信号产生部分 方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。 ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。 方案二：锁相环频率合成器（PLL） 锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。通过鉴相器获得输出的信号FO与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi 由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。一般来说PLL的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。 方案三：直接数字频率合成（DDS） DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如图1所示：
模拟电子技术——课程设计报告 题目：函数波形发生器 专业：应用电子技术 班级：应用电子技术（五）班 学号：09 姓名：刘洪 小组成员：刘洪阙章明 日期：2010-6-24
目录（信号发生器） 1 函数发生器的总方案及原理框图 (1) 电路设计原理框图 (1) 电路设计方案设计 (1) 2 设计的目的及任务 (2) 课程设计的目的 (2) 课程设计的任务 (2) 课程设计的要求及技术指标 (2) 3 各部分电路设计 (3) 总电路图 (3) 正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果 (3) 正弦波－方波发生电路的工作原理、仿真及结果 (4) 方波－三角波转换电路的工作原理、仿真及结果 (5) 电路的参数选择及计算 (5) 4 电路的安装与调试 (7) 正弦波发生电路的安装与调试 (7) 方波－三角波的安装与调试 (7) 总电路的安装与调试 (7) 5 电路的实测结果 (8) 正弦波发生电路的实测结果 (8) 正弦波－方波转换电路的实测结果 (8) 方波－三角波转换电路的实测结果 (8) 实测电路波形、误差分析及改进方法 (8) 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (8) 6 实验总结 (9) 7 仪器元件明细清单 (9) 8 参考文献 (9)
1函数发生器的总方案及原理框图 电路设计原理框图 图函数发生器原理框图 电路设计方案设计 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。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器
件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成的正弦波——方波——三角波函数发生器的设计方法。 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。本课题采用先产生正弦波--方波--三角波的设计方法。
D S P课程设计正弦信发 生器的设计 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
太原理工大学 DSP课程设计： 正弦信号发生器的设计 学号： 班级： 姓名： 指导教师： 一、设计目的 1、通过实验掌握DSP的软件开发过程 2、学会运用汇编语言进行程序设计 3、学会用CCS仿真模拟DSP芯片，通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。 二、设计原理 三、本实验产生正弦波的方法是泰勒级数展开法。泰勒级数展开法需要的单元少，具有稳定性好，算法简单，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。求一个角度的正弦值取泰勒级数的前5项，得近似计算式： 四、总体方案设计 本实验是基于CCS开发环境的。CCS是TI公司推出的为开发TMS320系列DSP软件的集成开发环境，是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。它提供了环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试、跟踪分析等环节，并把软、硬件开发工具集成在一起，使程序的编写、汇编、程序的软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行，从而加速软件开发进程。通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。 总体思想是：正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相对应，可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值(在x轴取N个点进行逼近)。整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成，相应的软件流程图如图。 五、设计内容 1、设置 在Family下选择C55xx，将看到所有C55xx的仿真驱动，包括软件仿真和硬件仿真；
目录 第1章摘要 (2) 第2章设计目的及设计要求 (2) 第3章基本原理 (2) 3.1 基本文氏振荡器 (2) 3.2 振荡条件 (3) 3.3 振荡频率与振荡波形 (5) 第4章参数设计及运算 (6) 4.1 器件选择 (6) 4.2 参数计算 (6) 4.3 波形仿真图 (9) 第5章结论及误差分析 (13) 心得体会 (14) 参考文献 (15)
