波形发生器的设计与仿真
学生姓名：李芃博指导老师：朱晓娟
（信息与控制工程学院电子信息工程专业）
【摘要】：波形发生器是一种应用广泛的信号源。它输出的常规波形经常应用在电子电路的性能测试、参数测量，电子技术实验等科研领域。本文设计一种基于单片机AT89C52的波形发生器。系统根据查表法基本原理，采用单片机查询片内ROM波形函数表，并用DAC0832进行数模转换实现波形生成。双D/A数控电位器实现幅度控制。系统利用软件方式实现直接数字频率合成，并使用LED灯作为波形的输出显示。输出波形包括正弦波、方波、三角波信号以及上述三种波形线性组合波，可以进行波形幅值和频率的调节，并用采用中断式键盘实现人机交互，串行E2PROM（A T24C02）实现了波形数据的掉电保护功能。该波形发生器具有操作简便灵活，性价比高和智能化程度高等特点。
【关键词】：波形发生器；数字频率合成；单片机A T89C52；D/A转换
【abstract】：The Waveform generator is a widely used source.The conventional waveform of its output is often used in performance testing of electronic circuit,parameter measurement, electronic technology experiment and other research areas. This paper design a waveform generator based on SCM A T89C52.According to the basic principle of look-up table method,the system use the SCM to query the On-chip ROM waveform function table and use the DAC0832 chip to generate the waveform by digital to analog date conversion.The dual D/A digitally controlled potentiometers realize the waveform amplitude control.The system achieve the Direct Digital Frequency Synthesizer by programing as well as use the LED lamp to show the current waveform.Output waveforms include sine, squae, triangular wave signal and a linear combination wave of the above three kinds of waveforms. The amplitude and frequency of the waveform can be regulated.The user can control the waveform generator by using the interrupt-type keyboard. Serial E2PROM (A T24C02) realizes the waveform data protection against power down.The waveform generator is simple, flexible, cost-effective and high intelligence.
【key words】：Waveform generator; DDS; SCM A T89C52; Digital to analog conversion
1绪论
1.1课题背景
波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路设计应用中必不可少的仪器设备之一。随着电子测量以及很多部门对各种波形信号发生器的广泛需要以及电子技术的快速发展，促使信号发生器性能提高，种类增多。尤其随着70年代微处理器的崭露头角，更促使信号发生器向着智能化、自动化方向发展。信号发生器作为一种通用的电子设备，在科研、测控、通讯生产等领域都得到了非常广泛的运用。
1.2理论分析
直接数字频率合成(DDS，Direct Digital Synthesis)技术是一种先进的频率合成技术，其基本原理是基于奈奎斯特(Nyquist)采样定律，将模拟信号经采样量化后存入存储器的查找表
中，通过寻址查找表的输出波形数据，再经过D/A 转换以及滤波便可恢复原波形。基于DDS 技术的任意波形信号发生器(AWG ，Arbitrary Waveform Generator)具有较高的输出带、宽精细的频率分辨率、频率转换灵活、输出波形灵活等特点。图1-3为DDS 模块原理图。 频率控制字累加器相位寄存器波形查找表加法器时钟源
LPF
DAC 频率合成模块相位控制
图1-1DDS 原理图
1.3方案选择
方案一：采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器，这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。 方案二：采用函数信号发生器MAX038集成模拟芯片，它是可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，并且不能完全滤除掉。 方案三: 采用锁相式频率合成方案。锁相式频率合成是将一个高稳定度和高精度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精度的大量离散频率的技术，它在一定程度上解决既要频率稳定精确，又要频率在较大范围可变的矛盾。但频率受VCO 可变频率范围的影响，高低频比不可能做得很高，而且只能产生方波和正弦波，不能满足任意波形的要求。
方案四：采用单片机和DAC0832数模转换器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。经比较，方案四既可满足毕业设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制性价比较高，所以采用该方案。
2系统总体设计
本系统是基C51单片机控制的波形发生器。本系统包括：单片机模块，波形生成模块，调幅模块，键盘模块，波形指示灯模块，掉电保护模块和电源模块。
系统原理图如图2-1所示：
单片机键盘电路掉电保护电路
晶振复位电路幅度控制电路
波形生成电路波形指示灯
波形输出
串行总线
电源电路
