多用信号发生器的设计

多功能信号发生器的设计总结与反思多功能信号发生器是一种可以生成不同类型信号的设备，常用于电子实验、测试和调试等领域。

设计总结与反思可以从以下几个方面展开：
1. 功能需求：在设计多功能信号发生器之前，需要明确用户的
需求和使用场景，并确定所需的基本功能和附加功能。

设计人员应尽可能满足用户的需求，同时避免过度设计，提高产品的实用性和易用性。

2. 参数选择：选择合适的参数范围对于多功能信号发生器至关
重要，如频率范围、幅度范围、波形类型等。

设计人员需要进行充分的调研和比较，确保选择的参数能够满足绝大多数用户的需求，并具有一定的扩展性。

3. 界面设计：多功能信号发生器通常具有复杂的参数设置和操
作方式，在界面设计上需要简洁直观且易于理解。

考虑到用户体验，设计人员应注重交互设计，提供清晰的操作指导和友好的用户界面。

4. 精度和稳定性：多功能信号发生器的精度和稳定性对于实验
和测试的准确性和可靠性至关重要。

设计人员应注重信号的输出精度、频率稳定性、幅度稳定性等核心参数的优化和校准，确保信号输出的精确度和一致性。

5. 反馈机制：在多功能信号发生器中加入反馈机制可以提供实
时的参数监测和显示，方便用户进行调节和校准。

设计人员应考虑添加合适的传感器和显示装置，以提供实时的反馈信息，帮助用户更好
地掌握和使用设备。

通过对多功能信号发生器设计过程的总结与反思，设计人员可以不断改进产品的性能和用户体验，并满足不同用户的需求。

同时，加强与用户的交流和反馈也是不断优化和完善产品的重要途径。

《电子技术课程设计》题目：多功能信号发生器院系：电子信息工程专业：xxxxxxxx班级：xxxxxx学号：xxxxxxxx姓名：xxx指导教师：xxx时间：xxxx-xx-xx电子电路设计——多功能信号发生器目录一..课程设计的目的二课程设计任务书(包括技术指标要求)三时间进度安排(10周~15周)a.方案选择及电路工作原理；b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真；c.安装、调试并解决遇到的问题；d.电路性能指标测试；e.写出课程设计报告书；四、总体方案五、电路设计(1)8038原理, LM318原理,(2)性能\特点及引脚(3)电路设计,要说明原理(4)振动频率及参数计算六电路调试要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试七收获和体会一、课程设计的目的通过对多功能信号发生器的电路设计，掌握信号发生器的设计方法和测试技术，了解了8038的工作原理和应用，其内部组成原理，设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力，积累一定的操作经验。

在对电路焊接的途中，对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。

这种集成电路适用方便，调试简单，性能稳定，不仅能产生正弦波，还可以同时产生三角波和方波。

它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。

不仅如此，它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6／℃;正弦波输出失真度小于1％,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。

