保密类别编号
毕业论文
函数信号发生器的设计
系别电子信息科学系
专业电子信息工程
年级
姓名
指导教师
武汉大学珞珈学院
2012年5月5日
摘要
函数信号发生器是教学、科研中应用最广泛的仪器之一。如果能用相对简单的实现方式和较低的成本产生具有高稳定度和精确度的常用波形,无疑将在这些领域中得到更加广泛的应用。
本设计在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上,论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的设计,并辅以控制软件和有关的外围电路,实现了一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的
频率合成式波形发生器,可输出三角波、方波、正弦波三种波形,阐述了其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制的设计。
关键词: MAX038 函数信号发生器单片机
The design of the Function signal generatorr
ABSTRACT
Function signal generator is one of the most widely used instruments in teaching, scientific research. Use of relatively simple implementation and lower cost to produce a common waveform with high stability and accuracy, and there is no doubt it will undoubtedly be more widely applied in these areas.
The design is base on the introduction of the basic properties of the Maxim
MAX038 chip, discusses the principle and the whole design of using the MAX038 chip
to design multi-waveform function signal generator, and with the relevant control software and the periphery of the circuit, achieve a low cost, multi-function, high precision, output frequency adjustable frequency synthesis type waveform generator, can output the triangle wave, square wave, sine wave three waveform, expounds the design of the oscillation frequency control, signal output amplitude, frequency and amplitude control.
Key words: MAX038 Function Signal Single-chip microprocessor
目录
摘要.................................................... I ABSTRACT ................................................... II 第1章绪论. (1
1.1 课题研究的背景和意义 (1
1.2 设计任务和要求 (2
第二章方案的总体设计 (3
2.1 方案论证与比较 (3
2.2 函数信号发生器的总体方案 (3
第三章系统的硬件设计 (5
3.1 信号产生部分的设计 (5
3.1.1 MAX038芯片介绍 (5
3.1.2 波形选择、占空比、频率调节 (7 3.2 输出信号的放大处理 (10
3.3 信号的控制部分设计 (10
3.3.1 AT89C52单片机介绍 (11
3.2.2 单片机外围电路 (12
3.4 电源电路部分 (13
第四章系统软件设计 (15
4.1 主程序流程 (15
总结 (16
致谢 (17
参考文献 (18
武汉大学珞珈学院本科毕业论文
第1章绪论
在现代社会中,自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中。高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。传统的函数信号波形发生器如8098等等,通常由晶体管、运放IC等分立元件制成。其发出的信号的稳定性,信号的失真度,频率的范围大小,都不是很理想。于此相比,基于MAX038的多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点。利用信号进行仪器的控制已是自动控制理论中的一个重要的手段。那么,一个幅度、频率、稳定性、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有实际价值。只要将这个函数信号发生器设的设计思路掌握好,不但可以融会贯通所学的专业知识,还可以在今后的工作中作为参考,用来控制其他设备。
多波形函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一,目前各类学校广泛使用的是标准产品,虽然功能齐全、性能指标高,但价格较贵。本文介绍一种由马克西姆公司MAX038设计的简易信号发生器,该器件结构简单,虽然性能指标赶不上标准信号发生器,但能满足一般的实验要求。其成本低、体积小、便于携带等特点,亦可作为电子产品维修人员的随身设备之一[1]。