图2-1系统原理图
输出波形为电压范围为0~5V ，频率范围为1~1000Hz 的方波、三角波、正弦波以及上述三种波形的自定义组合波形，输出波形的频率和幅值以及组合波系数可通过键盘调节。
频率控制由软件延迟实现，通过按键修改程序的延迟参数，改变波形表数据采样点之间插入时间延迟，从而改变输出波形参数。
双D/A数控电位器实现幅度控制，单片机控制P1口给幅度控制DAC0832送幅度控制字，通过调幅按键可以修改幅度控制字的大小。具体电路图如图2-2所示。
图2-2整体电路图
波形指示灯显示当前输出波形种类、中断式键盘实现人机交互。串行EEPROM （A T24C02）实现了波形数据的掉电保护功能。系统具有较高的可靠性，可满足多种低频信号源的使用场所。
3硬件设计
3.1单片机模块
3.1.1单片机AT89C52
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。设计中所用到的引脚：本系统采用12MHz晶振；，接XTAL1和XTAL2引脚；P 0口为单片机与波形发生DAC0832的通信数据端口，其中P0口有8个10k的上拉电阻；A T89C52单片机复位靠外部电路来实现，信号由RESET（RST)引脚输入；P2.0~P2.3接键盘译码芯片的输入口；P2.6~P2.7为串行总线的时钟端和数据端；P3.0、P3.1、P3.4、P3.5外接波形指示灯LED；P3.2和P3.3为外部终端输入端，外接中断键盘中断输入；P1口外接幅度控制数模转换器DAC0832，采用直通工作方式，改变幅度控制字来实现波形幅度控制。3.1.2晶振电路
图3-1 复位电路图图3-2 晶振电路图
本次设计采用的频率是12MHZ。时钟电路主要是由两个容量值小的电容和一个频率很高的晶振构成。主要的参数在图3-2中可以看出。时钟电路主要是对单片机提供工作频率。
3.1.3复位电路
单片机复位电路有两种：上电复位和按键复位，无论是采用哪种都能达到设计的目的。本设计采用的是按键复位。电路如图3-1所示。
3.2波形生成模块
3.2.1DAC0832数模转换芯片
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
3.2.2D/A转换电路
本设计中为了提高波形生成时的数据转换速度，设置DAC0832工作在直通工作方式下，即单片机通过P0口输出的数字量时，直接由DAC0832进行数模转换，注意当P0口作为I/O口使用时应外接10k上拉电阻。具体电路如图3-4所示。
图3-3 波形生成模块电路图图3-4 D/A转换电路图
3.2.3 I/V转换电路
本设计由单片机产生波形，由于单片机产生的数字量需转换成模拟量，DAC0832八位的并行D/A转换器，转换速度快。由DAC0832转换得到的模拟量电流信号要转换成电压信号需外加I/V转换电路。第一个低频放大器TL082与DAC0832采取的是电流并联负反馈的方式，其作用是将电流转换成电压，因为本系统输出的是0~5V的波形信号。第二个低频放大器接成电压跟随器，其作用是使输出的正弦波平滑、稳定。其转换电路图如图所示。
3.3幅度控制模块
3.3.1幅度控制原理
如图3-7所示, 在基准电压V REF1的作用下，由单片机送出的幅度控制字AW 由D /A 转换器(DAC_ 1) 转换为幅度控制电压，并将此幅度控制电压作为图中D /A 转换器(即DAC_ 2) 的参考电压值，从而实现了输出信号幅度的控制。
DAC_1DAC_2基准电压
幅度控制电压
幅度控制字
数字量波形模拟量波形
图3-5 双D/A 数控电位器原理图
3.3.2幅度控制电路
图3-6 幅度控制电路图
本设计中利用两片DAC0832组成双D/A 数控电位器，通过单片机送幅度控制字改变输出波形的幅值。双D/A 数控电位器电路设计图如图3-6所示。
3.4键盘模块
3.4.1MM74C922键盘译码芯片
MM74C922是一款集成了键盘防抖动技术和按键检测功能的16位按键的译码芯片。内部振荡器能完成4×4矩阵键盘扫描，亦可用外部振荡器使键盘操作与其他处理同步，通过
外接电容避免开关发生前、后沿弹跳所需的延时。有按键按下时数据有效线变高。
3.4.2行列4×4矩阵式键盘电路
由X1～X4，Y1～Y4的连接方式，即可确定每一个按键的编码。如图3-7所示，从键盘的左下角开始，依次编码为0、1、2……E 、F 。我们将A 作为调调频键；B 作为调幅键；
C 、
D 和
E 分别作为组合波波形系数X 、Y 和Z
参数的设定键，当按下数字键后，按下参数设定键，即修改对应的波形参数；F 作为掉电保护键。再加上0～9刚好16个按键。
图3-7 4×4矩阵键盘电路
3.4.3波形切换按键
本设计中预置IE=0x85，定义开总中断，并设置外部中断INT0和INT1中断允许。
预置IP=0x01，定义外部中断INT0为最高优先级。预置TCON=0x05，定义外部中断的触发方式为下降沿触发。
单片机AT89C52外部中断1引脚接独立式键盘，电路图如3-11所示，并在主程序中初始化相应的中断寄存器，设定中断触发方式和中断优先级。
图3-8波形切换按键电路
3.5掉电保护模块
本机增加了当前波形参数掉电存储的功能。在二次开机后，用户可恢复上次关机前设定的波形参数。我们选用了EEPROM—AT24C02，它是采用I2C接口的一种常用2Kbit的存储器。
3.5.1I2C总线
I2C总线是PHILIPS公司推出的芯片间的串行传输总线。它用两根线实现了完全双工同步数据传送，可以极为方便的构成多机系统和外围器件的扩展系统。I2C总线是一种用于IC 器件之间的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件，不管是单片机、存储器、LCD驱动还是键盘接口。
3.5.2存储模块电路
将A0、A1、A2全部接地，即决定了该模块的地址为0xA0，A T24C02C的外围电路如
图3-9 掉电保护模块电路图
3.6电源模块
单片机要工作,当然须要电源,电源的稳定性直接关系到整个系统的稳定性。因此,此部分的设计也是非常重要的。此电路将220V电压经过电源变压器、二极管全波整流、电容滤波、LM7805，LM7812，LM7912稳压输出稳定的5V和12V直流电压为整个电路提供电源。220V 交流电经过电源变压器换成交流低压，在经过四个二极管组成的桥式整流电路整流，电容C1、C2、C3、C4和C5分别用于输入端和输出端的滤波电容，电容C7用于改善负载的瞬态响应和消除输出电压中的高频噪声。如图3-10所示。
图3-10 电源模块电路图
4软件设计
4.1主程序流程图 中断初始化
波形切换掉
电保护调频调幅修改组合
波参数Ｘ
ＹＺ
键盘中断
开始
检测键值开始调 频波形切换掉电保护参数Y 参数Ｘ参数Z 调 幅数 字 键中断返回 图4-1 主函数流程图
