东华理工学院长江学院
课程设计报告
课程设计题目：音频信号发生器
学生姓名：
专业：电子信息工程
班级：０６３１４１
指导教师：高浪琴
2008年01 月03 日
［概述］
音频信号发生器是电子测量中不可缺少的设备之一。完成一个音频信号发生器的设计和安装调试，可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用和掌握模拟电路的实际安装调试技术，也有一定的价值。
音频信号一般是指频率在几百赫兹至几十千赫兹的正弦信号。根据课题任务及技术指标要求，所要设计的音频信号发生器有音频信号的频率调节范围要求，也就是要有一个能够在指定的频率范围内的正弦信号发生部分，同时输出信号的电压和所带负载也有规定，也就是说输出功率有一定的要求，因此要求有一个输出电路部分。所以，设计课题的总体功能框如图１所示：
一、指标设计要求：
１、频率范围200HZ～～20KHZ，连续可调；
２、输出电压Ｕ0＞＝２Ｖ；
３、非线性失真r＜＝５％。
二、设计方案：
采用文式电桥振荡电路
RC串并联网络和Rf、R e，正好组成四臂电桥，放大电路输
入端和输出端分别接到电桥的两对角线上，因此称为文氏电桥振
荡器。目前广泛采用集成运算放大器代替两级放大电路来构成
RC桥式振荡器。图Z0823是它的基本电路。文氏电桥振荡器的
优点是：不仅振荡较稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范
围内能方便地连续调节
方框电路图如图２所示：
三、单元电路设计：
１、正弦波振荡产生的条件：
0从结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。图9.1（a）表示接成正反馈时，因此有:
放大电路在输入信号时的方框图。可改画成图9.1（b）所示。由图可知，若在放大器的
输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号经过基本放大器和反馈网络构成的环
路传输后,在反馈网络的输出端（2端) ，得到反馈信号与在大小和相位上都一致,那么
就可以去除外接信号，而将（1）、（2）两端连接在一起(如图中的虚线所示）而形成闭环
系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。这样由于便有
或
正弦波振荡器的振荡条件为：︱AF︳＞１，即：︱A︳＞１，︳
幅度平衡条件：，
相位平衡条件：
所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。对于RC振荡电路来说，直流电源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有ω=ω0 =1/（RC）这样一个频率成分。这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，AV =1+ R f/R1略大于3，达到稳定平衡状态时，A V=3，F V=1/3(ω=ω0=1/RC）。
2、选频网络：
RC选频电路在实际的电路中主要应用在震荡电路中，RC振荡电路由电阻和电容元件
组成正反馈回路，优点是电路结构简单，经济方便，可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。特别适合低频振荡电路．
ＲＣ选频网络的计算：图３中，电阻Ｒ和电容Ｃ的取值决定了振荡频率f，
即：f = 1/（2πRC）。
本课题指标要求f＝200HZ～～20KHZ，为了提高调节精度，把频率f分为200HZ～～2KHZ和2KHZ～～20KHZ两个频段，所以，选择两个电容作为粗调，分别为0.1UF和0.01UF，分别对应f在200HZ~~2KHZ和2KHZ～～20KHZ频段。
根据Ｃ的值和各频段求出Ｒ的最小值和最大值为：
当C=0.1Uf,频率f＝200HZ～2KHZ时，
Ｒmin ＝１／（２πfmaxC）＝１／（２π＊２*1000*0.1 *10^-6）＝０.796千欧
Ｒmax ==1／（2πfminC)＝１／（２π＊２00*0.1*10^-6）=7.96千欧
当C=0.01Uf,频率f＝2KHZ～20KHZ时，
Ｒmin ＝１／（２πfmaxC）＝１／（２π＊２0*1000*0.01*10^-6）＝０.796千欧
Ｒmax ==1／（2πfminC)＝１／（２π＊２＊1000*0.01*10^-6）＝７.９６千欧
工作原理：
选取600欧的电阻和10千欧的双连电位器串联作为R，当电容器的开关同时打到0.1uF时，调节电位器使频率在200~20KZ可调，当电位器打到0.01uF时，调节电位器使频率在2KZ~20KZ可调。
3、放大电路：
Ｆ７４１是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。由于采用了有源负载，所以只要两级放大就可以达到很高的电压增益和很宽的共模及差模输入电压范围。本电路采用内部补偿，电路比较简单不易自激，工作点稳定，使用方便，而且设计了完善的保护电路，不易损坏。Ｆ７４１可应用于各种数字仪表及工业自动控制设备中。
特点：
·不需要处部频率补偿·输入有过压保护