基于MAX038的多波形函数信号发生器设计,本课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识,结合现在正在使用的信号发生器的基本功能,完成一个基本系统的设计全过程。通过MAX038来产生一系列有规律的幅度和频率可调的方波、三角波和正弦波,这样的一个多波形函数信号发生器在控制领域有着相当广泛的应用范围[2]。
1.1 课题研究的背景和意义
随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展,促使信号发生器种类增多,性能提高。尤其随着70年代微处理器的出现,更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在,许多信号发生器带有微处理器,因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能,可以和控制计算机
及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展[2]。
在科学研究、工程教育及生产实践中,如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域,常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中,以及一些科学研究中,锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、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,常用到锯齿波产生器作为时基电路。信号发生器作为一种通用的电子仪器,在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产,都使我们研制一种低功耗、宽频带,能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。
便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求,对传统仪器的数字化,智能化,集成化也就明显得尤为重要。平时常用信号源产生正弦波,方波,三角波等常见波形作为待测系统的输入,测试系统的性能。单在某些场合,我们需要特殊波形对系统进行测试,这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。利用单片机的强大功能,设计合适的人机交互界面,使用户能够通过手动的设定,设置所需波形[3]。
1.2 设计任务和要求
认真学习和研究各类函数信号发生器的原理;广泛阅读有关文献和资料;设计并制作一台函数信号发生器,基本要求如下:
(1能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形;
(2输出信号频率在100Hz~1MHz范围内可调,输出信号频率稳定度优于10-3;
(3在1kΩ负载条件下,输出正弦波的电压峰-峰值在0~5V范围内可调;
(4输出信号波形无明显失真;
(5输出信号频率值可通过键盘进行设置,可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值;(选作部分
第二章方案的总体设计
2.1 方案论证与比较
函数信号发生器的实现方法通常有以下几种:
方案一:用分立元件组成的函数发生器:通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。
方案二:利用单片集成芯片的函数发生器:能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试。鉴于此,美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038,它克服了方案二中芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,MAX038都是优选的器件。
方案三:利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器:能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
通过对以上三种方案的比较,我们可以看出几种方案的优缺点:
方案一:结构很简单,制作容易,但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、频率分辨率低、频率变换时间比较长,相位噪声大以及人机界面不友好等缺点。
方案二:结构相对复杂,但具有输出频率稳定性高,频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确,频率变换时间小,相位噪声小、人机界面好、易于控制等优点、性能优良。
方案三:能产生任意波形且达到很高的频率,但是成本较高。
基于我们的选择标准——在满足工作要求的前提下,性价比高的发生器是我们的首选。从上面的比较可以看出,方案一有较大的缺点,难以达到理想的设计要求。而方案三虽然能达到很好的要求,但是从性价比方面考虑我们还是选择方案二较好。
2.2 函数信号发生器的总体方案
函数信号发生器主要采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制,对MAX038产生的波形信号进行频率高低,占空比大小,幅度范围的控制,以及产生波形的选择控制。总体方案原理框图如图2.1所示。
