函数波形发生器课程设计报告

摘要（1）纯硬件设计波形发生器：采用运算放大器加分立元件来实现。

（2）实验的目的：能够产生正弦波、方波和三角波 （3）工作原理：主要是通过波形 转换形成三种波形①通过RC 振荡器（文氏电桥振荡器）产生正弦波，在实验的过程当中，可以加入负反馈稳幅支路，以此保证波形不出现明显的失真。

②正弦波通过滞回比较器产生方波；③方波通过一个积分器产生三角波。

即将滞回比较器与一个积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样，经上一级输出的方波经由积分器积分可得到三角波。

（4）模拟方案实现框图正弦波 方波 三角波最终设计成的波形放大器能够对三种波形的幅值、频率进行简单的调节，并且实现相位的可调功能。

关键词：函数波形发生器；RC 桥式正弦波振荡电路；滞回比较器；积分器RC 桥式正弦波 振荡电路滞回比较器积分器Abstract(1) waveform generator: pure hardware design using operational amplifier with discrete component.(2) experimental objective: can produce sine wave, square wave and triangular wave(3) working principle: mainly through waveform transformation form three types of waveformsA through the RC oscillator wien bridge oscillator) generate sine wave, the process of the experiment, add feedback stability of branch, so that doesn't appear obvious distortion of waveform.B sine wave through a hysteresis comparator generate square wave;C square wave generated by an integrator triangle wave. The hysteresis comparator and an integrator head-tail form positive feedback closed-loop system, so that the output of square wave at the next higher level via the integrator integral triangle wave can be obtained.(4) to simulate the implementation schemeSine square wave, triangle waveFinal design into the waveform amplifier to three kinds of waveform amplitude, frequency, simple adjustment, and the implementation phase of the adjustable function.Key words: function waveform generator; RC bridge sine wave oscillator circuit;Hysteresis comparator; integrator目录第一章RC桥式正弦振荡电路 (4)1.1 RC桥式正弦振荡电路的介绍 (4)1.1.1RC桥式正弦振荡电路的应用与原理 (5)第二章滞回比较器............................................................... (6)2．1 滞回比较器 (6)第三章方波和三角波发生器 (7)3.1方波和三角波发生器 (7)3.1.1电路的实现 (8)3.1.1.1 电路软件仿真效果 (9)参考文献 (10)附录 (10)第一章RC桥式正弦振荡电路1.1 RC桥式正弦振荡电路的介绍RC桥式正弦振荡电路如图1所示。

东北石油大学课程设计课程单片机课程设计题目函数波形发生器设计院系电气信息工程学院测控系专业班级测控技术与仪器11—1 学生任建伟学生学号 110601240123 指导教师路敬祎岩2014年 7 月 8日东北石油大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目函数波形发生器设计专业测控技术与仪器任建伟学号 110601240123一、任务设计一款基于AT89C51单片机的函数波形发生器。

二、设计要求要求：利用D/A芯片产生峰峰值为5V的锯齿波、三角波、梯形波、正弦波和方波。

控制功能：使用5个拨动开关进行功能切换。

当K0接高电平时输出锯齿波；当K1接高电平输出梯形波；当K2接高电平输出三角波；K3接高电平输出正弦波；K4接高电平输出方波。

使用的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、74LS138、2764、DAC0832、LM324、拨动开关K0、K1、K2、K3、K4等。

输出波形的验证方法：使用示波器测量输出波形。

三、参考资料[1]志旺，亮。

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模拟电子技术——课程设计报告题目：函数波形发生器专业：应用电子技术班级：应用电子技术（五）班学号： 0906020129姓名：刘洪小组成员：刘洪阙章明日期：2010-6-24目录（信号发生器）1 函数发生器的总方案及原理框图 (1)1.1电路设计原理框图 (1)1.2 电路设计方案设计 (1)2设计的目的及任务 (2)2.1 课程设计的目的 (2)2.2 课程设计的任务 (2)2.3课程设计的要求及技术指标 (2)3 各部分电路设计 (3)3.1总电路图 (3)3.2正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果 (3)3.3 正弦波－方波发生电路的工作原理、仿真及结果 (4)3.4方波－三角波转换电路的工作原理、仿真及结果 (5)3.5电路的参数选择及计算 (5)4 电路的安装与调试 (7)4.1 正弦波发生电路的安装与调试 (7)4.2方波－三角波的安装与调试 (7)4.3总电路的安装与调试 (7)5 电路的实测结果 (8)5.1 正弦波发生电路的实测结果 (8)5.2正弦波－方波转换电路的实测结果 (8)5.3 方波－三角波转换电路的实测结果 (8)5.4 实测电路波形、误差分析及改进方法 (8)5.5 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (8)6 实验总结 (9)7 仪器元件明细清单 (9)8 参考文献 (9)1函数发生器的总方案及原理框图1.1电路设计原理框图正弦波振荡器过零电压比较器积分器图1.1 函数发生器原理框图1.2电路设计方案设计函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成的正弦波——方波——三角波函数发生器的设计方法。