·输出有过载保护·无阻塞和振荡现象
封装外形图
管脚朝
下）
基本接线
图
运算放大
器的选
择：
放大
环节是振
荡电路的
核心，其增益和频率直接影响起振条件和振荡器的稳定性。运算放大器的转换速率SR限制了运算放大器输出端所能提供的最大不失真幅度，因而有限制了振荡器的最高振荡频率fomax。在给定电路的最高振荡频率fomax后，运算放大器的转换速率SR与闭环带宽应满足以下关系：
S R≥2πfomaxmaxV op
fh≥3fomax
其中V op为运算放大器的输出幅度，fh为闭环后的带宽。如果选择的运算放大器SR达不到要求，就应降低输出幅度V op。本题要求V o==2V（有效值），则：
V op＝２＾（１／２）V o＝２.８２Ｖ
本题要求fomax＝２０KHZ，则：
S R≥2π＊20(KHZ)*2.82(V)＝０.35V/us
fh≥3*20KHZ==60KHZ
F741可满足要求。
4、稳幅电路：
由于电源电压的波动、电路参数的变化、环境温度的变化等因素的影响，将使输出幅度不稳定。采用一般的电阻R f、R1引入负反馈稳幅还不够，常用方法之一是采用非线性热敏元件来稳幅。如上述电路中的R f换为负温度系数的热敏电阻，就可实现稳幅。
对于图４所示的电路，调整R1或R f可以使输出电压达到或接近正弦波。然而，由于温度、电源电压或者元件参数的变化，将会破坏A V F V=1的条件，使振幅发生变化。当A V F V增加时，将使输出电压产生非线性失真；反之，当A V F V减小时，将使输出波形消失（即停振）。因此，必须采取措施，使输出电压幅度达到稳定。实现稳幅的方法是使电路的R f/R1值随输
出电压幅度增大而减小。R f用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压增加
使R f的功耗增大时，热敏电阻R f减小，放大器的增益下降，使的幅值下降。如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较小。
四、整体电路：
五、总结：
经过一个星期的模拟电路课程设计,使我对模电有了更进一步的认识和了解,开始不知道从哪里下手,慢慢的锻炼着画电路图,分析电路,通过翻查课本、借助于其他资料进行设计，在实践过程中我发现了我的不足之处。首先是对深层知识点的不了解，以前学的知识的含糊性，以至于出现了在设计之初不能很快的理清思路，经常会出现错误。通过这次设计，使我在很多方面得到了锻炼，最主要的是对变压、整流、滤波、调整放大、稳压的过程及时运用到模电元件原理及作用有了更深的了解。我会在以后的学习当中不断加强自己的实践能力。争取取得更大的进步。
六、参考资料：
《电子技术实验与课程设计指导模拟电路分册》主编：郭永贞东南大学出版社２００４年１月
《模拟电子技术基础》（第四版）主编：华成英童诗白高等教育出版社２００６年
https://www.doczj.com/doc/909654826.html,/cpxx/products/danpian/dianlushouce/085.htm
https://www.doczj.com/doc/909654826.html,/Portals/a8176bfa-b639-40b8-9e48-b16e7be6eff5/Docu ments/Analog7.htm#2
https://www.doczj.com/doc/909654826.html,/elec/simulate/264.html
东华理工学院长江学院
课程设计评分表
学生姓名：胡小燕班级：063141 学号：06314107
课程设计题目：音频信号发生器
项目内容满分实评
选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求
（5人一题）
10 工作量适中，难易度合理10
能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10 理论依据充分，数据准确，公式推导正确10
能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、
制图等
10 能体现创造性思维，或有独特见解10
成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10 说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、
结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构
严谨、版面清晰
10
设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。格式、
绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准
10 有一定篇幅，字符数不少于5000 10
总分100
指导教师评语：
指导教师签名：
年月日