图2.1 函数信号发生器设计的总体方案原理框图
函数信号发生器主要分为四部分:信号的产生部分(主要是围绕MAX038芯片介绍的波形选择,占空比调节,频率调节,放大电路,信号的控制部分,电源部分。
第三章系统的硬件设计
3.1 信号产生部分的设计
本设计是基于MAX038 的函数信号发生器,其中,信号产生部分的核心是
MAX038。 3.1.1 MAX038芯片介绍
MAX038是美国MAXIM (马克希姆公司应市场的需求而研制的单片集成高频精密函数发生器,具有较高的频率特性、频率范围很宽、功能较全、单片集成化、外围电路简单、使用方便灵活等特点。内有主振荡器、波形变换电路、波形选择多路开关、2.5V 基准电压源、相位检测器、同步脉冲输出以及波形输出驱动电路等。其主要优点有:[10]
1能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波(含方波、正弦波信号。 2频率范围从0.1Hz ~20MHz ,最高可达40MHz ,各种波形的输出幅度均为2V 3占空比调节范围宽,占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是10%~90%。
4波形失真小,正弦波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%。 5采用±5V 双电源供电,允许有5%变化范围,电源电流为80mA ,典型功耗400mW ,工作温度范围为0~70℃。
6低温度漂移:200 PPM /℃。 7低阻抗输出缓冲器:0.1;
8内设2.5V 电压基准,可利用该电压设定FADJ 、DADJ 的电压值,实现频率微调和占空比调节。MAX038引脚及各引脚名称和功能分别如下图3.1,表3.2所示。
OUT
V-
GND
V+
DV+
DGND
SYNC
PDI
PDO
GND
A1A0
图3.1 MAX038引脚图
表3.2 MAX038引脚名称及功能
图3.3 MAX038内部电路图
MAX038内部电路如上图3.3所示,MAX038内部还有正弦整形电路、比较器、复用
器以及鉴相器电路,它们共同实现了正弦波、三角波、锯齿波、矩形波和脉冲波的生成。
鉴相器是作为锁相环的备用单元,为异或门电路结构,输入信号一路来自内部差动矩形波OSCA 和OSCB ,另外一路来自外部引脚PDI 。鉴相器的输出信号为电流,由PDO 引脚输出平均值变化范围为0~550uA 。当两路输入信号的相位差为90 时,输出电流的占空比为50%,平均值为250uA 。如果构成锁相环路,则PDO 和FADJ 相连,并且对地连接一个电阻PD R ,同时并联一个电容PD C 。PD R 决定鉴相器的灵敏度,PD C 用于滤除电流中的高频成分[10]。
3.1.2 波形选择、占空比、频率调节
1.波形选择
如图3.4,其波形选择引脚A0和A1与单片机的P2.0和P2.1引脚相连,在单片机的控制下输出得到正弦波、矩形波和三角波3种不同的波形。当P2.0和P2.1的电平为(0,1时,选择正弦波;当P2.0和P2.1的电平为(0,0时,选择矩形波;当P2.0和P2.1的电平为(1,0时选择三角波。
图3.4. 波形选择电路
2.占空比调节
MAX038的占空比的调整有两种方式,一种时利用内部基准电压源调整,另一种是利用外加电源调整,为使电路简单,采用第一种调整方式。
在MAX038 的DADJ 端应用一个-2.3V ~+2.3V 的电压控制信号, MAX038 的DADJ 引脚上的电压可控制波形的占空比Dc(定义为输出波形为正时所占时间的百分数,并且能够改善正弦波的波形,可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波。当VDADJ 接地(即VDADJ=0时,其占空比为50%,占空比的调整可采用TLC5618的D/A 转换,输出±2.3V 范围内的电压,占空比可在10%~90%范围内改变,约每伏改变15%,当电压超过±2.3V 将使频率偏移或引起不稳定。为产生一定占空比而加在DADJ 上的电压为:
(50%0.0575DADJ C V D =-? (3.1
VDADJ 为DADJ 引脚上的电压,Dc 为占空比。这样可完成激励信号的占空比设置。关于占空比调节,可采用外部电位器调整控制,调节占空比调节电路中的电位器,改变MAX038输入端DADJ 的电压大小,从而改变占空比。占空比调节如图3.5所示。
图3.5 占空比调节电路3.频率调节
频率调节如图3.7所示。
图3.7 频率的调节电路
MAX038的输出波形的基本频率由电流IIN和外接电容Cf确定,电流IIN是由MAX038内部的基准电压提供,外接电容Cf是通过控制8选1模拟开关CD4051来选择,从而确定频率范围。本系统共有8个频段供切换,输出频率范围与Cf的对应关系如下表3.8所示。
表3.8 输出频率范围与Cf的对应关系
在Cf和IIN确定之后,根据要求适当的改变FADJ
V,就可以实现频率的微调,波形的频率和幅值可以通过外部的可变电阻进行调节。MAX038在正弦波输出时,输出的信
号频率为F0=(2×2.5V/(RIN×Cf。
3.2 输出信号的放大处理
MAX038输出波形的幅值的峰峰值为2 V,最大输出电流为20mA,输出阻抗的典型值为0.1Ω。可直接驱动100Ω的负载。为了得到更大的输出幅度和驱动能力,就需要对波形信号作进一步处理,图 3.9给出了一个波形输出与驱动电路。波形信号从MAX038的OUT端输出后,可使其通过一个AD811进行电压放大。AD811为电流反馈型宽带运放,其带宽增益积为140MHz,±15V供电,增益为+10的情况下,-3dB 带宽达100MHz,非常适合本系统的放大要求,有±12V的输出摆幅,且输出电流最大可达100mA,完全可以满足峰峰值要求。放大倍数A=1+Rp∕R1.