函数发生器课程设计实验报告实验名称：函数发生器课程设计实验目的：1.掌握函数发生器的基本原理和特性；2.熟悉常见函数发生器的操作方法；3.学会使用函数发生器进行实际测量与实验。

实验原理：函数发生器是一种可以产生不同频率和波形的电子仪器，常用于科学研究、电子工程实验和生产测试等。

函数发生器可以通过调节工作模式、频率、幅度和偏移量等参数来产生不同的电信号。

常见的波形包括正弦波、方波、锯齿波和三角波等。

实验器材与仪器：1.函数发生器2.示波器3.电源实验步骤：1.连接函数发生器、示波器和电源，确保电路连接正确并稳定。

2.打开函数发生器，并将频率设置为100Hz，幅度设置为5V。

3.在示波器上观察输出波形，并记录实际测量值。

4.将函数发生器的频率和幅度分别调节为500Hz和10V，重复步骤3。

5.将函数发生器的工作模式切换为方波，重复步骤3。

6.将函数发生器的工作模式切换为锯齿波，重复步骤3。

7.将函数发生器的工作模式切换为三角波，重复步骤3。

实验结果与数据分析：经过实验测量得到的数据如下：1.正弦波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。

2.正弦波频率为500Hz，峰峰值为9.79V。

3.方波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。

4.锯齿波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。

5.三角波频率为100Hz，峰峰值为4.88V。

由实验数据可知，函数发生器能够按照设定参数的要求产生不同频率和波形的电信号。

通过调节频率和幅度等参数，可以控制输出信号的特性，满足实际需求。

同时，通过示波器对输出信号进行测量和观察，可以验证函数发生器的工作状态和输出波形的准确性。

实验总结：本次实验通过对函数发生器的使用，熟悉了其基本原理和操作方法，并能够进行实际测量与实验。

函数发生器作为一种常用的仪器设备，广泛应用于各个领域的科学研究和工程实践中。

掌握函数发生器的使用方法对于今后的学习和工作具有重要的意义。

在实验过程中，需要注意正确连接电路和设备，并确保信号的稳定性和准确性。

淮海工学院课程设计报告书课程名称：电子线路课程设计题目：函数波形发生器系（院）：电子工程学院学期：2010-2011-2专业班级：电科081班姓名：刘婷婷学号：030831125指导老师：胡全斌一、绪论在无线电通信、测量、自动化控制等技术领域广泛的应用着各种类型的信号发生器，常用的波形是正弦波，矩形波（方波）和锯齿波。

随着集成电路技术的发展，已经出现了能同时产生同频的方波，三角波和正弦波的专用集成电路，称为函数波形发生器,如ICL8038。

用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。

二、设计内容及要求设计函数波形发生器，技术指标：（1）输出正弦波，方波和三角波。

频率为2KHz—20KHz并连续可调，正弦波输出的峰-峰值V op-p≈3V，非线性失真系数γ≤5%。

（2）输出矩形波，锯齿波频率的20Hz—500Hz并连续可调，矩形波的V P-P≈12V，占空比为50%～90%并连续可调；锯齿波的V P-P≈3V，负斜率连续可调。

（3）输出扫频波。

（4）用±12V电源供电。

三、设计方案讨论与分析3.1 系统功能分析本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。

在设计的过程中，综合考虑了以下三种实现方案：3.2方案论证方案一∶采用传统的直接频率合成器。

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。

方案二∶采用锁相环式频率合成器。

利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。

这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。

但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。

函数信号发生器设计报告姓名：学号：指导教师：2011年12月14日函数波形发生器一、设计任务设计并制作方波和三角波的函数发生器二、设计要求函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成，也可采用单片集成函数发生器，根据用途不同，有产生多种波形的函数信号发生器，本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。

本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心，实现简易波形的输出。

滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。

三、设计方案和论证1、设计原理工作原理图如图1.1所示。

图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。

当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平，当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。