图4-2 键盘中断流程图 4.2子程序流程图
4.2.1波形生成流程图
开始
指针值小于64？
查表读取指针所指采样点的正弦波波形值
波形值经I/O 口送DAC0832
指针值加1
结束延迟
否
是
指针值小于64？开始查表读取三角波采样值查表读取正弦波采样值查表读取方波采样值正弦波采样值乘X 三角波采样值乘Y 方波采样值乘Z I/O 口输出送D/A 转换延迟指针值加1结束否是求和
图4-3 正弦波生成函数流程图 图4-4 组合波流程图
4.2.3组合波参数设定流程图
以正弦波波形系数设定子函数为例，其流程图如图4-5所示： 按下数字键，键值
存入buffer 中开始Buffer 中的值存入
NUM[0]单元NUM[0]中的键值
写入EEPROM 中结束
修改波形参数寄存器X
开始
初始化键值寄存器NUM
读取EEPROM 中的波形参数
送键值寄存器NUM 结束送波形参数寄存器ＸＹＺ
图4-5 X 参数设定流程图 图4-6掉电保护流程图 5软件环境仿真
5.1软件仿真平台简介
Proteus
嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenter 公司开发的，是目前世界上最先进最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。Keil C51是美国Keil Software 公司出品的51系列兼容单片机C 语言软件开发系统。本设计使用protues 和keil51联调进行仿真。
5.3仿真测试结果
将编好的汇编程序通过Keil UV2软件编译，产生HEX 文件。在Proteus 中绘制好电路图后，把HEX 文件加到Proteus 中去，就可以对虚拟波形发生器进行软硬件结合调试仿真。
5.3.1波形生成仿真
图5-1波形生成仿真
图5-2波形指示灯仿真图
当波形生成模块正常工作时，相应的波形指示灯闪烁指示当前生成波形的类型。
5.3.2调频与调幅功能仿真
图5-3调频调幅仿真
首先自定义波形时，波形系数自动存入掉电保护存储器中。将单片机复位后，按下掉电保护按键即可恢复之前输入的波形。
图5-4掉电保护仿真图
说明：当设定好组合波时，以正弦波和方波的叠加波形为例，当系统断电后，重新启动后按下掉电保护按键后，即可恢复之前设定的波形。
6实物搭建与调试
6.1STC-ISP下载编程步骤
（1）步骤一：选择所使用的单片机型号，如STC89c52。
（2）步骤二：打开（程序文件或EEPROM文件），即要烧录用户程序，必须调入用户的程序代码（即扩展名为*.bin或*.hex的文件）。选择串行口即所使用的电脑串口。
（3）步骤三：针对具体单片机在STC-ISP下载控制软件中设置各选项。
（4）步骤四：点击“Download/下载”按钮下载用户的程序进单片机内部。
6.2功能测试
如图所示，电路搭建完毕后，使用数字示波器对输出的波形进行测试。
图6-1 实物输出波形测试图6-2实物电路图
6.5测试结果分析
电路焊接好后，将外围电路与单片机最小系统连接，将输出波形送至数字示波器。经测试该系统可以生成稳定的正弦波，方波，三角波以及线性组合波，通过波形切换按键可以进行四种波形值之间的切换。矩阵式键盘可以设定组合波的波形系数，掉电保护按键可以再系统断电后恢复上一次输入的自定义组合波。
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一、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 二、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) （2）方案的比较与确定 方案一：
文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f 时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时， 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计 此电路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。设某一时刻输出
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日
波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。
沈阳理工大学课程设计专用纸No I
1 引言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL)，直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号，然后再对这个正弦信号进行处理，从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法，后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来越复杂，传统波形发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器（AWG)就是在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D／A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D／A，就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表，通过高速D／A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以通过上位机编辑，产生真正意义上的任意波形。
课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院 专业班级电子科学与技术（5）班 学号 学生姓名 指导教师 2013-12-10
一、题目： 波形发生电路 二、设计任务与技术指标 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三 角波的波形发生器。 基本指标： 1、输出的各种波形基本不失真； 2、频率范围为50H Z ～20KH Z ，连续可调； 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ，三角波的V PP >20V 。 三、电路设计及其原理 1） 方案的提出 方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。 方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示） ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。 方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二） ②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示） 图1 图3 图2
