简易信号发生器
设计报告
设计： XXX
学号：XXX
目录
1 技术背景—————————————————————————————2
2 各个设计方案及其比较———————————————————————
3 2.1 方案一
2.2 方案二
2.3 方案三
2.4 方案比较及最后采取
3 各方案各单元的设计电路——————————————————————5 3.1 方案一
3.2 方案二
3.3自制稳压电源
4 可能遇到问题及其解决方法—————————————————————7
4.1方案一中可能遇到的问题
4.2方案二中可能遇到的问题
1 技术背景
1.1信号发生器介绍
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。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。
1.2任务及要求
1.2.1任务
设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号，其系统框图如图1所示。
1.2.2基本要求
（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；
（2）输出信号频率在100Hz～100kHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于 10^-3
（3）输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V范围内可调；
（4）输出信号波形无明显失真；
（5）自制稳压电源。
2 各个设计方案及其比较
2.1 方案一
采用ICL8038芯片，ICL8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路，只需要调整外部的相关电容，电阻值就可以产生方波，三角波，正弦波低失真的脉冲信号。在外界温度变化时产生低的频率漂移，工作变化周期宽，占空比可调，具有较高的电平输出范围，容易使用的特点。具有电源电压范围宽，稳定度高，精度高等特点。只需调节外部阻容(RC)值达到改变振荡频率的目的。
2.2 方案二
采用分立运算放大器（单片机产生方波)，然后使用传统的波形转换方法。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。
2.3 方案三
使用ATNEGA16A为核心设计一个dds函数信号发生器,其输出的信号经过LM358放大处理,并在其中安插可变电阻,使其输出信号幅值在一定范围内可调。
2.4 方案比较及最后采取
基于实验要求“采用DDS函数信号放大器制作”，下表是对上述三种方案的比较：
优点缺点实施性
（满10分）
方案一（ICL8038）（1）成本低，只需一个芯片
及少量外部器件；
（2）实施性高，电路简单，
设计方便；
（3）灵敏度高，可以通过调
节外部电路的电阻（即RC），
实现调节频率和幅值；
（4）正弦波失真度低于1%，
有良好的稳定性；
（5）有相当高的电平输出
范围：最高28V；
（6）发生温度变化时，有很
低的频率漂移，最大不超过
50ppm/℃；
（7）失真度满足1‰的基本
要求。
（1）无法精准的调节频率
大小；
（2）产生的频率很低，只能
在0.001Hz～300KHz低失真
波形；
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方案二（分立运算）（1）可以实现快速频率变
换；
（2）具有低相位噪声以
及所有方法中最高的工
作频率；
（3）可以通过调节外部电
路的电阻，实现调节幅值；
（4）通过按键即可调节频
率。
（1）成本高，产生波形需要
通过大量的积分，比较，滤
波等环节，直接导致需要大
量器件；
（2）大量器件的连接造成
电路实施性不高，容易损坏
等缺点；
（3）复杂的电路会导致
体积庞大、成本高，而且
容易产生过多的杂散分
量，难以达到较高的频谱
纯度（失真小于1‰）；
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方案三（1）实施性高，电路简单，
稳定性好；
（2）可以轻易准确的控制
幅值和频率；
（1）单片机使用较为复杂，
易学难精，在设计信号发生
器程序时，难度非常高；
（2）成本很高，DDS芯片很
贵。
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（ATM EGA16 A）（3）产生波形在低频下具有非常高的精度；
（4）可以通过编程控制产生信号，方便快捷，并且拥有很多的功能扩展。
经比较我认为如果只要求做出满足“基本要求”的信号发生器，我建议采用方案二实现！
这里我将采用所有方案分别制作信号发生器，证明是哪种方式最适合制作信号发生器。
3 各方案各单元的设计电路
3.1 方案一
ICL8038的芯片结构图如下：
其中最重要几个引脚如下：
脚1、12（Sine Wave Adjust）：正弦波失真度调节；
脚4、5（Duty Cycle Frequency）：方波的占空比调节、正弦波和三角波的对
称调节；
脚8(FM Sweep)：频率调节；
3.2 方案二
基于分立运算放大器：
