模拟电子技术课设之信号发生器

项目2 信号发生器2.1 项目任务通过本项目的学习和实践，使学习者掌握以下理论知识和职业技能。

2.1.1 知识点1.信号发生器的基本概念及应用围。

2.函数信号发生器的基本组成原理，以及信号发生器的主要性能指标。

3.熟悉信号发生器的使用方法及注意事项。

2.1.2 技能点熟练使用函数信号发生器提供各种测试用信号。

2.2 项目知识2.2.1 信号发生器基本概念2.2.1.1 定义信号发生器又称信号源，它是在电子测量中提供符合一定电技术要求的电信号的设备，它能提供不同波形、频率、幅度大小的电信号，主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等，为测试提供不同的信号源。

它与电子线路中的电流源、电压源的区别在于它是提供的是电信号，而后者只是提供的是电能。

2.2.1.2 分类信号发生器可按输出波形和输出频率两种方法进行分类。

1. 按输出波形分类，信号发生器可分为以下四种类型：（1）正弦波信号发生器：可产生正弦波或受调制的正弦波。

（2）脉冲信号发生器：可产生脉宽可调的重复脉冲波。

（3）函数信号发生器：可产生幅度与时间成一定函数关系的信号，如正弦波、三角波、方波、锯齿波、钟形波脉冲等。

（4）噪声信号发生器：可产生各种模拟干扰的电信号。

2. 按输出频率可分类，信号发生器可为以下六种类型：（1）超低频信号发生器：频率围为0.0001～1KHz 。

（2）低频信号发生器：频率围为1Hz ～1MHz 。

（3）视频信号发生器：频率围为20Hz ～10MHz 。

（4）高频信号发生器：频率围为200KHz ～30MHz 。

（5）甚高频信号发生器：频率围为30～300Hz 。

（6）超高频信号发生器：频率围为300MHz 以上。

2.2.2 几种常用信号发生器2.2.2.1 正弦波信号发生器1．频率特性（1）频率围。

指仪器 各项指标都能得到保证时的输出频率围，更确切地说，应称为“有效频率围”。

（2）频率准确度。

指信号发生器度盘（或数字显示）数值o f 与实际输出信号频率f 间的偏差。

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电路知识，运用AD画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波，且频率可调，自行设计电路所需电源电路。

1.2 整机实现的基本原理及框图1.函数信号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。

本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。

产生方波、三角波的方案有很多种，本课题采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如图1所示。

2 硬件电路设计直流电源电路一般由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。

基本组成框图如图2所示。

(1)电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压u。

因此，uj=nu;(n 为变压器的变比)。

整流电路的作用是将交流电压u.变换成单方向脉动的直流Uz。

整流电路主要有半波整流、全波整流方式。

以单相桥式整流电路为例，U=0.9u。

每只二极管所承受的最大反向1 0.45u电压uey=、2u,，平均电流/ouv)=之 R R对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC=(3～5)T/2，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。

(2)器件选择①变压器将220V交流电压变成整流电路所需要的电压u。

②整流电路将交流电压u：转换成单方向脉动的直流U2，有半波整流、全波整流，可以利用整流二极管构成整流桥堆来实现。

此题建议用二极管搭建全波整流电路实现。

③滤波电路将脉动直流电压Uz滤除纹波，变成纹波较小的U，有RC滤波电路、LC滤波电路等。

此题建议采用大电容滤波。

④稳压器常用集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。

下面分别介绍其典型应用及选择原则。

固定式三端稳压器的常见产品有：78XX系列稳压器输出固定的正电压，如7805输出为+5V；79XX系列稳压器输出固定的负电压，如7905输出为-5V。

信号发生器课程设计报告HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称：函数信号发生器的设计二、内容摘要：函数信号发生器作为一种常用的信号源,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,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。

三、设计目的：1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。

2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。

3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。

4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。

5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。

四、设计内容及要求：1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分（1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

（2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

《模拟电子技术基础》课程设计报告题目低频信号发生器班级XX XXXX姓名XXXX学号20121192XXXX成绩日期 16低频信号发生器一、课题名称与技术要求1设计能产生正弦波，矩形波（占空比可调）和锯齿波等多种信号的函数信号发生器。

