函数发生器设计报告

电子技术课程设计实验报告--函数信号发生器函数信号发生器一般用于产生基本的常用信号，如正弦波、三角波、方波等，用于生物、医学、通信、音频和模拟电路调试和测量等。

本文介绍了函数信号发生器的结构和特性，以及利用函数信号发生器实验的操作步骤，对这一实验作了详细介绍。

一、结构和特点函数信号发生器是一款多用途的信号发生器，它是由数字电子芯片和模拟元件组成的，具有输出波形数量多、偏差小、功耗低等特点，它的性能特性好，能产生不同波形信号，灵活多变，具有稳定可靠的输出。

二、实验步骤1、打开万用表，将探头连接输出接口，将万用表切换到 AC 档，设置 200mV 档，同时将频率表中频率调节到 10kHz；2、连接信号发生器，打开电源开关，调节波形类型选择按钮使之处于正弦波，将频率表中频率调节到 10kHz；3、调节占空比调节按钮，可将其调节到饱和状态，观察波形并绘图；4、将频率表中频率再次调节到 10kHz，占空比按钮设置为50%，在衰减平调中调节输出信号，观察波形并绘图；5、按此类推，可实现其他波形的输出，可视性观察波形变化，以此可以了解整体系统性质。

三、实验结果实验中，我用函数信号发生器分别调节了正弦波和相应占空比的三角波和方波，用万用表观察波形的变化，为验证系统的性能，我用万用表测量各调试波形的参数，如电压大小、频率和占空比，结果如下：1、测试的正弦波的频率为：10kHz；占空比为：50%；电压大小为：150mV；在本次实验中，我们通过调节函数信号发生器，成功地验证函数信号发生器能够输出基本的常用信号，如正弦波、三角波、方波等，并通过万用表对其调节参数进行测试，得出的结果与理论设计的基本一致，可以表明函数信号发生器的稳定性、可靠性良好，这证实了函数信号发生器的功能设计正确性及其使用的可行性。

课程设计报告课程：电子线路课程设计学院：电子与信息工程学院专业：电子信息科学与技术班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：2015.10.15目录一、函数发生器设计1.方波-三角波-正弦波函数发生器设计 (1)（1）方波-三角波产生电路 (1)（2）三角波-正弦波变换电路 (3)2.仿真设计 (4)（1）方波-三角波发生器的装调 (5)（2）三角波-正弦波变换电路的装调 (5)（3）误差分析 (6)3.实物制作 (6)4.心得体会 (10)一、函数发生器设计1.方波-三角波-正弦波函数发生器设计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。

产生正弦波、方波、三角波的方案多种，如先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。

（1）方波-三角波产生电路图1所示的电路能自动产生方波-三角波，左边是同相输入的迟滞电压比较器，右边是积分器。

图1方波-三角波产生电路若a 点断开，比较器U1的反相端接基准电压，即V-=0，同相端接输入电压 V in ；比较器输出V O1的高电平V OH 接近于正电源电压+VCC ，低电平V OL 接近于负电源电压-VEE ，根据叠加原理，得到V +=R 2R2+R 3+RP1V o1+R 3+RP 1R2+R 3+RP 1V ia (1)式中，R4指电位器的调整值。

通常将比较器的输出电压V O1从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压称为门限电压，将比较器翻转式对应的条件V+=V-=0代入式(1)，得到V ia =−R 2R 3+RP 1V o1 (2)设V o1=V OH =+V CC ，代入式(2)得到一个较小值，即比较器翻转的下门限电平V T-=V ia-=−R 2R3+RP 1V OH =−R 2R3+RP 1V CC(3)设V o1=V OL =-V EE =-V CC ，代入式(3)得到一个较大值，即比较器翻转的上门限电平 V T+=V ia+=−R 2R 3+RP 1V O Ｌ=−R 2R3+RP 1V CC (4)比较器的门限宽度或回差电压为△ＶT =ＶT ＋－ＶT-=2×R ２R３+RP 1ＶCC (5)比较器的电压传输特性如图3所示。

模拟电子函数发生器课程设计报告本次课程设计的主题为模拟电子函数发生器，旨在让学生深入理解电子函数发生器的原理和应用，同时通过实验操作，培养学生分析解决问题的能力和创新精神。

本文将从课程设计的目标、内容、方法、实验操作以及效果评价等方面进行阐述。

一、课程设计目标1. 理解电子函数发生器的原理和建立模型的方法；2. 掌握基本的模拟电子函数发生器电路设计方法；3. 能够完成模拟电子函数发生器的搭建和调试；4. 能够对模拟电子函数发生器进行性能测试和优化；5. 培养学生分析问题、创新思维和实验实践能力。

二、课程设计内容本次课程设计包括理论教学和实验操作，其中理论教学主要围绕模拟电子函数发生器的原理、特点、应用和建模方法展开；实验操作则包括以下几个步骤：1. 预备知识：学生要了解函数发生器的基本类型和结构，掌握函数发生器的实验操作流程，以及熟悉基本仪器的使用方法。

