函数信号发生器的设计与制作.

函数信号发生器的设计与制作实验任务与要求①要求所设计的函数信号发生器能产生方波、三角波、正弦波②要求该函数信号发生器能够实现频率可调实验目的：1: 进一步巩固简熟悉易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；2：学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力；3：学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素实验方案采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波再通过积分电路将矩形波转变为三角波再经积分网络转变为正弦波555定时器芯片工作原理,功能及应用555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。

该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

一、555定时器555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。

TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

555定时器的电路如图9-28所示。

它由三个阻值为5k?的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

555定时器原理图分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。

如5端悬空（也可对地接上0.01uF 左右的滤波电容），则比较器C1的参考电压为2 Vcc 3 ，加在同相端；C2的参考电压为Vcc3 ，加在反相端。

u11是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；u12是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。

￣RD 是直接复位输入端。

当￣RD 为低电平时，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出端u0为低电平。

u11和u12分别为6端和2端的输入电压。

当u11>2 Vcc 3 ，u12>Vcc3 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出端u0为低电平。

《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术知识，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信号，且频率可调，并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。

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。

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，u 1=nui(n为变压器的变比）。

整流电路的作用是将交流电压u1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URM =√2u1，平均电流I D(av)=12IR=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。

2 硬件电路设计这是直流电源电路的原理图，由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。

通过变压把电网 220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压，4个二极管的作用是整流，电容起滤波的作用，再经过7812跟7912进行稳压，2个LED灯起指示作用。

这部分采用运放构成电压比较器出方波信号这部分采用运放构成积分器将方波变为三角波输出3 制作与调试过程根据要求画出实验电路的原理图，根据测量元器件来确定孔径的大小，元器件管脚间的距离以及元器件的大小，导入PCB后改好规则，布好局后连线，布局时要留出一定位置来放变压器，放置姓名学号，这样制版的第一步就做好了。

函数信号发生器的设计函数信号发生器是一种电子测试仪器，用于产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。

本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。

一、设计原理函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理，即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。

振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。

其中，放大器负责放大电信号，反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端，形成正反馈，使电路产生自激振荡，滤波电路则用于滤除杂波和谐波，保证输出信号的纯度和稳定性。

函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号，这是通过改变振荡电路的参数来实现的。

例如，正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节，方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现，三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。

二、实现方法函数信号发生器的实现方法有多种，其中比较常见的是基于集成电路的设计和基于模拟电路的设计。

下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。

1. 基于集成电路的设计基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单，只需要选用合适的集成电路，如NE555、CD4046等，然后按照电路图连接即可。

具体步骤如下：（1）选择合适的集成电路。

NE555是一种常用的定时器集成电路，可以产生正弦波、方波和三角波等信号；CD4046是一种锁相环集成电路，可以产生锯齿波信号。

（2）按照电路图连接。

根据所选集成电路的电路图，连接电容、电阻、电感等元器件，形成振荡电路。

同时，根据需要添加反馈电路和滤波电路，以保证输出信号的稳定性和纯度。

（3）调节参数。

根据需要调节电容、电阻等参数，以改变输出信号的频率和幅度。

同时，根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数，以改变输出信号的波形和稳定性。

（4）测试验证。

连接示波器或万用表，对输出信号进行测试和验证，以确保输出信号符合要求。

摘要信号发生器是科研、教学实验及各种电子测量技术中很重要的一种信号源，随着科学技术的迅速发展，对信号源的要求也越来越高，要求信号源的频率稳定度、准确度及分辨率要高、以适应各种高精度的测量，为了满足这种高的要求，各国都在研制一些频率合成信号源，这种信号源一般都是由一个高稳定度和高准确度的标准参考频率源，采用锁相技术产生千百万个具有同一稳定度和准确度的频率信号源，为了达到高的分辨率往往要采用多个锁相环和小数分频技术，因此使电路复杂、设备体积圈套、成本较高，传统的频率合成器由于采用倍频、分频、混频和滤波环节，使频率合成技术（DDS），与传统的频率合成技术相比，DDS具有频率分辨率高、频率转变速度快、输出相位连续、相位噪声低、可编程和全数字化、便于集成等突出优点、成为现代频率合成技术中的佼佼者，得到越来越广泛的应用，成为众多电子系统中不可缺少的组成部分。