2主要技术指标和要求a输出信号的工作频率范围10Hz～10KHz，连续可调b输出各种信号波形幅值0～10V，连续可调二、内容摘要信号产生电路有正弦波和非正弦波振荡电路两种形式。

正弦波振荡电路是由正反馈网络和放大电路组成。

常见的有RC正弦波振荡电路和LC正弦波振荡电路。

非正弦信号产生电路主要有方波、矩形波、三角波和锯齿波等信号发生电路。

矩形波发生电路由一个可调占空比的迟滞电压比较器组成。

方波是占空比为50%的矩形波的一种特殊形式。

锯齿波发生电路由一个同相输入迟滞比较器和一个可调占空比的积分电路组成。

三角波又是占空比为50%的锯齿波的特殊形式。

对于正弦波产生电路，关键就是熟悉选频网络的选频特性。

对于非正弦产生电路，关键是要明确放大电路引入的是正反馈，因为只有正反馈才能使电路产生振荡。

本方案采用RC正弦波振荡电路，迟滞电压比较器和RC积分电路。

将这三个电路连接在一起，会依次产生正弦波、方波和三角波。

由于矩形波积分后不能产生锯齿波，上述方案不能实现，所以单独设计一个矩形波产生电路。

由于矩形波与方波的不同之处在于矩形波的高电平持续时间与低电平持续时间不相等，可以在方波产生电路中设法使电容的充放电时间不相等来实现，即利用二极管的单向导电性实现，这就是一个可调占空比的矩形波发生电路。

三、总体设计方案论证及选择（1）RC正弦波振荡电路产生正弦波，作为输入信号，通过迟滞电压比较器产生方波，再作为输入信号，通过积分电路产生三角波。

原理图如下：正弦波方波三角波1.正弦波产生电路a电路图如下：b. 分析上图是RC串并联正弦波振荡电路，又称文氏桥。

反馈网络和选频网络由RC串并联网络组成，同时加入了一个C007芯片作为放大电路。

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技在此处键入公式。

术知识，运用AD软件设计并制作一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源1.2 整机实现的基本原理及框图1.电源电路组成由变压器—整流电路—滤波电路—滤波电路—稳压电路组成。

变压器将220V 电源降压至双15V，经整流电路变换成单方向脉冲直流电压，此电源使用四个整流二极管组成全波整流桥电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压u1。

因此，u1=nu i（n 为变压器的变比）。

整流电路的作用是将交流电压山变换成单方向脉动的直流U2。

整流电路主要有半波整流、全波整流方式。

以单相桥式整流电路为例，U2=0.9u1。

每只二极管所承受的最大反向电压u RN= √2u1，平均电流I D(A V),=12I R=0.45U1R对于RC 滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC= (3~5）T/2，T 为50Hz 交流电压的周期，即20ms。

此电源使用大电容滤波，稳压电路，正电压部分由三端稳压器7812输出固定的正12V电压，负电压部分由三端稳压器7912输出固定-12V电压。

并联两颗LED灯分别指示正负电压。

2．该函数发生器由运放构成电压比较器出方波信号，方波信号经过积分器变为三角波输出。

2 硬件电路设计硬件电路设计使用Altium Designer 8.3设计PCB，画好NE5532P,7812及7912的原理图和封装后，按照电路图画好原理图后生成PCB图。

合理摆放好各器件后设置规则：各焊盘大小按实际情况设置为了更容易的进行打孔操作，设置偏大一些，正负12V电源线路宽度首选尺寸1.2mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm，GND线路宽度首选尺寸1mm，最小宽度1mm，最大宽度1.5mm，其他线路首选尺寸0.6mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm。

0703030223信号发⽣器（⽅波）正⽂信号发⽣器（⽅波）1 绪论1.1 设计背景数字信号处理器，也称DSP芯⽚，是针对数字信号处理需要⽽设计的⼀种具有特殊结构的微处理器，它是现代电⼦技术、相结合的产物。