因此，多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。

二、课程设计任务书(包括技术指标要求)任务：设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。

要求：1．输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。

2．输出幅度为5V的单脉冲信号。

3．输出正弦波幅度V o= 0~5V可调，波形的非线性失真系数γ≤5％。

信号发生器设计二、设计目的：掌握方波-三角波-正弦波的设计方法和调试技术。

三、设计内容与要求①RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

②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。

③三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

④多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

四、设计方案①RC桥式正弦波产生电路常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。

它的起振条件为：。

它的振荡频率为：。

②矩形波电路如下图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。

RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。

矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此U0是占空比为1/2的矩形波。

③三角波电路将方波发生电路中的RC充、放电回路用积分运算电路来取代，滞回比较器和积分电路的输出互为另一个电路的输入，如下图所示。

其虚线左边为同相输入滞回比较器，右边为积分运算电路。

滞回比较器输出为方波，经积分运算电路后变换为三角波。

振荡频率为调节电路中R1、R2、R3的阻值和C的容量，可以改变振荡频率。

而调节R1和R2的阻值，可以改变三角波的幅值。

④多用信号源产生电路方波-三角波:三角波-正弦波：五、电路图及仿真①RC桥式正弦波产生电路（300Hz）仿真结果：(1KHz)仿真结果：（10KHz）仿真结果：②矩形波电路仿真结果：③三角波电路仿真结果：④多用信号源产生电路仿真结果：六、元件参数序号名称规格备注R1、R3 电阻 5.1K 1/8WR2、R5、R11 电阻10K 1/8WR4、R7、R8 电阻510 1/8W R6 电阻1K 1/8W R9、R10 电阻 6.8K 1/8WRW1、RW2 电位器10K 实验后台RW3 电位器510U1、U2 运放uA741T1、T2 三极管9013 β=120 C1 电容104C2 电解电容47Uf/25V七、实验结果1、方波-三角波发生电路＋－⊥U1 U2 R1 R2 √7 7 0 0 √ 4 4 0 0√ 2 3 5.54K 9.91K3、6 10.33K3 6 5.55K6 2 1.49K频率范围幅值UO1 6.3K 12.1VUO2 / 9.15V2、差动放大器VC1 VC2 Ve1 Ve28.22V 8.01V -0.58V -0.59VUi3正弦信号 1K、0.5Vp-p Uo3=9.2V( Vp-p)八、收获与体会1、熟悉了multilism10仿真软件，能有效使用与操作；2、对信号发生器的设计是我对RC桥式正弦波电路、矩形波电路、三角波电路有了更深的印象；3、对电路调试等有了更进一步的认识；4、对焊接等实际动手能力有所提高；5、认识到设计的困难，认识到耐心、坚持、细心的重要性，对今后的学习生活有很大帮助。

毕业综合实践成果名称：多功能信号发生器设计届别： 2015届二级学院（部）：物流技术学院专业名称：计算机控制班级名称： S314112学生姓名：**学生学号： 31指导教师：付锐目录1、概述 ......................................................1.1 信号发生器现状 .......................................1.2 单片机在波形发生器中的应用 ............................2、系统总体方案及硬件设计 ...................................2.1 系统分析 ..................................................2.2 总体方案设计……………………………2.2.1系统总体结构框图设计 .....................................2.3 总体硬件设计 ..............................................2.4系统各模块设计 .............................................2.4.1 资源分配 ................................................2.4.2显示器接口设计 ...........................................2.4.3 复位与时钟电路设计 ......................................2.4.4 按键中断电路设计 .......................................2.4.5 D/A转换电路设计 ........................................3、软件设计 ....................................................3.1软件总体设计 ..............................................3.2 软件功能设计 .............................................3.2.1系统初始化程序设计 ......................................3.2.2 按键检测及中断处理程序 .................................3.2.3 液晶显示程序 ...........................................3.2.4 正弦波发生程序设计 .....................................3.2.5方波产生程序 ............................................3.2.6三角波产生程序 ..........................................3.2.7梯形波产生程序 ..........................................4、实验仿真 ..................................................4.1 protues软件仿真步骤 .....................................4.2 仿真结果 .................................................4.3仿真结论 ..................................................5、课程设计体会 ..............................................参考文献 ........................................................附1：源程序代码 ...............................................附2：系统原理图 ...............................................[摘要]本设计采用基于AT89S52的单片机最小系统为核心，成功产生出幅值和频率都可调的正弦波、梯形波、方波、三角波等波形。

多用信号发生器课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握信号发生器的基本原理、使用方法和应用场景。

通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：–了解信号发生器的基本原理和结构；–掌握信号发生器的操作方法和使用技巧；–理解信号发生器在不同领域的应用。

2.技能目标：–能够正确使用信号发生器进行实验和测试；–能够根据实验需求选择合适的信号发生器参数；–能够对信号发生器进行简单的故障排除和维护。

3.情感态度价值观目标：–培养学生的实验操作能力和团队合作精神；–增强学生对电子技术的兴趣和好奇心；–培养学生对科学实验的严谨态度和安全意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.信号发生器的基本原理和结构：介绍信号发生器的工作原理、组成部分及其功能。

2.信号发生器的操作方法和使用技巧：讲解如何正确操作信号发生器，包括仪器的启动、设置、调节等步骤。

3.信号发生器在不同领域的应用：介绍信号发生器在通信、电子工程、物理实验等领域的具体应用。

4.实验操作和技能训练：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作信号发生器，进行实际应用和技能训练。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：教师讲解信号发生器的基本原理、结构和操作方法。