本文介绍一种以AT89S52、AD9850和8279为核心器件的DDS正弦信号发生器。

AD9850是一款专业极的正弦信号产生器件。

它的特点正如上文所述的，电路整体结构简单，输出信号波形好，控制简单，而且易于实现程控。

AT89S52和8279将在正文部分仔细的说明。

本次因为是毕业设计，我也首次采用12864LCD作显示器件。

采用12864作显示器件的好处是可以显示汉字。

关键词：单片机，电压A/D转换，C语言Title Function signal generator’s design and Realization AbstractSignal generator is a research, teaching experiments and a variety of electronic measurement technology is very important as a signal source, with the rapid development of science and technology, demands on the signal source more and more require the signal source frequency stability, higher accuracy and resolution to suit a variety of high-precision measurements, in order to meet this high demand, all countries in the development of a number of frequency synthesized signal source, such sources are normally a high stability and high accuracy degree of standard reference frequency source, using phase-locked with the same technologies used to produce millions of a degree of stability and accurate frequency signal source, in order to achieve high resolution and often using multiple phase-locked loop fractional-N technology, divider, mixer and filter links, so that frequency synthesis (DDS), and compared to the conventional frequency synthesis, DDS has a frequency resolution high frequency changes in speed, the output phase continuous, low phase noise, programmable and fully digital, easy integration and other advantages, become a modern leader in synthesizer technology, get more and more widely used, a large number of electronic systems an indispensable component.This article describes a kind of AT89S52, AD9850 and 8279 as the core component of the DDS sine wave generator. AD9850 is a highly professional sine signal generation device. It features, as described above, the circuit structure is simple, the output signal waveform is good, control is simple and easy to implement program-controlled. AT89S52 and 8279 will be detailed in the body of the note.This is because a graduation project, I was first introduced 12864LCD for display devices. 12864 for use of the benefits of display device can display Chinese characters.Keywords：DDS, MCU, AD9850, LCD, C language目录1. 前言 (1)1.1 本课题的研究现状 (1)1.2 选题目的及意义 (2)1.3 发展函数信号发生器的意义 (3)2. 函数发生器系统设计 (5)2.1 设计方案的比较 (5)2.2 系统模块设计 (5)2.2.1 控制模块 (6)2.2.2 按键及其显示模块 (6)2.2.3 波形产生模块 (6)2.2.4 D/A转换 (7)2.3 系统总体框图 (9)3. 系统硬件设计 (10)3.1 基本原理 (10)3.2 单片机介绍 (10)3.3 各部分电路原理 (15)3.3.1 DAC0832芯片原理 (15)3.3.2 NE5532介绍 (18)3.3.3 三端稳压集成电路7805概述 (18)3.3.4 应用电路 (19)4. 系统软件设计 (21)4.1 系统软件设计方案 (21)4.2 系统软件流程图 (22)4.3 信号产生程序 (24)4.3.1 正弦波产生 (24)4.3.2 三角波产生 (25)4.3.3 方波产生 (26)4.3.4 锯齿波的产生 (27)5. 调试跟测试结果 (29)5.1 系统功能测试 (29)5.1.1 硬件的调试 (29)5.1.2 软件的调试 (29)5.2 测试的仿真波形 (30)6. 结论 (32)谢辞 (34)参考文献 (35)附录 (36)附录1路原理图 (36)附录2 PCB图 (37)附录3 程序清单 (37)附录3 程序清单 (38)1.前言函数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。

实验1 函数信号发生器的设计与实现姓名：_ _____学号：班内序号：____课题名称：函数信号发生器的设计摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。

三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。

关键词：方波三角波正弦波一、设计任务要求1．基本要求：设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。

(1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。

(2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。

(3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。

(4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。

2.提高要求：(1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。

(2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。

二、设计思路和总体结构框图总体结构框图：设计思路：由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。

将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。

利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。

三、分块电路和总体电路的设计过程1.方波-三角波产生电路电路图：设计过程：①根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求，选择电压转换速率S R合适的运算放大器。

方波要求上升、下降沿小于10us，峰峰值为12V。

函数信号发生器的设计、与装配实习一．设计制作要求：掌握方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法与测试技术。

学会由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。

掌握安装、焊接与调试电路的技能。

掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。

二．方波一三角波一正弦波函数发生器设计要求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。

其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。

本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波一三角波一正弦波函数信号发生器的设计与制作方法。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种：1：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。

2：先产生三角波一方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。

33：本次电路设计，则采用的图1函数发生器组成框图是先产生方波一三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。

此钟方法的电路组成框图。

如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。

为了使大家能较快地进入设计与制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理：所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V，并判REF断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。

在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。

一、单门限电压比较器所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。

如果比较器的输入信号从运放的同相端输入，则称为：同相输入单门限电压比较器。

如果比较器的输入信号从运放的反相端输入，则称为：反相输入单门限电压比较器它们的基本电路结构相同，如图2a所示，不同的是输入信号的接法。

第一章绪论函数信号发生器本来是一种超低频仪器，不打为所注意，但近几年来，情况发生了极大的变化。

现在函数发生器，不仅可以产生各种各样的数学波形，而且还具有某些专用仪器的能力，如频率合成、扫描、调制（调幅、调频与调相）。

以上这些功能在台式函数发生器与调控函数发生器与程控函数发生器之间权衡选用，前者常被称作“便携式”，后者通常用于自动测试的设备中。

由于函数发生器性能价格比较很好，应用范围日益扩大。

据报道，函数发生器在国外已成为设计人员在工作台上不可缺少的信号源。

所有先进的函数发生器都具有这样或那样的灵活性，由外部电压选择发生器的频率是它的共同点；另一特点是，滞留偏置可调，可按具体实验要求调节输出信号的直流电平。

波形空度比可调。

因而波形形状可变。

许多函数发生器具有可调的起/止相位鉴别器，相位锁定，以及具有触发输入或门控输出的选择，有的发生器还可以借操作人员把伪隨机噪声加到波形上，以使用于噪声环境，也可以把所有产生的信号相位锁定于外接源的相位上。