⼀门主流技术，随着信息处理技术的飞速发展，计算机技术和数字信号处理技术数字信号处理技术逐渐发展成为它在电⼦信息、通信、软件⽆线电、⾃动控制、仪表技术、信息家电等⾼科技领域得到了越来越⼴泛的应⽤。

数字信号处理由于运算速度快，具有可编程特性和接⼝灵活的特点，使得它在许多电⼦产品的研制、开发和应⽤中，发挥着重要的作⽤。

采⽤DSP芯⽚来实现数字信号处理系统是当前发展的趋势。

1.2设计⽬的1．通过课程设计加深对DSP软件有关知识的学习与应⽤。

2．学习汇编语⾔并能熟练掌握与应⽤。

3．了解定时中断原理。

1.3设计任务1. 设计⼀个信号发⽣器（⽅波）。

2. 在XF引脚上输出任意频率的⽅波。

2 设计原理及分析2.1设计原理作为本设计的核⼼器件，DSP芯⽚的运算能⼒要求⽐较⾼，同时⼜存在运算过程中⼤量数据交换的特点。

⽅波信号发⽣器是信号中最常见的⼀种，它能输出⼀个幅度可调、频率可调的⽅波信号，在科学研究及⽣产实践中均有着⼴泛应⽤。

⽬前，常⽤的信号发⽣器绝⼤部分是由模拟电路构成的，当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，⽽且体积⼤和功耗都很⼤，⽽由数字电路构成的低频信号发⽣器，虽然其低频性能好但体积较⼤，价格较贵，⽽本⽂借助DSP运算速度⾼，系统集成度强的优势设计的这种信号发⽣器，⽐以前的数字式信号发⽣器具有速度更快，且实现更加简便。

这⾥说明⼀下使⽤TI公司的DSP芯⽚TMS320C5502（以下简称5502）来产⽣⽅波信号的原理：由于产⽣⼀个⽅波信号需要有⼀个适合的定时器来重复产⽣⼀个与⽅波周期相同的计数周期，并⽤⼀个⽐较寄存器来保持调制值，因此，⽐较寄存器的值应不断与定时寄存器的值相⽐较，这样，当两个值相匹配时，就会在响应的输出上产⽣⼀个转换（从低到⾼或从⾼到低），从⽽产⽣输出脉冲，输出的开启（或关闭）时间与被调制的数值成正⽐，因此，改变调制数值，相关引脚上输出的脉冲信号的宽度也将随之改变。

模拟电子技术 课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握模拟电子技术基本概念，如放大器、滤波器等；2. 了解常用模拟电路的组成、工作原理及其应用；3. 理解并掌握模拟电路参数的计算与调整方法。

技能目标：1. 能够分析并设计简单的模拟电路；2. 学会使用示波器、信号发生器等实验设备进行模拟电路测试；3. 能够运用Multisim等软件进行模拟电路仿真。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对模拟电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 增强学生的工程意识，认识到模拟电子技术在工程实践中的应用价值。

课程性质分析：本课程为高中年级电子技术课程，旨在让学生了解并掌握模拟电子技术的基本知识，培养学生实际操作能力。

学生特点分析：高中年级学生具备一定的物理基础和数学基础，思维活跃，对新技术和新知识有强烈的好奇心。

教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用项目式教学，培养学生的团队协作能力和工程意识；3. 针对不同学生的学习特点，实施个性化教学，提高教学质量。

二、教学内容1. 基本概念：放大器、滤波器、振荡器、调制与解调等；教材章节：第一章 模拟电子技术基本概念2. 常用模拟电路：运算放大器电路、反馈电路、滤波电路、振荡电路等；教材章节：第二章 常用模拟电路及其应用3. 模拟电路参数计算与调整：放大器增益、频率响应、滤波器截止频率等；教材章节：第三章 模拟电路参数计算与调整4. 实验与仿真：使用实验设备进行模拟电路搭建、测试；利用Multisim软件进行模拟电路仿真；教材章节：第四章 实验与仿真5. 项目实践：设计并实现一个小型的模拟信号处理系统；教材章节：第五章 项目实践教学安排与进度：1. 第一周：介绍模拟电子技术基本概念，学习放大器、滤波器等基本电路；2. 第二周：学习常用模拟电路及其应用，进行实验设备使用培训；3. 第三周：深入学习模拟电路参数计算与调整方法，开展实验与仿真教学；4. 第四周：进行项目实践，分组设计并实现模拟信号处理系统；5. 第五周：项目展示与评价，总结课程学习成果。