图3.9 输出信号的放大驱动电路
3.3 信号的控制部分设计
本设计是采用AT89C52单片机作为控制器。
3.3.1 AT89C52单片机介绍
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压,高性能CMOS型8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口。其将通用的微
处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
主要功能特性[11]
·兼容MCS51指令系统
· 8k可反复擦写(>1000次Flash ROM
· 32个双向I/O口
· 256x8bit内部RAM
· 3个16位可编程定时/计数器中断
·时钟频率0-24MHz
· 2个串行中断
·可编程UART串行通道
· 2个外部中断源
·共6个中断源
· 2个读写中断口线
· 3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式
·软件设置睡眠和唤醒功能
AT89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。
外接石英晶体及电容C1, C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1, C2虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性,这里选择使用石英晶体。也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路的情况时,外部时钟脉冲接到XTAL1端,即内部时钟发生器的输入端,XTAL2则悬空[11]。AT89C52芯片外观引及脚如图3.10所示。
T2/P1.0T2EX/P1.1
P1.3P1.2RxD/P3.0TxD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7 XTAL2XTAL1GND
RST P1.7P1.6P1.5P1.4P2.2/A10P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.0/A8
P2.1/A9P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P0.7/AD7P0.6/AD6P0.5/AD 5P0.4/AD4P0.3/AD3VCC
图3.10 AT89C52芯片外观及引脚
3.2.2 单片机外围电路
图3.11中的芯片是Atmel 公司的单片机芯片AT 89C52,工作在11.0592MHz 频率下,其P2.0,P2.1引脚和MAX 038的A0和A1相连,用于选择输出波形;KEY 为单片机的外围4×4键盘接口,它和单片机的P1.0~P1.7连接,P1.0~P1.3对应于键盘的行1~4,P1.4~P1.7对应于键盘列的1~4。
图3.11 单片机外围硬件电路
3.4 电源电路部分
根据整机要求,电源电路应为信号产生电路提供5V电压,其中±5V电压需要稳压输出,为此选用了7815, 7915两种三端集成稳压器,这种三端固定电压输出式集成稳压器,使用简单,价格较低,且由于内部具有过压过流保护,使整机的电源电路稳定,性能可靠。外接9V交流电输入,经绝对值电路,然后滤波通过7805,7905产生±5V的直流电压。在中间串入7812和7912,则可以为波形放大驱动电路提供12伏的工作电压。电源部分电路图如图3.12所示。
图3.12 电源电路图
第四章系统软件设计
软件需要实现的主要功能是检测键盘的输入,根据输入结果选择相应的波形信号。键盘操作和对应的输出如下:
输入按键1(第1行第1列,得到正弦波;
输入按键2(第1行第2列,得到矩形波;
输入按键3(第1行第3列,得到三角波;
4.1 主程序流程
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：
陕西国防学院电子工程系毕业论文 摘要 本系统以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测量使用。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0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 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。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1
陕西国防学院电子工程系毕业论文 目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章项目任务 (3) 1.1 项目建 (3) 1.2 项目可行性研究 (3) 第二章方案选择 (4) 2.1 [方案一] (4) 2.2 [方案二] (4) 第三章基本原理 (5) 3.1函数发生器的组成 (6) 3.2 方波发生器 (6) 3.3 三角波发生器 (7) 3.4 正弦波发生器 (9) 第四章稳压电源 (10) 4.1 直流稳压电源设计思路 (10) 4.2 直流稳压电源原理 (11) 4.3设计方法简介 (12) 第五章振荡电路 (15) 5.1 RC振荡器的设计 (15) 第六章功率放大器 (17) 6.1 OTL 功率放大器 (17) 第七章系统工作原理与分析 (19) 7.1 ICL8038芯片简介 (19) 7.2 ICL8038的应用 (19) 7.3 ICL8038原理简介 (19) 7.4 电路分析 (20) 7.5工作原理 (20) 7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23) 7.7 ICL8038的典型应用 (24) 致谢 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 附录1 (28) 附录2 (29) 附录3 (30) 2
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。
信号发生器的设计与制作 系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰 摘要 本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，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测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。 关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法
ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection
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
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：
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
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意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。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