2.讨论法：学生进行小组讨论，分享对信号发生器应用的理解和经验。

3.案例分析法：分析具体的信号发生器应用案例，让学生了解信号发生器在不同领域的实际应用。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作信号发生器，提高实验操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用合适的信号发生器教材，为学生提供理论学习的参考。

2.参考书：提供相关的电子技术书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解信号发生器的原理和操作。

4.实验设备：准备足够的信号发生器设备，确保每个学生都能在实验环节亲自动手操作。

多功能信号发生器的设计目录一.实验总体思路 (2)二.总体方案设计 (2)1.方案一 (2)2.方案二 (2)3.两种方案对比 (2)三.主要元器件介绍 (2)1.STC89C51单片机 (2)2. DAC0832 DA转换芯片 (3)3. AD9851芯片 (4)(1)AD9851芯片介绍 (5)（2）AD9851模块介绍 (5)四.实验内容 (6)1.方案一：利用DAC0832转换芯片 (6)（1）硬件设计 (6)a.电路说明 (6)b.幅值可调实现 (6)（2）软件设计 (6)(1)程序原理 (6)(2)程序内容 (7)（3）实验结果 (12)（4）实验中发现的问题及解决方案 (13)(1)给LM358的供电方式 (13)(2)频率误差较大 (15)2.方案二：利用AD9851 芯片 (16)（1）硬件设计框图 (16)（2）软件设计 (17)a.程序原理 (17)b.程序内容 (18)（3）实验结果 (20)（4）实验中发现的问题及解决方案 (21)五.心得体会 (21)一．实验总体思路本实验基于51单片机的最小控制系统，通过控制外围与其相连的芯片来生成方波，正弦波，三角波，锯齿波四种波形，经过对外围控制信号的处理实现改变波形的形状，频率，幅度以及占空比等多种功能。

二．实验方案设计1.方案一：先对正弦波、三角波、方波信号采样，将这些采样信号以数字量的形式存放在单片机中。

通过单片机对按键信号的处理，改变波形的形状，频率，占空比，然后通过DA转换芯片转换成对应波形的模拟量输出，其中可通过可变电阻改变VREF的值来调整幅度。

2.方案二：用单片机控制AD9851模块输出高频波形，通过按键的控制可以精确改变波形的频率。

3.两种方案对比：方案一软硬件结合，硬件成本低，软件起点低，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。

但是生成的波形频率较低，且与理论值有较大的误差，不容易对频率进行精确的调控。

方案二可以生成高达30MHz的正弦波，并且能够精确到1HZ，可以对频率进行精确的调控。

目录0引言 (2)1设计意义 (3)2设计说明 (4)2.1设计任务 (4)2.1.1设计要求 (4)2.1.2 设计目的： (4)3设计过程 (5)3.1系统顶层框图 (5)3.1.1信号发生器结构图 (5)3.1.2信号发生器的内部构成 (5)3.1.3系统流程图 (6)3.2设计步骤 (6)3.3系统设计 (7)4代码及仿真结果 (8)4.1各个模块的实现 (8)4.2顶层模块 (16)5小结及体会 (19)6参考文献 (20)0 引言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。

它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波等，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。

在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的信号发生器。

本设计采用FPGA来设计制作多功能信号发生器。

该信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等波形。

本次课设要求设计一个函数信号发生器。

它能产生四种波形：正弦波、方波、三角波、锯齿波。

同时能在不同的频率下显示。

这次设计主要是练习了分频电路的设计，ROM的设计，计数器的设计、选择电路的设计和数码显示的设计。

加强了对when语句，if语句等语句的理解。

拓展了对VHDL语言的应用。

平时练习与考试都是设计一个简单的电路，本次课设综合了好几个电路的设计。

同时我也增强了对分模块设计电路的应用。

对我以后的电路设计生涯都是有所帮助的！函数信号发生器是应用了VHDL语言，通过数模转换来显示波形，实现了数模转换的应用。

在工作中，我们常常会用到信号发生器，它是使用频度很高的电子仪器。

信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。

按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。

多功能信号发生器课程设计一、设计目的本课程设计旨在通过实际操作，让学生掌握信号发生器的设计、制作和调试方法，培养其动手能力、分析问题和解决问题的能力，并巩固和扩展理论知识。