第二章总体电路方案设计与选择2.1设计要求1.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz～1kHz连续可调。

2.正弦波幅值±10V，失真度小于1.5％。

3.方波幅值±10V。

4.三角波峰峰值20V；各种输出波形幅值均连续可调。

2.2设计的基本方案方案一：由RC桥式电路振荡产生正弦波，再经整形积分产生方波和三角波。

由运算放大器进行设计,如图2-2所示：图2-2函数发生器原理图1采用振荡电路获得正弦波,再由比较器获得方波,最后通过积分电路获得三角波。

方案二：用ICL8038集成函数信号发生器所需信号。

接入外部电路后ICL8038的9、3、2引脚就可分别产生方波、三角波、正弦波，频率调节部分通过其它的引脚接外电路来完成 .然后从ICL8038出来经过选择开关选择所需波形进入LM31D8进行放大和幅度调节，最后从LM31D8出来的波即为频率和幅度可调的方波，三角波和正弦波。

简易函数信号发生器的设计报告设计报告：简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。

在实际的电子实验中，函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域，可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。

本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。

二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器，能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号，并能够调节频率和幅度。

同时，为了提高使用方便性，我们还计划增加一个显示屏，实时显示当前产生的信号波形。

三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路，由振荡器和输出放大器组成。

振荡器产生所需的函数信号波形，输出放大器负责放大振荡器产生的信号。

2.振荡器为了实现多种函数波形的产生，可以采用集成电路作为振荡器。

例如，使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波，使用施密特触发器可以产生方波，使用三角波发生器可以产生三角波。

根据实际需要，设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。

3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。

放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。

4.频率控制为了能够调节信号的频率，可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。

通过调节这些元件的参数，可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率，从而实现频率的调节。

5.幅度控制为了能够调节信号的幅度，可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗，通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。

同时，也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。

四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。

根据功能和性能需求，选择合适的振荡器和放大器电路，并将其组合在一起。

2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。

例如，根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件，并计算所需元件的数值。

3.设计输出放大器电路。

函数信号发生器设计函数信号发生器是一种可以输出各种形式的信号的电子设备，如正弦波、方波、脉冲等。

它通常用于科学研究、电子工程实验、教学以及通信系统的测试和调试等领域。

本文将介绍函数信号发生器的设计原理、关键模块以及一些常见的应用。

一、设计原理1.参考振荡器：参考振荡器是整个函数信号发生器的核心部分，它负责产生一个稳定的基准频率，通常采用石英晶体振荡器作为参考源。

2.频率调节电路：频率调节电路通过改变参考振荡器的频率来控制信号发生器输出的信号频率。

通常采用电压控制振荡器（VCO）或者数字频率合成技术来实现。

3.振幅调节电路：振幅调节电路用于调节信号发生器输出信号的幅值，通常采用放大电路或者可变增益放大器来实现。

4.波形调节电路：波形调节电路用于调节信号发生器输出信号的波形，可以实现正弦波、方波、脉冲等不同形式的信号输出。

二、关键模块设计在函数信号发生器的设计中，有几个关键模块需要特别注意。

1.参考振荡器设计：参考振荡器的设计要求具有高稳定性和低噪声，可以选择石英晶体振荡器或者TCXO（温度补偿石英晶振）作为参考源。

2.频率调节电路设计：频率调节电路的设计要求具有较大的频率范围和较高的分辨率。

可以采用电压控制振荡器（VCO）和锁相环（PLL）等技术来实现。

3.振幅调节电路设计：振幅调节电路的设计要求具有较大的增益范围和较低的失真。

可以选择可变增益放大器和反馈控制技术来实现。

4.波形调节电路设计：波形调节电路的设计要求具有较高的波形质量和波形稳定性。

可以选择滤波电路、比较器和数字信号处理器等技术来实现。

三、常见应用1.信号测试与调试：函数信号发生器可以用于测试和调试各种电子设备和电路，如滤波器、放大器、通信系统等。

通过调节信号的频率、幅值和波形等参数，可以对电路性能进行评估和优化。

2.教学和实验：函数信号发生器可以用于电子教学实验室和科研实验室的教学和研究。

通过实际操作和观测信号的变化，学生和研究人员可以更好地理解和掌握信号处理和调制技术。