口器件与电路 酽囿盯,龟岛囿响四@60,@凹滁 便携式双声道音频信号发生器的制作.产品设计. 齐忠琪 (新疆师范大学教育科学学院。新疆鸟鲁木齐830053 【摘要】音频信号发生器是测量声音信号处理设备性能指标必不可少的仪器,早期音频信号发生器由基本的Lc 振荡电路及外围电路所组成。目前常用的音频信号发生器普遍使用单片机及外围电路所组成。介绍了用多媒体计算机和便携式多媒体播放器制作双声道音频信号发生器的方法。用此方法制作双声道音频信号发生器具有制作方法简单、成本低、携带方便等优点。 【关键词】音频信号发生;双声道;多媒体计算机 【中图分类号】TP37【文献标识码】A Production of Portable Double Channel Audio Signal Generator Qt Zhongqi (College of Education Science,Xinjiang Normal University,Urumqi 830053,China 【Abstract]Audio signal generator is essential equipment to measure the sound signal and deals with equipment performance.Early audio signal generator consists of the basic LC oscillator circuit and external circuit.The audio signal generator currently widely uses microcontroller and external circuit.Equipment has a certain size and weight,certain funds for equipment needs.the method of multimedia computers and portable media players how tO make double-channel audio signal generator are described.This method is simple,low cost and easy to carry?
长沙学院课程设计说明书 题目音乐播放器的设计 系(部) 电子与通信工程 专业(班级) 电气工程及其自动化（一班） 姓名 学号 指导教师 起止日期 2010-11-29至2010-12-10
EDA技术课程设计任务书 系（部）：电子与通信工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：
长沙学院课程设计鉴定表 目录
摘要 (4) 设计原理 (5) 程序： (6) 实验现象： (14) 引脚分配： (14) 仿真波形： (15) 心得体会： (16) 参考文献： (16) 摘要：
在SOPC开发平台上实现一个音频信号发生器，编写3段音乐，利用开发平台的蜂鸣器来播放几段音乐。可进行自动循环播放和手动播放两个模式的选择。如果为手动播放，则通过拨动拨码开关第1、2位选择。播放音乐时，要求将该音乐的序号(分别为A1、A2，A3)以及该音乐播放剩余的时间(分、秒)显示在数码管上。当某首音乐开始播放时，音乐序号闪烁显示3秒钟。 关键字： SOPC、音频信号、音乐、蜂鸣器、自动循环、手动播放、剩余时间（分钟、秒钟）显示、音乐序号（A1、A2、A3）显示。 设计原理： 首先采用分块设计法，将设计分为分频模块、时间动态扫描显示模块、音乐播放模块、顶层模块。其中音乐播放模块又可分为音频模块、音乐代码模块，预置数模块利用计数的方式将50MHZ的频率分为12MHz、100Hz、8Hz、1Hz。 音乐播放模块需要完成以下设计： ①预置乐曲，本次设计选取了《梁祝》的一段作预置，在作预置时，需要将乐曲音符转换成相应的代码，通过计算逐一将音符转换成代码，通过EDA开发平台quartus Ⅱ进行乐曲定制； ②为了提供乐曲发音所需要的发音频率，编写数控分频器程序，对单一输入高频，进行预置数分频，生成每个音符发音的相应频率； ③为了给分频提供预置数，需要计算分频预置数； 对每部分结构单元逐一进行编译，生成相应的元器件符号，并对独立结构单元功能进行仿真。 音调的控制 频率的高低决定了音调的高低。综合考虑各因素，本次设计中选取12MHZ作为CLK的分频计数器的输入分频信号。由于乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符相对应的频率，就可以在蜂鸣器上连续地发出各个音符的音调。 表1 简谱中的音名与频率的关系 这次设计中所演奏的乐曲的最短的音符为四分音符，如果将全音符的持续时间设为1s 的话，那么一拍所应该持续的时间为0.25秒，则只需要再提供一个4Hz的时钟频率即可产生四分音符的时长。系统工作时就按4Hz的频率依次读取简谱，当系统读到某个音符的简谱时就对应发这个音符的音调，持续时间为0.25秒.如果在曲谱文件中某个音符为三拍音长，只要将该音符连续书写三遍，系统读乐曲文件的时候就会连续读到三次，也就会发三个0.25秒的音长，这时我们听上去就会持续了三拍的时间，这样就可以控制音乐的音长了
