电子技术课程设计实验报告--函数信号发生器

- 1 - 模拟电子技术课程设计任务书

系： 年级： 专业：

指导教师姓名 学生姓名

课题名称 简易函数信号发生器

内

容

及

任

务

一、设计任务和要求

（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；

（2）输出信号的频率要求可调；

（3）拟定测试方案和设计步骤；

（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；

（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；

（6）测量输出信号的幅度和频率；

（7）撰写设计报告。

二、设计内容

设计一个电路能够产生正弦波、方波和三角波等三种波形。

三、技术指标

频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz；

输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于1uS。

主要参考资料 1 康华光 电子技术基础 5版 北京:高等教育出版社 2006

2 电路设计Protel 99及仿真 北京:中国铁道出版社 曾祥富主编 2000

3 Protel 99 SE 原理图与PCB及仿真 清源计算机工作室 编著 机械工

业出版社 2004.1

- 2 - 目 录

第1章 绪论………………………………………………… （3）

第2章 函数发生器原理框图及总体框图

2.1总体框图………………………………………………… （4）

2.2 函数发生器方案选择…………………………………… （5）

第3章 各部分电路设计及总电路图

3.1 正弦波产生的工作原理………………………………… （6）

3.2 方波和三角波产生的工作原理………………………… （7）

3.3 简易信号发生器总电路图……………………………… （10）

第4章 EWB电路仿真及仿真结果

电子课程设计

题目： 函数信号发生器的设计

学院： 机械工程学院

班级： 测控技术与仪器071班

作者：

学号：

指导教师：

2010年7月7日 - 2 -

摘要：

该函数发生器采用AT89S51 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（1458N）等。电路采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器组成函数信号发生器，在单片机的输出端口接DAC0832进行DA转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。它具有价格低、性能高和在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等特点。由于采用了1458N运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性能，性能比高。此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简单、方便。

本设计主要应用AT89S51作为控制核心。硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

关键词：AT89S51、DAC0832、波形调整

【Abstract】： For special requirement the function generator using

AT89S51 microcontroller as the control, external analog / digital

conversion circuit (DAC0832), op-amp circuit (1458C) and so on. AT89S51

函数发生器的课程设计

一、课程目标

知识目标：

1. 学生能理解函数发生器的定义、功能及基本原理；

2. 学生能够掌握函数发生器的基本操作，包括波形选择、频率调整、幅度控制等；

3. 学生能够运用函数发生器产生常见波形（如正弦波、方波、三角波等），并了解其数学表达式。

技能目标：

1. 学生能够独立操作函数发生器，完成波形的设置和调整；

2. 学生能够通过观察波形，分析其特点，并利用函数发生器进行简单的信号处理；

3. 学生能够结合所学知识，运用函数发生器解决实际问题。

情感态度价值观目标：

1. 学生培养对电子仪器的兴趣，增强对物理实验的探究欲望；

2. 学生通过动手实践，培养团队协作和问题解决能力；

3. 学生在实验过程中，养成严谨的科学态度和良好的实验习惯。

课程性质：本课程为物理实验课，旨在帮助学生掌握函数发生器的使用，提高实验操作能力。

学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的物理知识和实验技能，对新鲜事物充满好奇心。 教学要求：教师应结合学生特点和课程内容，采用启发式教学，引导学生主动参与实验，提高学生的实践能力。在教学过程中，注重培养学生的科学素养和团队协作精神。通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，达到学以致用的目的。

二、教学内容

1. 函数发生器的基本原理与结构：介绍函数发生器的定义、工作原理、主要组成部分，以及其在物理实验中的应用。

相关教材章节：第五章第二节《信号发生器的基本原理》

2. 函数发生器的操作与使用：详细讲解函数发生器的操作面板、功能键、旋钮等，教授如何进行波形选择、频率调整、幅度控制等基本操作。

相关教材章节：第五章第三节《信号发生器的使用方法》

3. 常见波形产生与分析：指导学生利用函数发生器产生正弦波、方波、三角波等常见波形，并通过示波器观察波形特点，分析其数学表达式。

相关教材章节：第五章第四节《常见波形的产生与分析》

4. 实验操作与练习：安排学生进行实际操作，完成以下实验任务：

幅值测量实验报告

引言

幅值测量是电子技术实验中重要的一项测试方法。在许多电路设计和故障排除的情况下，需要测量信号波形的幅值，以确定电路工作状态。本次实验旨在通过实际操作，了解幅值测量的原理和方法，并掌握使用示波器进行幅值测量的技巧。

实验仪器与材料

- 示波器

- 函数信号发生器

- 电阻箱

- 电源

- 电缆等辅助设备

实验步骤

1. 首先将函数信号发生器的输出信号连接到示波器的输入端，确保连接的稳固可靠。

2. 打开示波器和函数信号发生器的电源，待仪器完全稳定后进入下一步操作。

3. 调节函数信号发生器的输出频率和幅度，以便产生一个适宜的测试信号。

4. 在示波器上选择合适的垂直灵敏度和水平灵敏度，确保能够清晰地观察到输入信号波形。

5. 使用示波器的刻度，测量信号波形的峰值幅值，并记录下来。

实验数据处理与分析

根据实验步骤获得的测量数据，可以进行进一步的数据处理和分析。首先，我们需要根据示波器上的垂直灵敏度来将测得的峰值幅值转化为实际的电压值。其次，可以根据测得的幅值数据绘制出信号的幅度-频率特性曲线，以便更直观地了解信号的特性。

在数据处理过程中，我们还可以计算信号的均值和有效值。均值可以通过取所有测量值的平均数得到，有效值可以通过对信号波形进行积分计算得到。这些参数的计算将有助于我们对信号波形的特性有更全面的了解。

实验结果与讨论

在本次实验中，我们成功地使用示波器进行了信号幅值测量，并获得了一系列实验数据。通过对这些数据的处理与分析，我们得到了信号的均值、有效值和幅度-频率特性曲线。

在讨论部分，我们可以比较不同信号的幅值大小，分析其原因，并探讨与电路设计、故障排除等相关领域的应用。此外，我们还可以结合实验过程中出现的问题和经验，提出改进的建议，以便在类似的实验中取得更好的结果。

结论

通过本次幅值测量实验，我们深入了解了幅值测量的原理和方法，掌握了使用示波器进行幅值测量的技巧。我们通过实验数据的处理与分析，得到了信号的均值、有效值和幅度-频率特性曲线，并对实验结果进行了讨论。通过这些实验实践，我们加深了对幅值测量的理论知识的理解，并培养了分析与解决问题的能力。