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。
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]。
EE1641C~EE1643C型 函数信号发生器/计数器 使用说明书 共 11 张 2004年 10 月
1 概述 1.1 定义及用途 本仪器是一种精密的测试仪器，因其具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号，并具有多种调制方式以及外部测频功能，故定名为EE1641C型函数信号发生器/计数器、EE1642C（EE1642C1）型函数信号发生器/计数器、EE1643C型函数信号发生器/计数器。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研需配备的理想设备。 1.2 主要特征 1.2.1 采用大规模单片集成精密函数发生器电路，使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比。 1.2.2 采用单片微机电路进行整周期频率测量和智能化管理，对于输出信号的频率幅度用户可以直观、准确的了解到（特别是低频时亦是如此）。因此极大的方便了用户。 1.2.3 该机采用了精密电流源电路，使输出信号在整个频带内均具有相当高的精度，同时多种电流源的变换使用，使仪器不仅具有正弦波、三角波、方波等基本波形，更具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出，同时对各种波形均可以实现扫描、FSK调制和调频功能，正弦波可以实现调幅功能。此外，本机还具有单次脉冲输出。 1.2.4 整机采用中大规模集成电路设计，优选设计电路，元件降额使用, 以保证仪器高可靠性，平均无故障工作时间高达数千小时以上。 1.2.5 机箱造型美观大方，电子控制按纽操作起来更舒适，更方便。 2 技术参数 2.1 函数信号发生器技术参数 2.1.1 输出频率 a) EE1641C：0.2Hz～3MHz 按十进制分类共分七档 b) EE1642C：0.2Hz～10MHz 按十进制分类共分八档 c) EE1642C1：0.2Hz～15MHz 按十进制分类共分八档 d) EE1643C：0.2Hz～20MHz 按十进制分类共分八档 每档均以频率微调电位器实行频率调节。 2.1.2 输出信号阻抗 a) 函数输出：50Ω b) TTL同步输出：600Ω 2.1.3 输出信号波形 a) 函数输出（对称或非对称输出）：正弦波、三角波、方波 b) 同步输出：脉冲波 2.1.4 输出信号幅度 a) 函数输出：≥20Vp–p±10%（空载）；（测试条件：fo≤15MHz，0dB衰减） ≥14Vp–p±10%（空载）；（测试条件：15MHz≤fo≤20MHz，0dB衰减） b) 同步输出：TTL电平：“0”电平：≤0.8V，“1”电平：≥1.8V（负载电阻≥600Ω） CMOS电平：“0”电平：≤4.5V，“1”电平：5V～13.5V可调（fo≤2MHz） c) 单次脉冲：“0”电平：≤0.5V，“1”电平：≥3.5V 2.1.5 函数输出信号直流电平(offset)调节范围：关或（–10V～+10V）±10%（空载) [“关”位置时输出信号所携带的直流电平为：＜0V±0.1V，负载电阻为：50Ω时，调节范围为 （–5V～+5V）±10%]
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
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。
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。
保密类别编号 毕业论文 函数信号发生器的设计 系别电子信息科学系 专业电子信息工程 年级 姓名 指导教师 武汉大学珞珈学院 2012年5月5日 摘要 函数信号发生器是教学、科研中应用最广泛的仪器之一。如果能用相对简单的实现方式和较低的成本产生具有高稳定度和精确度的常用波形,无疑将在这些领域中得到更加广泛的应用。 本设计在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上,论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的设计,并辅以控制软件和有关的外围电路,实现了一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的
频率合成式波形发生器,可输出三角波、方波、正弦波三种波形,阐述了其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制的设计。 关键词: MAX038 函数信号发生器单片机 The design of the Function signal generatorr ABSTRACT Function signal generator is one of the most widely used instruments in teaching, scientific research. Use of relatively simple implementation and lower cost to produce a common waveform with high stability and accuracy, and there is no doubt it will undoubtedly be more widely applied in these areas. The design is base on the introduction of the basic properties of the Maxim MAX038 chip, discusses the principle and the whole design of using the MAX038 chip to design multi-waveform function signal generator, and with the relevant control software and the periphery of the circuit, achieve a low cost, multi-function, high precision, output frequency adjustable frequency synthesis type waveform generator, can output the triangle wave, square wave, sine wave three waveform, expounds the design of the oscillation frequency control, signal output amplitude, frequency and amplitude control. Key words: MAX038 Function Signal Single-chip microprocessor 目录 摘要.................................................... I ABSTRACT ................................................... II 第1章绪论. (1 1.1 课题研究的背景和意义 (1 1.2 设计任务和要求 (2