当Uo1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。

图1.1方波和三角波电路原理图2、参数计算和器件选择 （1）参数计算：滞回比较器中运放OP07J 同相输入端的电压U 同时与Uo1和Uo2有关，根据叠加原理，可得：22121211O O U R R R U R R R U +++=根据叠加原理，集成运放U 同相输入端的电位U +=U -=0，1212O O U R R U -=，滞回比较器的输出发生跳变。

阈值电压Z T U R RU 21±=。

积分电路的运算可得，)()(1002011402t U dt U C R U ⎰+-=，起始值为-U T ，终了值为+U T ，积分时间为T/2。

【精品】函数信号发生器课程设计报告函数信号发生器课程设计报告摘要：本课程设计主要是设计一台函数信号发生器，它在从低频（如Sine）到较高频（如Square）常用波形之间能够进行切换，常用于电子仪器和测量检测中，用来给装置注入一定形态的信号，以辅助检测装置的有效性，稳定性，精度等特性。

该设备采用STM32F030F4P6单片机，使用1602液晶屏显示函数状态，用HD74HC4040电路分频输出指定期望频率，使用R-2R电路控制EPWM波形从正弦波到脉冲波，满足多种测试状况下的需求。

本系统实现调整频率的功能，使用户可以设置函数发生器的频率，因此满足用户的不同要求。

关键词： STM32F030F4P6； 1602液晶屏； HD74HC4040 电路； R-2R 电路； PWM 波形一、简介函数信号发生器是一种常用的信号发生器，可以产生多种类型的波形。

包括正弦波、三角波、方波、脉冲波和梯形波等等，其应用广泛，比如在检测仪表中，可以用来观察测量仪表的工作状态，以便于分析测量仪表的特性，进而排除故障。

此外，函数信号发生器通常也可以用在动态信号检测中，对电机、变压器和泵等，进行性能检测和控制应用，也可用来做为一种测试应用，来控制和验证电子设备性能，在现在的电子技术发展中，函数信号发生器扮演重要的作用。

二、设计实现设计本次函数信号发生器主要任务是实现指定期望频率信号的输出，并对多种波形满足需求。

主要设备相关技术如下：（一）STM32F030F4P6单片机STM32F030F4P6单片机，采用ARM 32位内核设计，使用Cortex-M0指令集，配备有SYSTICK时钟，PWM波形输出，I2C接口，满足调整函数信号发生器指定频率和波形的要求。

（二）1602液晶屏它的主要功能是显示函数发生器的状态，如频率，波形，用户可以通过屏幕上的提示，清楚的了解函数发生器当前的实时状态，使用比较简单。

（三） HD74HC4040 电路使用 HD74HC4040 电路进行分频输出，可以实时调整输出信号的频率。

学院《电子技术》课程设计报告题目波形信号发生器的设计姓名:学号:专业:班级:指导教师:职称:——学院——系2011年9月目录1 绪论 (1)1.1课题的目的 (1)1.2设计任务和要求 (1)2 总体设计方案 (2)2.1课题分析 (2)2.2设计步骤 (2)2.3设计方案 (3)3 主要器件简介 (3)3.1LM324的功能 (3)3.2电阻和电位器 (4)3.3电容 (4)3.4二极管和稳压管的识别和接法 (5)4 单元电路设计与计算 (5)4.1正弦波发生器 (5)4.2方波-三角波发生器 (6)5 系统总电路图 (8)6 仿真分析与安装调试 (8)6.1仿真分析图 (8)6.2安装调试 (9)6.3调整过程及波形分析 (9)7 总结 (9)参考文献 (18)附录 (19)波形信号发生器1 绪论波形信号发生器亦称函数信号发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路设计实验应用中不可缺少的仪器设备之一。

目前市场上出现的波形发生器多为纯硬件搭接而成，且波形有限，多为锯齿波、方波、正弦波、三角波等。

信号发生器作为一种常见的电子设备仪器，传统的仪器完全可以由硬件电路搭接而成。

如采用555振荡器产生的正弦波、方波、三角波的电路是可取的路径之一，不用依靠单片机。

但是这种电路存在波形质量差，控制难度大，调节范围小，电路复杂和体积大等缺点。

在科学研究及生产实践过程中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。

而有硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号用到的RC很大；大电阻，大电容制作上由困难，参数的精度难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点，一旦需求的功能增加，则电路的复杂程度会大大增加。

1.1 课题的目的课程设计是在校大学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。

通过课程设计，学生巩固和加深对电子电路基本知识的理解，了解集成运算放大器在振荡电路方面的运用；通过对运算放大器构成的比较器、方波-三角波发生器电路的实验研究，熟悉集成运算放大器非线性应用及基本电路的调试方法。