第1章摘要 本文中介绍了一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。经测试，该发生器能产生频率为100-1000Hz的正弦波，且能在较小的误差范围内将振幅限制在2.5V以内，通过电位器的调节使频率在100HZ-1000HZ内变化。 无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器与正交振荡器,本文将对文氏桥振荡器进行讨论。 第2章设计目的及要求 2.1、设计目的： （1）.掌握波形产生电路的设计、组装和调试的方法； （2）.熟悉集成电路：集成运算放大器LN356N。并掌握其工作原理，组成文氏电桥振路。 2.2、设计要求： （1）设计波形产生电路。 （2)信号频率范围：100Hz——1000Hz。 (3)信号波形：正弦波。 (4)画出波形产生电路原理图，写出终结报告。 第3章基本原理 3.1正弦振荡器的组成 （1)放大电路：放大信号 （2)反馈网络：必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号 （3)选频网络：保证输出为单一频率的正弦波，即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件
正弦信号发生器[2005年电子大赛一等奖] 2008年06月15日星期日 17:06 摘要：以SPCE061A单片机为核心，通过DDS合成技术设计制作了一个步进值能任意调节的多功能信号源。该信号源在1KHz～10MHz范围能输出稳定可调的正弦波，并具有AM、FM、ASK和PSK等调制功能。信号输出部分采用低损耗电流反馈型宽带运放作电压放大，很好地解决了带宽和带负载能力的要求。系统带中文显示和键盘控制功能，操作简便，实现效果良好。 一、方案论证 1、信号产生 方案一：使用传统的锁相频率合成的方法。要求产生1KHz到10MHz的信号，用锁相环直接产生这么宽的范围很困难，所以先产生50.001M到60M的可调信号，然后把此信号与一个50M的本振混频，得到需要的频率。此方法产生的频率稳定度高，但波形频谱做纯很困难，幅度也不恒定，实现也麻烦。 方案二：采用专用DDS芯片产生正弦波。优点：软件设计，控制方便，电路易实现，容易直接达到题目要求的频率范围和步进值,且稳定性和上法一样，频谱纯净，幅度恒定，失真小。 综上所述，选择方案二用专用DDS芯片AD9850产生正弦波。AD9850是采用DDS技术、高度集成化的器件，当它在并行工作方式时，有8根数据线、3根控制线与单片机相连。AD9850的频率控制字为： 其中FTW为频率控制字，为要输出的正弦的频率，为系统时钟的频 率，由晶振产生。 2、模拟频率调制 方案一：使用内调制（软件调制），通过单片机中断，对外来模拟调制信号进行采样，采样速率为32KHz，然后对采样值进行转换，把电压转换成对应的频偏，然后转换成相应的频率控制字送DDS，以实现对1KHz正弦信号的调频，这样可以满足最大频偏的精度要求。 方案二：使用外调制，通过锁相环控制DDS总时钟，在锁相环电路中进行频率调制，来改变DDS输出信号频率，间接实现调频，这样实现简单，频域内频谱连续，但是很难做到精确的10KHz和5KHz的最大频偏。 综合以上方案，选择方案一，实际中要求调制信号是固定不变的1KHz正弦信号，所以，我们直接把正弦信号存储在单片机中，并且换算好频率控制字。 3、模拟幅度调制 方案一：使用二极管调幅电路。较常用的二极管调幅电路有二极管平衡调幅电路和二极管环形调幅电路。但由于二极管的特性不一致，会造成电路不可能完全对称，造成控制信号的泄漏。 方案二：充分利用单片机SPCE061A的资源，1K的调制信号使用单片机的DA 口输出，经滤波放大后送MC1496与DDS产生的载波进行混频，这样效果非常好，而且成本低。 综合以上方案，选择方案二。 4、ASK和PSK数字调制
精心整理 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：方波－三角波－正弦波函数发生器 具试。 1234目录 1.概论 (1) 1.1 (1) 2.方案设计与论证 (3) 2.1 (3) 3.单元电路设计 (9)
精心整理 3.1方波发生电路的工作原理 (9) 3.2三角波正弦波电路的工作原理 (10) 3.3电路参数选择及计算 (6) 3.4.正负12V直流稳压电源的设计 (7) 3.5总电路图 (8) 4.电路仿真 (11) 4.1方波三角波发生电路 (11) 4.2..11 5.实..12 5.1焊 (12) 5.2焊 (12) 5.3焊 (13) 5.4电 (14) 6.性..... 7.数..16 8.实验 (21) 9.参考 (22) 10.附 (23) 附录1 (22) 附录2 (22) 附录3 (24)
2.方案设计与论证 2.1信号产生电路 方案一 正弦波方波三角波 方案三 此电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。但RC滤波性能不太好