同时要学习课程设计所需要的电路设计方法和软件操作等相关知识。

2. 设计电路：学生在掌握预备知识后，开始进行电路的设计。

首先需要根据要设计的波形类型进行分析，然后选择相应的电路结构进行设计。

学生需要注意电路分析和计算，同时对电路中的元器件进行选择和配置，满足要求的波形输出。

3. 搭建和调试电路：学生需要在电路板上完成电路的搭建，并配合示波器、函数发生器、万用表等测试仪器进行调试和优化。

在调试的过程中，学生需要对电路的稳定性、波形精度和频率范围等进行检测和优化，直到满足要求为止。

4. 性能测试：学生需要通过实验测试、比较和分析电路的性能。

这一步需要通过波形观察、示波器测试、频谱测试等手段进行，得出电路的性能参数，并与设计要求进行比较分析。

5. 实验报告：学生需要撰写实验报告，介绍模拟电子函数发生器的原理和设计方法，详细说明实验方案、过程和结果，对实验中的问题进行思考和分析，并提出相应的改进方案和建议。

三、课程设计方法本次课程采用“理论教学、实验操作、自主学习和讨论交流”的教学方法。

函数信号发生器设计报告姓名：学号：指导教师：2011年12月14日函数波形发生器一、设计任务设计并制作方波和三角波的函数发生器二、设计要求函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成，也可采用单片集成函数发生器，根据用途不同，有产生多种波形的函数信号发生器，本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。

本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心，实现简易波形的输出。

滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。

三、设计方案和论证1、设计原理工作原理图如图1.1所示。

图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。

当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平，当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。

当Uo1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。

图1.1方波和三角波电路原理图2、参数计算和器件选择 （1）参数计算：滞回比较器中运放OP07J 同相输入端的电压U 同时与Uo1和Uo2有关，根据叠加原理，可得：22121211O O U R R R U R R R U +++=根据叠加原理，集成运放U 同相输入端的电位U +=U -=0，1212O O U R R U -=，滞回比较器的输出发生跳变。

阈值电压Z T U R RU 21±=。

积分电路的运算可得，)()(1002011402t U dt U C R U ⎰+-=，起始值为-U T ，终了值为+U T ，积分时间为T/2。

【精品】函数信号发生器课程设计报告函数信号发生器课程设计报告摘要：本课程设计主要是设计一台函数信号发生器，它在从低频（如Sine）到较高频（如Square）常用波形之间能够进行切换，常用于电子仪器和测量检测中，用来给装置注入一定形态的信号，以辅助检测装置的有效性，稳定性，精度等特性。

该设备采用STM32F030F4P6单片机，使用1602液晶屏显示函数状态，用HD74HC4040电路分频输出指定期望频率，使用R-2R电路控制EPWM波形从正弦波到脉冲波，满足多种测试状况下的需求。

本系统实现调整频率的功能，使用户可以设置函数发生器的频率，因此满足用户的不同要求。

关键词： STM32F030F4P6； 1602液晶屏； HD74HC4040 电路； R-2R 电路； PWM 波形一、简介函数信号发生器是一种常用的信号发生器，可以产生多种类型的波形。

包括正弦波、三角波、方波、脉冲波和梯形波等等，其应用广泛，比如在检测仪表中，可以用来观察测量仪表的工作状态，以便于分析测量仪表的特性，进而排除故障。

此外，函数信号发生器通常也可以用在动态信号检测中，对电机、变压器和泵等，进行性能检测和控制应用，也可用来做为一种测试应用，来控制和验证电子设备性能，在现在的电子技术发展中，函数信号发生器扮演重要的作用。

二、设计实现设计本次函数信号发生器主要任务是实现指定期望频率信号的输出，并对多种波形满足需求。

主要设备相关技术如下：（一）STM32F030F4P6单片机STM32F030F4P6单片机，采用ARM 32位内核设计，使用Cortex-M0指令集，配备有SYSTICK时钟，PWM波形输出，I2C接口，满足调整函数信号发生器指定频率和波形的要求。