信号发⽣器课程设计完整版多功能信号发⽣器摘要随着EDA技术以及⼤规模集成电路技术的迅猛发展，波形发⽣器的各⽅⾯性能指标都达到了⼀个新的⽔平。

Altera,Xilinx,AMD 等公司都推出了⽐较好的CPLD和FPGA产品，并为这些产品的设计配备了设计、下载软件，这些软件除了⽀持图形⽅式设计数字系统外，还⽀持设计多种数字系统的语⾔，使数字系统设计起来更加容易。

SOPC-NIOS EDA/SOPC实验开发系统是根据现代电⼦发展的⽅向，集EDA和SOPC系统开发为⼀体的综合性实验开发系统，除了满⾜⾼校专、本科⽣和研究⽣的SOPC 教学实验开发之外，也是电⼦设计和电⼦项⽬开发的理想⼯具。

整个开发系统由核⼼板SOPC-NIOSII-EP2C35、SOPC开发平台和扩展板构成，根据⽤户不同的需求配置成不同的开发系统。

采⽤CPLD/FPGA器件在QuartuesII 设计环境中⽤VHDL语⾔完成的波形发⽣器具有频率稳定性⾼，可靠性⾼，输出波形稳定等特点。

本⽂介绍了基于EDA技术的波形发⽣器的研究与设计。

在本课程设计中使⽤Altera公司的EP2C35系列的FPGA芯⽚，利⽤SOPC-NIOSII-EP2C35开发板⾼速AD/DA转换模块等资源，运⽤LPM-ROM制定的⽅法设计的波形发⽣器，利⽤4×4键盘阵列实现了正弦波，⽅波，三⾓波，以及锯齿波四种波形的输出及频率和幅度的控制，并利⽤液晶显⽰模块实现信号频率、波形和幅度的显⽰，经过实际下载到FPGA实验板上，设计要求已经完全实现。

关键字：FPGA；VHDL；EDA；QUARUS2；多功能信号发⽣器⽬录1.摘要-----------------------------------------------------------12.多功能发⽣器设计⽬的与设计的意义-------------------------------3 2.1多功能发⽣器设计⽬的---------------------------------------32.2多功能发⽣器设计的意义-------------------------------------33.多功能发⽣器课程设计的内容及相关要求---------------------------34多功能发⽣器设计的⽅案以及相关原理-----------------------------44.1. 多功能发⽣器设计的原理框图-------------------------------44.2 多功能信号发⽣器的实现的⽅案------------------------------44.21 频率产⽣模块------------------------------------------44.22 键盘控制模块------------------------------------------54.23 波形控制模块------------------------------------------64.24 16*16点阵显⽰模块和数码管显⽰模块--------------------74.25 ⽤LPM-ROM制定的波形数据的⽂件模块--------------------75.多功能发⽣器的仿真结果及波形------------------------------------86 多功能发⽣器设计的⼼得体会--------------------------------------87. 多功能发⽣器设计的参考⽂献-------------------------------------98.附录-----------------------------------------------------------10 附录A 多功能发⽣器的原理总框图-------------------------------10附录B 各个模块的相关程序-------------------------------------12B.1 频率控制模块的程序----------------------------------12B.2 键盘控制模块程序------------------------------------15B.3 波形控制模块程序------------------------------------18B.4 16*16点阵与数码管显⽰模块--------------------------20B.5 波形数据⽂件程序------------------------------------262.多功能发⽣器设计⽬的与设计的意义2.1 设计⽬的（1）掌握⽅波—三⾓波——正弦波函多功能发⽣器的原理及设计⽅法。