一、实训背景函数波形发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波等多种周期性波形的电子设备。

在现代电子技术中，波形发生器被广泛应用于通信、信号处理、自动控制等领域。

本实训旨在通过设计和实现一个基于51单片机的函数波形发生器，提高学生对单片机应用系统的设计与实现能力。

二、实训目标1. 掌握51单片机的基本原理和编程方法；2. 了解DAC0832数字模拟转换器的工作原理；3. 学会使用LM324运算放大器进行信号处理；4. 设计并实现一个能够产生正弦波、方波、三角波等多种周期性波形的函数波形发生器。

三、实训内容1. 硬件设计（1）51单片机：作为主控单元，负责控制整个系统的运行。

（2）DAC0832：将51单片机输出的数字信号转换为模拟信号。

（3）LM324运算放大器：对模拟信号进行放大、滤波等处理。

（4）电阻、电容、二极管等元件：构成滤波电路、限幅电路等。

2. 软件设计（1）正弦波发生器：采用查表法实现，将正弦波数据存储在单片机的存储器中，通过定时器产生中断，不断读取数据，经DAC0832输出。

（2）方波发生器：采用比较法实现，通过改变比较器的阈值，使输出波形在0和5V之间切换。

（3）三角波发生器：采用积分法实现，通过不断改变积分器的输入电压，使输出波形在0和5V之间变化。

3. 系统集成与调试将硬件电路连接完毕后，进行软件编程。

在编程过程中，不断调试，确保各个模块能够正常工作。

最后，将各个模块集成在一起，形成一个完整的函数波形发生器。

四、实训过程1. 硬件电路搭建（1）按照设计方案，连接51单片机、DAC0832、LM324运算放大器等元件。

（2）搭建滤波电路、限幅电路等。

2. 软件编程（1）编写正弦波发生器程序，实现正弦波输出。

（2）编写方波发生器程序，实现方波输出。

（3）编写三角波发生器程序，实现三角波输出。

3. 系统调试（1）检查各个模块是否正常工作。

（2）调整参数，使输出波形满足要求。

（3）测试不同频率、幅度下的波形输出。

波形发生器设计报告摘要波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。

函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。

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。

通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。

所以本设计使用的是DAC0832、ICL8038构成的发生器，可产生方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。

在单片机上加外围器件独立式键盘，通过键盘控制波形频率的增减、波形幅度的大小以及波形的选择，并用了LCD显示频率大小、波形的种类。

在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，通过运放进行波形调整，再通过ICL8038函数发生器，最后输出波形。

本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

本设计制作的波形发生器是基于STC89C54RD+单片机可调频发生器，可以输出多种不同频率方波、正弦波，输出的波形的频率、幅度均可调，且操作方便。

关键词：波形发生器；DAC0832；IC8038；单片机一、方案论证 (4)1.1设计要求 (4)1.2方案论证 (4)二、硬件系统的设计 (5)2.1整体框架图 (5)2.2电源模块设计 (5)2.2.1 电源原理 (5)2.2.2 芯片介绍 (6)2.3输入模块设计 (7)2.3.1按键控制模块 (7)2.3.2时钟复位电路 (7)2.4 输出模块设计 (10)2.4.1 LCD显示模块原理 (10)2.4.1 LCD1602芯片介绍 (10)2.5 DA转换模块设计 (11)2.5.1 DA转换模块原理 (11)2.5.2 DAC0832芯片介绍 (12)2.6 ICL8038函数信号发生模块设计 (13)2.6.1 ICL8038函数信号发生模块原理 (13)2.6.2 ICL8038芯片介绍 (14)三、软件设计 (16)3.1输入模块编程 (16)3.2 输出模块编程 (17)3.3 DA转化模块编程 (17)四、仿真与调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.1.1电气调试 (19)4.1.2 波形调试 (19)4.1.3波形频率范围调试 (20)4.1.4 波形幅度范围调试 (20)4.1.5 失真度调试 (20)4.2 软件调试 (21)五、心得体会 (22)附录一： (23)一、方案论证1.1设计要求1）信号发生器能产生正弦波、方波；2）输出的频率在100HZ-100KHZ的范围内可调；3）在1000欧负载的条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0-5V的范围可调；4）输出信号的波形无明显失真；5）可实时显示输出信、幅度、频率和频率步进值；1.2方案论证信号发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成的函数发生器，通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。