扫频仪BT3C 一、概述 BT3C 型频率特性测试仪是利用示波管直接显示被测设备的频率响应曲线的仪器，本仪器为BT3型频率特性测试仪系列产品，由于采用晶体管，集成电路，因此本仪器与BT3型相比较则具有功耗，尺寸小，重量轻，输出电压高，寄生调幅小，扫频非线性系统数小，衰减器精度高，频谱纯度好，不分波段扫频，显示灵敏度高等特点。 用它可测定无线电设备（如宽带放大器、雷达接收机的中频放大器、高频放大器、电视机的共公通道、伴音通道、视频通道以及滤波器等有源和无源器四端网络）的频率特性。 1、配用TB4-75型驻波电桥，可以测量器件的驻波特性， 2、配用3890型扫频测试对数放大器可以测量器件的阻带特性，特别适用于电视机用声表面波滤波器的生产与测试。 为了给使用者提供方便。本仪器还具有三项输出功能： a、仪器可以输出+12V（0.5A)直流电压,供测试过程中使用。 b、仪器可以输出0—+6V可调的AGC电压，供电视机高须调谐器测试用。 c、仪器可以输出稳幅的点频信号，亦可作为一般信号发生器使用。 二、技术参数： 1、中心频率可在1—300MHz内连续调节。 2、最小扫频频偏小于±0.5MHz,最大扫频频偏大于±15MHz。 3、扫频频偏在±15MHz以内，输出扫频信号寄生调幅系数不大于7%。 4、扫频频偏在±15MHz以内，输出扫频信号的调频非线性系数不大于10%。 5、输出扫频信号电压大于0.5V(有效值)。 6、频率标记信号为1MHz，10MHz，50MHz，及外接四种，1MHz 和10MHz组合显示，其余二种分别显示。 7、扫频信号输出阻抗为75Ω。 8、扫频信号的输出衰减器有两种：10dB×7 1dB×10步进。 精度：粗衰减±（0.2+0.03A)dB(A为衰减值）
第1章 绪论 1.1 DSP 简介 数字信号处理(Digital Signal Processing ，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。 图一是数字信号处理系统的简化框图。此系统先将模拟信号转换为数字信号，经数字信号处理后，再转换成模拟信号输出。其中抗混叠滤波器的作用是将输入信号 x(t)中高于折叠频率的分量滤除，以防止信号频谱的混叠。随后，信号经采样和A/D 转换后，变成数字信号x(n)。数字信号处理器对x(n)进行处理，得到输出数字信号 y(n),经D/A 转换器变成模拟信号。此信号经低通滤波器，滤除不需要的高频分量， 最后输出平滑的模拟信号y(t)。 图1.1 数字信号处理系统简化框图 数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。 抗混叠 滤波器 A/D 数字信号处理 D/A 低通滤波器 x(n) y(n) x(t) y(t)
低频信号发生器的操作方法 第一步骤：低频信号发生器的连接 连接电源线 用220V AC 线把低频信号发生器连上市电。如电源插座旁有控制开关，还须把开关打开。（如上图2） 连接信号线 将输出线插入到低频信号发生器的信号输出（OUTPUT ）接口，并顺时针扭动半圈（如下图3）。图 1 图 2 将开关打开
第二步骤：信号电压幅度调节 上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节输出信号的幅度。 1） 开机（POWER ） 按下电源键开机，开机后电源指示灯会亮。电源按钮一般为红色。 图 3 图 4 连接输出线 电源按钮 电源指示灯
波形选择（WAVE FORM ） 控制低频信号发生器的输出波形。此按钮未按下去时为正弦波，按下去后为矩形波。中文意思为波形。在音频测试中应选择正弦波。（如上图6） 振幅调节（AMPLITUDE ） 此旋钮用来对信号幅度进行微调。顺时针为调大（MAX ），逆顺针为调小（MIN ）。如下图图 6 图 5 波形选择 按钮 衰减度选择 -20dB 档 振幅微 调旋钮 图 7 交流电压 20V 档 信号频率 为50Hz
第四步骤：信号频率调节 当调好低频信号发生器的信号电压时，我们还要调节信号发生器的信号频率。 1） 频率调节（FREQUENCY ） 频率调节旋钮上有刻度盘，刻度盘上的数值从10～100，我们调节时把刻度盘上的数值对准正上方的黑色标志，这个数值就是输出信号的基数值。Frequency 中文为频率的意思。（如上图9个琴键按钮，分别为×1、×10、×100、×1K 、×10K ，它们与频率旋钮配合使用。当按下其中的某一个时，表示频率旋钮上指示的基数值×此按钮的倍数。 图 9 图 8 频率旋钮 倍数选择
目录 引言 (4) 一、设计方案的比较和选定 (4) 1.1 方案比较 (4) 1.2 方案选择 (3) 二、设计思路 (6) 2.1 结构框图 (6) 2.2版块说明 (6) 2.2.1 选频网络 (6) 2.2.2 第一级放大电路 (8) 2.2.3 LM386功率放大 (8) 2.3电源部分 (9) 三、PCB板制作及元件的焊接 (9) 3.1 电路原理图的绘制 (9) 3.2 电路板的制作流程 (10) 3.3 安装焊接 (7) 四、调试 (7) 五、实验数据测量 (12) 六、出现的问题及其解决方案 (8) 七、总结 (9) 参考文献 (9) 附录一 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。附录二 .. (17) 附录三 (18) 附录四 (19)