2）方案的比较 方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢； R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。 方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。 方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。 另外，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 3）单元电路设计 方波---三角波产生电路
1.概述 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。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
陕西国防学院电子工程系毕业论文 摘要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1
陕西国防学院电子工程系毕业论文 目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章项目任务 (3) 1.1 项目建 (3) 1.2 项目可行性研究 (3) 第二章方案选择 (4) 2.1 [方案一] (4) 2.2 [方案二] (4) 第三章基本原理 (5) 3.1函数发生器的组成 (6) 3.2 方波发生器 (6) 3.3 三角波发生器 (7) 3.4 正弦波发生器 (9) 第四章稳压电源 (10) 4.1 直流稳压电源设计思路 (10) 4.2 直流稳压电源原理 (11) 4.3设计方法简介 (12) 第五章振荡电路 (15) 5.1 RC振荡器的设计 (15) 第六章功率放大器 (17) 6.1 OTL 功率放大器 (17) 第七章系统工作原理与分析 (19) 7.1 ICL8038芯片简介 (19) 7.2 ICL8038的应用 (19) 7.3 ICL8038原理简介 (19) 7.4 电路分析 (20) 7.5工作原理 (20) 7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23) 7.7 ICL8038的典型应用 (24) 致谢 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 附录1 (28) 附录2 (29) 附录3 (30) 2
一、设计题目 波形发生电路 二、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图)
（2）方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，C1=C2。即f=f 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计
目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。
1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
微机原理课程设计 波形发生器 基本要求： （1）通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波）。8255 A 和0832 （2）通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A （3）频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。（4）8259A产生中断，用示波器显示输出波形。 附加要求： （1）通过按键可以增大或者降低频率； （2）显示正弦波。
目录 一理论部分 1.1 课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计要求与内容 (2) 1.3 总体设计方案 (2) (1)设计思想及方案论证 (2) (2)总体设计方案框图 (3) 1.4 系统硬件设计 (4) 1.5 系统软件设计 (5) 二实践部分 2.1 系统硬件原理简介 (6) 2.2 程序调试 (9) 2.3 软件系统的使用说明 (9) 三课程设计结果分析 3.1 实验结果 (10) 3.2 结果分析 (11) 四课程设计总结 (11) 五附录 5.1源程序及说明 (12)
波形发生器 一 理论部分 1.1 课程设计的目的 （1）综合模拟电子线路、数字电子技术和微机原理等多门专业基础课程的知识，使学生对 以计算机为核心的通信、测量或控制系统有个全面了解和实践的过程。 （2）掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力，强化本学科内容并扩展知识面。 （3）体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程。 （4）培养学生的创造力和对专业的适应性。 1.2 课程设计的内容和要求 1、通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波、正弦波）。8255 A 和0832 2、通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A 3、频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。 4、8259A 产生中断，用示波器显示输出波形。 5、通过按键可以增大或者降低频率； 6、画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。 1.3 总体设计方案 (1)设计思想及方案论证 由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A 转换芯片0832来来完成此项任务，由8253形成波形的主要做法是：先输出一个下限电平，将其保持t 然后输出一个稍高的电平，在保持t ，然后重复此过程，因此需要延长0832输入数据的时间间隔来改变频率。如图1信号发生波形图所示。0832输入的数据的延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时 硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU 中断信号，CPU 中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过选择此程序可以产生锯齿波，方波，正弦波。由于0832产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制输出的波形频率。最后通过8255驱动LED 数码显示管，实现对输入的频率的显示，由键盘直接输入波形频率，通过LED 数码显示管显示。 +5V 0V 图1 信号发生波形图