3.单元电路设计 由于考虑成本，方案实现简单，电路性能等问题用方案三。 3.1方波发生电路的工作原理 图3.1.1 工作原理如下：若a点断开，运算放大器A1与R1、R2及R3、R P1组成电压比 较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。 运放A2与R4、R P2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波U o1时，则输出积分器的电压为 当U o1=+V CC时 当U o1=-V EE时 图3.1.2 a点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。 三角波的幅度为 方波-三角波的频率为 由上分析可知： ②位器R P2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。 ②方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位 器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。 由于 因此 取R3=10kΩ,则R3+RP1=30kΩ，取R3=20kΩ,RP1为47kΩ的电位器。取平衡电阻R1=R2//（R3+RP1）≈10kΩ。
课程设计I(论文)说明书 (正弦波信号发生器设计) 2010年1月19日
摘要 正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。 本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。 关键词：正弦波方波 op07 555定时器
目录 引言 (2) 1 发生器系统设计 (2) 1.1系统设计目标 (2) 1.2 总体设计 (2) 1.3具体参数设计 (4) 2 发生器系统的仿真论证 (4) 3 系统硬件的制作 (4) 4 系统调试 (5) 5 结论 (5) 参考文献 (6) 附录 (7) 1
引言 正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。 1、发生器系统的设计 1.1发生器系统的设计目标 设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下： 1）频率范围100Hz-1KHz ； 2）输出电压p p V ->1V ； 3）波形特性：非线性失真~γ<5%。 1.2总体设计 （1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网 络组成。
2 图1.1 正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1； φa+φb=±2nπ；A=X。/Xid; F=Xf/X。；正弦波振荡电路必须有基本放大电路， 本设计以op07芯片作为其基本放大电路。 基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。反馈网络中 两个反向二极管起到稳压的作用。振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决 定的。一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含 一个具有选频特性的选频网络。f0=1/2πRC。要实现频率可调，在电容C不变的 情况下电阻R可调就可以实现频率f0的变化。 （2）方波设计：方波可以把正弦波通过斯密特触发器整形后产生。基于555定时器接成的斯密特触发器。 设斯密特触发器输出波形为V1，V2且V1>V2。 输入正弦波v1从0逐渐升高的过程：v1<1/3Vcc时，输出v0=V1； 当1/3Vcc ML2036 中文资料 （正弦波发生器芯片 ）1.ML2036 功能 及特点概述 ML2036 是一通过串行 SPI 数字接口编程输出 DC-50kHz 之间的任意频率的 ,单片正弦波发生器芯片 ,无需 外部元件。, 满量程分辨率 1.5Hz, 通过降低输出频率范围可以 提高分辨率，能够提供± VRE^± VREP/2的电压输出幅度， 是低频率低成本正弦波应用的理想选择。 ML2306 的主要特 点是: ?可编程输出频率 DC - 50kHz 。 ?12MHz 的时钟输入时频率输出分辨率 ?输入时钟频率的 1/2 或 1/8 时钟输出。 2.ML2306 封装,引脚排列如图 1 所示,各引脚功能如表 1 所列（圆括号 内 的引脚号为 SOIC 封装）。3 ML2306 基本原理 ML2306 由可编程频率发生器、正弦波发生器、晶体振荡器和串行数 位数据字产生频率稳定的数字输出。频率发生器是由 fCLKIN/4时钟控制的相位累加器组成，每4个CLKIN 周期存 储在数据锁存器中的数据加到相位累加器 ,输出频率等于累 ML2036 中文资料 （正弦波发生器芯片 ） ?正负双电源 供电 ,过零正弦波输出。 ?低增益误差和谐波失真。 ?3线 SPI 兼容串行微控制器接口。 ?完全整合解决方案 , 1.5Hz (± 0.75Hz )。 ?集成3MHz - 12MHz 晶体振荡电 路。 引脚图及功能描述 ML2306 采用 PDIP 和 SOIC 两种 字接口组成。 3.1 频率发生器 可编程频率发生器通过 16 加器溢出率。当 fCLKIN = 12.352MHz 时,△ fMIN W.5Hz (± 0.75Hz )，通过使用一个低输入时钟频率可以获得较高分 辨率的频率输出。例如当fCLKIN = 1MHz 时，△ fMIN =0.12Hz 输出频率：fOUT = fCLKIN (D15 - D0 ) DEC/223 频率分辨率：△ fMIN 4CLKIN/2233.2 正弦波 组成。正弦查找表存储有正弦波的量化数据 ,在时钟控制下循 环输出这些量化数据驱动数模转换 DAC 产生阶梯正弦波 ,再 有一个基准电压 VREF 输入。