音频正弦波信号发生器设计 引言 随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，作为其发展基础之一的电子技术必将以更快的速度发展前进。本系统以LM386，LM358为核心器件制作一种信号发生器，可以产生稳定的正弦波形。该电路是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10-100Hz、100-1KHz、 1K-10KHz范围内的正弦波，且能在较小的误差范围内限制振幅。最大优点是制作成本较低。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。 关键字：正弦波、信号发生器、LM386、LM358 一、设计方案的比较和选定 1.1 方案比较 方案一： 本设计主要是文氏电桥产生正弦波,经LM358高输入阻抗运算放大器，通过NPN型三极管放大功率输出波形。接入正负12V电源二极管和电容滤除杂波后给整个电路供电。 方案二： 该方案由RC振荡产生正弦波，经LM358高输入阻抗运算放大器，通过三极管和达林顿管组合进行功率放大。 方案三： 由RC振荡电路产生正弦波，经LM358高输入阻抗运算放大器，和LM386音频集成功放，后输出稳定的正弦波。通过双电源供电和滤波电路滤波以提供单向直流电源。通过外围电路我们可以对产生的信号进行频率，幅度的调节，为此我们设计了三个波段作为频率的粗调，在以开
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
大学课程设计报告 音频信号发生器 设计人：付路 专业：电子信息工程班级：电子111501 学号：201115020104 指导教师：宁爱平 二零一四年
目录 一．引言--------------------------------------------第2页二．系统结构及原理-----------------------------------第2页三．硬件设计----------------------------------------第3页 3.1 MMC/SD卡接口电路-----------------------------第3页 3.2 上位机和单片机通信---------------------------第4页 3.3 信号调理电路---------------------------------第5页四．软件设计----------------------------------------第7页 4.1 系统初始化----------------------------------第7页 4.2 MMC/SD卡初始化------------------------------第7页 4.3 MMC/SD卡单块写数据--------------------------第8页五．结束语-----------------------------------------第11页
一．引言 目前，单片机系统以价格低廉、开发环境完备、开发工具齐全、应用资料众多、功能强大且程序易于移植等优点而得到广泛应用。同时，随着信息化进程、计算机科学与技术以及信号处理理论与方法的迅速发展，需要的数据量越来越大，对数据存储也提出了更高要求。MMC/SD卡以其价格、体积、读取速度等特点成为现今大多数便携式嵌入式设备的首选。 二．系统结构及原理 音频信号发生器的系统结构如图1所示，它主要由8051F330单片机、MMC/SD卡存储器、RS232串行通信接口、上位机、液晶显示、键盘以及信号调理电路等部分组成。将写入MMC/SD卡中的音频数据存储在上位机，单片机通过RS232串行通信接口写入MMC/SD卡，以中断方式读取键盘接口命令，并根据命令控制选择相应的音频信号数据，再由信号调理电路输出不同频率和强度的音频信号，系统通过液晶显示模块显示信号频率、信号强度及信号类型。该系统突出的特点是上位机采用Lab Windows/CVI软件，通过RS232串行通信接口与单片机通讯；以文本格式存储在上位机的音频信息则通过RS232串行通信接口下载到MMC/SD卡。
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：
信号发生器实验报告
一、 信号发生器广泛应用于电子工程、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。采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转换，从而设计出一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用protuse 软件仿真电路的理想输出结果，克服了设计低频信号发生器电路方面存在的技术难题，使得设计的低频信号发生器结构简单，实现方便。该设计可产生低于10 Hz 的各波形输出，并已应用于实验操作。 信号发生器一般指能自动产生正弦波、方波、三角波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。