课程设计报告书 波形发生器 学院电子与信息学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 课程学分1 起始日期2017 波形发生器 一、选题背景 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、矩形波的函数波形发生器。 二、方案论证 1、设计题目要求 1.1、功能要求 同时三通道输出，采用正弦波、矩形波、三角波的级联结构； 电源由稳压电源供给； 1.2、指标要求： 输出电压要求正弦波Vp-p>10V、矩形波Vp-p>10V、三角波Vp-p>4V； 输出波形频率范围为100Hz—2kHz；
通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%； 矩形波占空比可调整，调整范围：10%～90%； 2、总体设计方案 2.1设计思路 根据模拟电子技术基础课程，可通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，通过比较器变换成矩形波，再通过积分电路变换成三角波；或者同过滞回比较器和RC电路组成的矩形波发生电路产生矩形波，通过积分电路变换成三角波，再用滤波法变换成正弦波。 2.2设计方案 满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出以下几种方案： 2．2．1方案一 ①原理框图 图2.2.1方案一原理框图 ②基本原理 通过RC桥式正弦波振荡电路，产生正弦波，改变电阻R和电容C的值实现频率可调；通过单限比较器，产生矩形波，接入参考电压，通过改变与参考电压串联电阻的阻值，实现占空比可调；通过积分电路，产生三角波。 2．2．2方案二 ①原理框图
信号发生器的设计与制作 系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰 摘要 本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。 关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法
ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection
一、实验目的 （1）熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 （2）掌握555型集成时基电路的基本应用。 （3）掌握由555集成型时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。 二、实验基本原理 555电路的工作原理 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。 555芯片管脚介绍 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。
用555定时器组成的多谐振荡器如图所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc 升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T 导通，此时电容C2通过R1放电，Vc 下降。当Vc 下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为 2ln 12??=C R t pL ( 1-1) 当放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R1，R2，R3向电容器C2充电，Vc 由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为 22)321(7.02ln )321(C R R R C R R R t pH ++=++= (1-2) 当Vc 上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其中的震荡频率为 ： f=1/（tpL+tpH ）=1.43/(2R1+R2+R3) C2 (1-3) 三、实验设计目标 波形发生器是建立在模拟电子技术基础上的一个设计性实验，它是借助综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片，以及各种电阻、电感、电容等基本元器件，从而设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路，其借助于计算机软件multisim 仿真以及电路板硬件调
课程设计报告 学生姓名:学号： 学院:电气工程学院 班级: 题目: 函数波形发生器的设计 指导教师：职称: 年月日
一． 设计要求 函数波形发生器 基本要求： （1）用运算放大器和分立元件实现，生成方波、三角波、矩形波 （2）波形的幅值、频率可调 （3）用运算放大器和分立元件实现正弦波（拓展） 二． 设计原理及框图 图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图 原理： 1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。 2.然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波， 还可得到额外的矩形波。 3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。 电压比较器 方波 占空比可调 积分电路 锯齿波 积分电路 三角波 低通发生器 正弦波 通过四综示波器将三角波、方波、锯齿波、矩形波、正弦波显示出来 矩形波