（二）1602液晶屏它的主要功能是显示函数发生器的状态，如频率，波形，用户可以通过屏幕上的提示，清楚的了解函数发生器当前的实时状态，使用比较简单。

（三） HD74HC4040 电路使用 HD74HC4040 电路进行分频输出，可以实时调整输出信号的频率。

简易函数发生器设计报告1 方案先产生三角波，而后通过比较器产生方波，同时用折线法将三角波转换为正弦波输出。

此电路的三角波发生器的设计频率连续可调，积分电路的时间参数选择保证电路不出现积分饱和失真。

2 原理分析（1）Vin Vout-+R1R3R2A1V D运算放大器电路的输出与入是按一次函数（比例）的变化关系进行的。

Vout=-Vin*R2/R1,当电压高于图中所设电压时 Vout=-Vin*R2//R3/R1,把波形进行压缩，经多次压缩就可得到一定的正弦波。

把经积分电路所得三角波进行折线，得所需的正弦波。

（2）积分电路参数选择1. 积分电路中运算放大器A2的输入电流i 对电 容C 进行充电，这时积分器输出电压变化率 (斜率)由 e0=-i/c(V/S))决定。

也就是说，输入 电流i 越大，则 每单位时间的电压变化越大。

这就是输出波形的斜 率即三角波的频率应与 ±VC 大小成比例。

2. 使用运算放大器的积分电路高频特性不好，因此，对于标准的电路要接人一个与积分 串联的电阻,从而改善振荡频率对于控 压的线性关系，而R5的阻值由实验确定。

3. 电阻R0与电容C0的值由VCO的最高频率f max决定，先决定容易得到的电容的值，再反过来计算R0的阻值即可。

控制电压VC设定为+1V，振荡频率约为2kHz(它为最高频率的l/10)时振荡情况。

4.现施加+10V的控制电压，本来应是理想的20kHz频率进行振荡，但由于运算放大器的响应时间的延迟，振荡频率变为20kHz以下。

该电路约以16kHz频率进行振荡。

5 调节与C0串联的补偿电阻R5(VR)，设定的振荡频率正好为VC=1V时频率的10倍(要注意，VR阻值随电容C0的值不同而异)。

4 函数发生器元器件清单1、电阻：1K(1个) , 1.5K(1个) , 10K(10个), 100K(1个);2、三极管：2SK30A(1个);3.二极管：1N4148(1个);4.运放: TL082（3个）,8脚集成块插座(3个);5、电容：2400P（1个）,0.1uF(10个);6、稳压管：6.2V（2个）;7、电位器：1K（1个），5K （1个），50k;8、其他：排针、夹子（红黑各2个）、电源线;3 电路简图。

低频函数信号发生器设计实验报告实验报告课程名称：电子系统综合设计指导老师：周箭成绩：实验名称：低频函数信号发生器（预习报告）实验类型：同组学生姓名：一、课题名称低频函数信号发生器设计二、性能指标（1）同时输出三种波形：方波，三角波，正弦波；（2）频率范围：10Hz～10KHz；（3）频率稳定性：；（4）频率控制方式：①改变RC时间常数；②改变控制电压V1实现压控频率，常用于自控方式，即F=f（V1），（V1=1～10V）；③分为10Hz～100Hz，100Hz～1KHz，1KHz～10KHz三段控制。

（5）波形精度：方波上升下降沿均小于2μs，三角波线性度δ/Vom<1%，正弦波失真度；（6）输出方式：a)做电压源输出时输出电压幅度连续可调，最大输出电压不小于20V负载RL =100Ω～1KΩ时，输出电压相对变化率ΔVO/VO<1%b)做电流源输出时输出电流幅度连续可调，最大输出电流不小于200mA负载RL =0Ω～90Ω时，输出电流相对变化率ΔIO/IO<1%c)做功率源输出时最大输出功率大于1W（RL =50Ω，VO>7V有效值）具有输出过载保护功能三、方案设计根据实验任务的要求，对信号产生部分，一般可采用多种实现方案：如模拟电路实现方案、数字电路实现方案、模数结合的实现方案等。

数字电路的实现方案一般可事先在存储器里存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复。

这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的时序处理等。

其信号频率的高低，是通过改变D/A转换器输入数字量的速率来实现的。

数字电路的实现方案在信号频率较低时，具有较好的波形质量。

随着信号频率的提高，需要提高数字量输入的速率，或减少波形点数。

波形点数的减少，将直接影响函数信号波形的质量，而数字量输入速率的提高也是有限的。

因此，该方案比较适合低频信号，而较难产生高频（如>1MHz）信号。

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UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－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，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。

方波—三角波—正弦波函数发生器设计报告一、设计题目：方波—三角波—正弦波函数发生器二、设计目的：掌握方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法与测试技术，了解集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的函数发生器的工作原理与设计方法。

学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

三、设计内容：设计并制作一个简易函数发生器，要求如下：1、输出波形：方波、三角波、正弦；2、频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz；3、输出电压：方波V<=24v,三角波V<=8v,正弦V>1v.四、设计原理：1．函数发生器总方案及原理框图1.1 原理框图1.2 函数发生器的总方案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，抗干扰能力较强等优点。

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。

2、电路的参数选择及计算 1.方波-三角波中电容C1变化实物连线中，我们一开始很长时间出不来波形，后来将C1从10uf （理论时可出来波形）换成0.1uf 时，顺利得出波形。

实际上，分析一下便知当C1=10uf 时，频率很低，不容易在实际电路中实现。

2.三角波—正弦波部分比较器A1与积分器A2的元件计算如下。

即 223141123O m CC U R R RP V ===+取 210R K =Ω，则3130R RP K +=Ω，取320R K =Ω ，RP1为47K Ω的点位器。

区平衡电阻1231//()10R R R RP K =+≈Ω 由式即3141224R RP R RP R C ++=+当110Z H f Z ≤≤H 时，取210C F μ=，则42(75~7.5)R RP k +=Ω，取4 5.1R k =Ω，为100K Ω电位器。