这里，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10 Hz 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。 原理框架图： 二、电源硬件电路图的设计 （1）单片机的选择 根据初步设计方案的分析，设计这样的一个简单的应用系统，可以选择带有EPROM 的单片机，应用程序直接存贮在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。ATMEL 公司生产的AT89C 系列单片机，AT89C 系列与C51系列的单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪存存储器，使程序的写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路的体积更小。它以较小的体积、良好
的性能价格备受亲密。在家电产品、工业控制、计算机产品、医疗器械、汽车工业等应用方面成为用户降低成本的首选器件。
信号发生器 一、简介 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、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源。也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。 二、结构 1、内部带有扫频输出功能（全频段扫频时间小于5秒） 是指低频信号发生器具有从低频开始到高频（或反之）自动变化的功能即完成100Hz——20KHZ中间所有频率的低到高或高到低的变化过程，而这一次过程的时间为5秒。 2、带有外部扫频控制输入接口（控制信号为电压0-5V，控制电流小于1mA）
调试时，电源的质量需要较高，不然的话，波形不易观察看清楚。 //河北工程大学信电学院自动化系 //设计调试成功 ***************将DA输出的 0V ~ -5V范围扩展成 -5V ~ +5V范围，电路如下图：*************** 如若VO2输出更平滑一些，可以在VO2处接一个小电容，滤掉高频。 （一）过程分析计算如下： ?第一级运放出来的V o1=-N*V ref/256。当V ref为+5V时，V o1=0~ -5V。 其中，V ref为参考电压，N为8位数字量输出到DAC0832 ?并结合第二级运放，是否可以推出来如下式子： V o2=-(2*V o1+V ref)=-(2*-N*V ref/256+V ref) =-(-2N*V ref/256+V ref) =2N*V ref/256-V ref 当参考电压V ref=5V时，V o2=10N/256-5。 由于要求输出的是正弦波xsinθ,幅值x不定，下面考虑幅值x分别取5和1的情况： ●当输出波形为5 sinθ时：5 sinθ=V o2 =2N*V ref/256-V ref =10N/256-5 //此时V ref=+5V 得sinθ=2N/256-1
●当输出波形为sinθ时：sinθ=V o2 =2N*V ref/256-V ref =10N/256-5 //此时V ref=+5V 得sinθ=10N/256-5 最后可以考虑输出波形的频率问题。例如要求输出特定频率的正弦波。 （二）针对输出的不同幅值波形 ?当输出波形为5 sinθ时：得sinθ=2N/256-1 这里我们要求进步为一度。具体到进步大小，和内存RAM或者ROM有关，即和你存放数据表的空间有关。放到哪个空间都可以。（这里周期采样最多256个点，步数可以为1、2、5等，自己视情况而定，这里由于是360度，256个采样点，故步的大小360/256=1.4=△θ，由此算的前三个 θ=0,1.4,2.8……,对应N为0x80,0x83,0x86……） 通过sinθ的特征和计算部分数据发现规律： 0~90度与90~180度大小是对称的；181~270度与270~359度是对称的。 故，不是所有数据都是计算的。
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
实验七示波器和信号发生器的使用 一、实验目的 1．了解示波器的工作原理。 2．掌握示波器和信号发生器的使用方法。 二、实验仪器 双踪示波器信号发生器若干电阻、电容 三、预习要求 1．了解示波器的原理，预习示波器的使用方法。 2．预习信号发生器的使用方法。 四、实验原理 1．示波器。 示波器是一种综合的电信号特性测量仪器，它可以直接显示出电信号的波形，测量出信号的幅度、频率、脉宽、相位、同频率信号的相位差等参数。 2．信号发生器是用来产生不同形状、不同频率波形的仪器，实验中常用作信号源。信号的波形、周期（或频率）和幅值可以通过开关和旋钮加以调节。 五、实验内容 1．寻找扫描光迹。 接通示波器电源（220V），预热1-2分钟。如果仍找不到光点，可调节亮度旋钮，适当调节垂直和水平位移旋钮，将光点移至屏幕的中心位置。调节扫描灵敏度旋钮可使扫描光迹成为一条扫描线。调节辉度（亮度）、聚焦、标尺亮度旋钮，使扫描线成为一条亮度适中、清晰纤细的直线。 