当增益控制 GAIN 输入逻辑 1 时,VOUT 正弦波峰峰值电压等于± VREF,VREF= 0V - VCC －1.5V ) ;当 GAIN 输入逻辑 0 时 VOUT 峰峰值电压 等于± VREF/2,VREF = 0V - VCC 。 零点偏移电压 VOS 是峰峰值输出电压的函数 ,如果 VOUT (P -P )= 2.5V,VOUT (MAX ) =± 50mV,则 VOS (MAX )= ±[ (2.5＋VOUT (P -P ))/100]。 3.3 晶体振荡器 以在CLKIN 和DGND 之间放置一个 3MHz - 12.352MHz 的 晶体,不需要其他外部电容或元件 ,也可以直接用 0-12MHz 的外部时钟驱动 CLKIN 。 BL2036 还有两个时钟输出用于驱 动其他外部器件 ,CLKOUT1 是从 CLKIN 的 2 分频输 出,CLKOUT2是从CLKIN 的8分频输出。3.4串行数字接 ± 0.06Hz )。 发生器 正弦波发生器由正弦查找表、 DAC 和低通滤波器 经过低通平滑滤波器便可产生平滑的正弦波。 ML2036 模拟输出 VOUT 的 体振荡器为可编程频率发生器产生一个精确的参考时钟 ,可 模拟电子技术 ——课程设计报告 题目：信号发生器 专业： 班级： 学号： 姓名： 日期： 指导老师： 目录（信号发生器） 1 信号发生器的总方案及原理框图 1.1 电路设计原理框图 1.2 电路设计方案设计 2 设计的目的及任务 2.1 课程设计的目的 2.2 课程设计的任务与要求 2.3 课程设计的技术指标 3 各部分电路设计 3.1 正弦波产生电路的工作原理 3.2 正弦波——方波发生电路的工作原理3.3 方波——三角波转换电路的工作原理3.4 电路的参数选择与计算 3.5 总电路图 4 电路的仿真 4.1 正弦波发生电路仿真 4.2 方波——三角波发生电路的仿真 5 电路的安装与调试 5.1 正弦波发生电路的安装与调试 5.2 正弦波——方波的安装与调试 5.3 方波——三角波的安装与调试 5.4 总电路的安装与调试 5.5 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 6 电路的实验结果 6.1 正弦波发生电路的实验结果 6.2 正弦波——方波转换电路的实验结果6.3 方波——三角波转换电路的实验结果 6.4 实测电路误差分析及改进方法 7 实验总结 1 信号发生器的总方案及原理框图 1.1 电路设计原理框图 电路设计原理框图如图1所示。 三角波 图1 电路设计原理框图 1.2 电路设计方案设计 1、采用RC串并联网络构成的RC桥式振荡电路产生正弦波。 2、将第一级送出的正弦波经过第二级的滞回电压比较器输出方波。 3、将第二级的方波通过第三级的积分器输出三角波。 4、电路完成。 2 设计的目的及任务 2.1 课程设计的目的 1、学习用集成运放构成正弦波、方波、三角波发生器。 2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。 正弦信号发生器 摘要 本系统采用AT89S51单片机为核心，辅以必要的模拟，数字电路，构成了一个基于DDS技术的正弦波信号发生器。该软件系统采用4*4键盘操作，以菜单形式进行显示，操作方便简单，软件增加了许多功能。它通过启动DDS，把内存缓存区的数据读出送到DDS后输出相应的频率，并把数据转换为BCD码，通过液晶显示器进行显示。该系统体积小、稳定度、精度极高，方便携带，适用于当代的尖端的通信系统和精密的高精度仪器以及高频无线传输系统等。 关键词：直接数字频率合成（DDS）、AD9851、VCO Sinusoidal Wave Signal Generator [Abstract]By using the AT89S51 as its core and combining the necessary analog and digital circuits, a sinusoidal wave signal generator is built based on the DDS technology. The software utilized in the system can be operated with a 4X4 keyboard, displayed in a menu and hence makes the system easy to use. Through booting up the DDS, reading the data from the buffer of the memory and transmitting them to DDS modules, a relevant frequency output combining the BCD code generated at the same time can be obtained and displayed on a LCD screen. The system is suitable for using in modern communications systems and high accuracy instruments with the aid of its small size, portability, stability and high accuracy. 一．方案比较与论证ML2036中文资料(正弦波发生器芯片)
能产生方波三角波正弦波的信号发生器(用741)
正弦信号发生器
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