三．器件说明 类型规格数量备注 电阻20KΩ 1 R1 10KΩ 3 R2、R3、R4 5KΩ 1 R5 510Ω 2 R11、R12 滑动变阻器50KΩ 1 R6 20 KΩ 2 R7、R8 5MΩ 1 R9 100KΩ 1 R10 集成运放3554AM 2 U1、U2 电容240nF 1 C1 2.2uF 2 C2、C3 开关单刀双掷开关 1 J1 普通二极管1N4148 1 D3 稳压二极管1N4731A 2 D1、D2 示波器四综示波器 1 XSC1
四．设计过程 4.1方波——三角波设计电路原理 图2 方波-三角波函数发生器电路 参数的计算为： 1.方波接入示波器的A通道，三角波接入示波器的B通道。 2.将比较器的输出电平稳定在±5V，选用IN4731(4．3V)，其Uo=±(4．3+0．7)=±5V。 3.可变电阻R7、R8用来改变电阻比值以改变方波和三角波的输出幅值。取R2为10kΩ，则R1为20kΩ，需要改变幅值时再使用可变电阻。 4.f0需在10Hz到100Hz的范围内以10倍频程变化，则电路用电容C1来实现10倍频程变化，用R=R5+R6来实现每个频程内的f0的连续变化，设R5为5k Ω，则R6约为50kΩ，计算f0从10Hz到100Hz时电路中的电容C1有： ，
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但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，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意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。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。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。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计： 整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。 积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图： 为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示：
图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ） 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入
DAC的输出控制 班级： 1221201 专业：测控技术与仪器 姓名： xxxxx 学号： xxxxx 指导老师：周伟 东华理工大学 2015年1月12日
目录 第1章系统设计方案 (2) 1.1 设计思路 (2) 1.2 方案比较与选择 (2) 第2章系统硬件设计……………………………………………………………………….2. 2.1 主控制器电路 (2) 2.2 数模转换电路 (3) 第3章系统软件设计…………………………………………………………………….. .6 3.1 系统整体流程………………………………………………………………………….. .6 3.2 数模转换程序………………………………………………………………………….. .6 第4章系统调试 (8) 4.1 proteus的调试 (8) 第5章结论与总结 (11) 5.1 结论 (11) （系统总体设计与完成做一个总结，是客观的，主要包括：设计思路，设计过程，测试结果及完善改进的方向。） 5.2 总结 (11) （这是一个主观的总结，谈谈自己收获和不足等方面的内容。）
第1章系统设计方案 1.1 设计思路 （一）、课设需要各个波形的基本输出。如输出矩形波、锯齿波，正弦波。这些波形的实现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现100HZ的频率，终于发现，将总时间除了总步数，根据每步执行时间，算出延时时间，最终达到要求，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。而三角波，则每次累加1，当达到初值时，每次累减1，算出延时时间，也就达到要求了，矩形波和锯齿波类似。 （二）、这次做的三种波形可以相互转换，这个实现起来找了很多人最终发现，在每次循环之初进行扫描，而在每个中断入口处，对中断优先级进行设定，最终达到设计目的。 1.2 方案比较与选择 方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。 但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定 在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。 方案三：使用集成信号发生器发生芯片，例如AD9854,它可以生成最高几十MHZ的波形。 但是该方案也不能产生任意波形（例如梯形波），并且价格昂贵。 方案四：采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器， 生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ 以上。性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。 经比较，方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用该方案. 第2章系统硬件设计 2.1 主控制器电路 89C52可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A／B配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。 89C52可编程并行接口芯片工作方式说明:
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。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（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。