2．熟悉双踪示波器面板主要旋钮（或开关）作用。 为了显示稳定的波形，需要注意几个主要旋钮或开关的位置。 ①“触发源方式”开关（SOURCE MODE）：通常为内触发。 ②“内触发源方式”开关（INT TRIG）：通常置于所用通道位置。当用于双路显 示时，为比较两个波形的相对位置，可将其置于交替（VERT MODE）位置。 ③（扫描）触发方式：通常置于自动位置。 ④显示方式：根据需要可置于CH1、CH2、ALT（交替显示两路高频信号）、 CHOP （断续显示两路低频信号）、 ADD（显示两路信号之和）。 ⑤扫描灵敏度开关：表示横轴方向一个大格的时间。根据被测信号周期确定。 ⑥幅度灵敏度开关：表示纵轴方向一个大格的电压。根据被测信号幅度确定。 ⑦在测量波形的周期和幅值时，应注意将扫描微调旋钮和垂直（Y轴）微调旋钮 置于校准位置。 ⑧当输入波形左右移动、不稳定时，可调节触发电平旋钮使波形稳定。 3．示波器内校准信号的自检 （1）调出校准信号：将示波器内的方波校准信号，通过专用电缆线接入通道1（或通道2），调节示波器各有关旋钮和开关，在屏幕上可以显示出方波。
基于LabVIEW的音频信号发生器的虚拟仪器设计 摘要：随着计算机与微电子技术的发展，出现了虚拟仪器。它以软件为核心，把计算机技术和仪器技术完美结合起来，充分应运飞速发展的计算机技术来实现和增强传统仪器的功能。虚拟仪器开创了仪器使用者可以成为设计者的新时代，代表了仪器发展的方向，它已成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要方向。本设计正是顺应仪器发展的趋势，利用图形化编程软件LabVIEW来实现虚拟音频信号发生器，真正做到“软件即硬件”。在硬件上还提出以PC声卡代替昂贵商用数据采集卡，大大降低了生产成本，实现了基于LabVIEW的常用周期信号的单通道和双通道模拟输出，使设计具有广阔的开发价值和应用前景。论文在简要介绍了虚拟仪器概念、研究现状、发展趋势以及编程软件LabVIEW特点的基础上，概述了音频信号发生器的基本原理,分析了声卡的功能及相关设置，并对构成系统的各模块做了详细叙述。 关键词:虚拟仪器；音频信号发生器；LabVIEW；声卡
Virtual Audio Signal Generator Based on LabVIEW Abstract: With the development of computer and microelectronics technology, virtual instruments appear. Virtual instruments achieve the perfect combination of computer science technology and instrument technology through taking the software as the core technology. Virtual instruments realize and enhance the functions of traditional instruments by developing computer technology .Virtual instruments initiate the new era that the instrument users can be the instrument designers. Virtual instruments represent the direction of instruments and it has become the main direction of technological development in the 21st century testing technology and instruments. This design used graphical programming software LabVIEW to design virtual audio signal generator, exactly adjusting the trend of the instrument development, and truly achieve "software that is hardware". In order to reduce production costs and implement single - channel and dual - channel output of common analog periodic signals based on LabVIEW, the design also bring forward to replace the expensive commercial data acquisition card with PC sound card. It has broad application and development prospect. Based on brief introduction of virtual instruments