二、设计任务与要求本设计主要实现以下功能：1. 能够产生正弦波、矩形波、三角波和锯齿波；2. 每种波形频率可在一定范围内调节；3. 矩形波占空比可在一定范围内调节；4. 输出电压满足要求（矩形波U P-P ≤12V，三角波U P-P ≤12V，正弦波U P-P ≥1V）；5. 具有数码管显示功能，实时显示输出频率。

三、设计方案与步骤1. 设计方案采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）实现信号发生器功能。

FPGA是一种高度灵活的集成电路芯片，可通过编程实现各种数字电路功能。

本设计将利用Quartus II软件平台，采用Verilog HDL语言编写逻辑电路，并结合外围硬件电路实现多功能信号发生器。

2. 设计步骤（1）硬件设计a. 电源电路：为FPGA及其他外围电路提供稳定的工作电压。

b. 时钟电路：为FPGA提供时钟信号，以确保数字电路的正常运行。

c. 存储电路：存储波形数据和频率数据等信息。

d. 显示电路：与数码管驱动电路配合，实现输出波形的实时显示。

e. 波形产生电路：根据控制信号生成不同种类的波形信号。

f. 调节电路：实现对波形频率和矩形波占空比的调节。

（2）软件设计a. 编写Verilog HDL程序，实现FPGA逻辑功能。

程序应包括波形选择、频率控制、波形生成、调节控制等功能模块。

b. 通过Quartus II软件平台进行逻辑综合和布局布线，生成可下载到FPGA的配置文件。

（3）系统调试与优化a. 将配置文件下载到FPGA芯片中，进行系统调试。

b. 根据调试结果，对硬件电路和软件程序进行优化，确保系统的稳定性和性能。

c. 对输出电压、频率范围、矩形波占空比等指标进行测试，确保满足设计要求。

d. 对数码管显示的正确性进行测试，确保实时显示功能正常。

多用信号发生器设计信号发生器在动态测试领域有重要的作用。

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。

函数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。

函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。

本设计应用晶体管、运放IC等通用器件制作了简单易行的一套信号发生器电路，可以正确输出三角波、方波和正弦波等波形。

设计中在原有方波，三角波和正弦波的电路基础上增加一级放大器，以实现输出电压的可调和，输出阻抗为50Ω。

试验结果显示，通过调试可以正确显示所需要的波形，并利用仿真软件Maltose画出电路图，做出PCB布线图。

结果显示，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者又互相影响。

最后简单介绍了以ICMAX038集成芯片为核心采用MCU微处理器控制程控继电器和数字电位器设计的多功能信号发生器。

该发生器能够输出方波、正弦波和三角波并能实现频段选择和频段内频率微调，同时还可以作为频率计测频率。

函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生1Hz-20MHz的波形。

波形选择由单片机完成，输出或输入频率经74HC390分频后，由单片机完成自动频率检测显示。

该信号发生器克服了上述信号发生器的不足。

第1章绪论1.1课题背景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。

函数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。

例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。

1 绪论简易多功能信号发生器是信号发生器的一种，在生产实践和科研领域中有着广泛的应使用。

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，都需要有信号源，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，使用其他仪器观察、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、应使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,方波和锯齿波等,因而广泛使用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

在本设计中它能够产生多种波形，如正弦波,三角波,方波和锯齿波等，并能实现对各种波频率和幅度的改变。

正因为其在生活中应使用的重要性，人们它做了大量的研究，总结出了许多实现方式。

可以基于FPGA 、VHDL、单片机、DOS 技能、数字电路等多种方法实现。

本设计是采使用VHDL来实现的简易多功能信号发生器。

它能产生正弦波,三角波,方波和锯齿波。

且对各种波形的要求如下：（1）根据按键选择不同的波形（实现正弦波,三角波,方波和锯齿波）；（2）各波形的频率范围为100Hz-20KHz；（3）各波形频率可调（通过按键控制频率的变化，步进值为500Hz）；（4）使使用LED数码管实时显示输出信号波形的频率值；（5）使用按键控制实现输出信号的幅度调节（幅度调节为2.5V和5V）。

2 EDA技术介绍2.1EDA介绍EDA是电子设计自动化（Electronic Design AutoMation）缩写。

EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（ Hardware Description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。

硬件描述语言HDL 是相对于一般的计算机软件语言，如：C、PASCAL而言的。

HDL语言使使用与设计硬件电子系统的计算机语言，它能描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式。