concept, present conditions ,developing trends and characteristics of programming software LabVIEW ,the basic principles of audio signal generator are outlined , the function and relative configurations of sound card are analyzed, and details of each system composing module is presented. Key words: virtual instrument; audio signal generator; LabVIEW; sound card
第六章频率特性测试仪及其应用 早期频率特性的测量用逐点测绘的方法来实现。在整个测量过程中，应保持输入到被测网络信号的幅度不变，记录不同频率下相应输出的电压，根据所得到的数据，就可以在坐标纸上描绘出该网络的幅频特性曲线。显然，这种方法不仅操作繁锁、费时，而且有可能因测量频率间隔不够密而漏掉被测曲线上的某些细节，使得到的曲线不够精确。 扫频测量法是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用示波器来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续变化的，在示波器屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。 扫频信号发生器 扫描电压 发生器 （扫描信号）通用电子 示波器 被测电路峰值 检波器 （扫频X Y 信号） 图6-1 扫频法测量电路的幅频特性 扫频测量法的仪器连接如图6-1所示。扫描电压发生器一方面为示波器X轴提供扫描信号，一方面又用来控制等幅振荡的频率，使其产生按扫描规律频率从低到高周期性重复变化的扫频信号输出。扫频信号加至被测电路，其输出电压由峰值检波器检波，以反映输出电压随频率变化的规律。 扫频法利用扫描电压连续自动地改变频率，利用示波器直观地显示幅度随频率的变化，与点频测量法相比较，由于扫频信号频率是连续变化的，不存在测试频率的间断点，因此不会漏掉突变点，且能够观察到电路存在的各种冲激变化，如脉冲干扰等。调试电路过程中，可以一边调整电路元件，一边观察显示的曲线，随时判明元件变化对幅频特性产生的影响，迅速查找电路存在的故障。 扫频仪又称频率特性图示仪，这是将扫频信号源及示波器的X-Y显示功能结合为一体，并增加了某些附属电路而构成的一种通用电子仪器，用于测量网络的幅频特性。 一、扫频仪的基本工作原理 扫频仪的原理方框图如图6-2所示。 扫描电压发生器产生的扫描电压既加至X轴，又加至扫频信号发生器，使扫频信号的频率变化规律与扫描电压一致，从而使得每个扫描点与扫频信号输出的频率有一一对应的确定关系。扫描信号的波形可以是锯齿波，也可以是正弦波，因为光点的水平偏移与加至X 轴的电压成正比，即光点的偏移位置与X轴上所加电压有确定的对应关系，而扫描电压与扫频信号的输出瞬时频率又有一一对应关系，故X轴相应地成为频率坐标轴。
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
题目：函数信号发生器 班级： 学号： 姓名： 指导： 时间： 景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
目录 1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 2、单元电路1——稳压电源电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3、单元电路2——AT89S52最小系统. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 4、单元电路3——1602液晶显示电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 5、单元电路4——矩阵键盘输入电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 6、单元电路5——AD9850函数信号发生电路. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 7、总体电路原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 8、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 9、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 10、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 11、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15