低频信号发生器

仪器科学与电气工程学院本科生“六个一”工程之课外实验项目报告低频信号发生器的设计与实现专业：测控技术与仪器姓名：刘雪锋学号：65090215时间：2011年11月一、实验目的：练习基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、测试、调试；初步学会查阅电子器件英文说明书；训练基本单元电路设计、调试、测试。

二、实验内容：设计一个低频信号发生器，可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正弦波。

频率和幅度可调；矩形波占空比可调；锯齿波上升、下降时间可调；根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；测输出幅度、频率、失真度、上升沿、下降沿、观察三角波线性度；不得使用8038模块；写出设计与总计报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。

三、总体设计方案：（一）总体设计原理框图产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波转换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以先由振荡器产生方波，再经积分电路产生三角波，再经过滤波电路产生正弦波等等。

我选用的是前一种方案，上图为总体设计流程。

（二）各部分电路图及其原理1、正弦波产生电路及其原理：正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入反馈电路，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。

电路接通电源的一瞬间，由于电路中电流从零突变到某一值，它包含着很多的交流谐波，经过选频网络选出频率为f0的信号，一方面由输出端输出，另一方面经正反馈网络传送回到输入端，经放大和选频，这样周而复始，不断地反复，只要反馈信号大于初始信号，震荡就逐渐变强，最后稳定的震荡起来。

我所设计的正弦波震荡电路为RC 串并联式正弦波震荡电路,又被称为文氏桥电路。

这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，放大电路为由集成运741放所组成的电压串联负反馈放大电路，选频网络兼作正反馈网络，它具有电路简单、易起振、频率可调等特点被大量应用于低频振荡电路，电路图如下所示 ：我选用的电阻R和电容C分别为100kΩ的电位器和0.1μf瓷片电容，这样根据在C不变的情况下，改变电位器R的值可以改变电路的震荡频率，但由于两个R的阻值要相等才能震荡出正弦波，所以我在实际焊制电路时两个R采用一个同轴电位器。

附录一低频信号发生器的使用说明一．概述AS1033型低频信号发生器采用了中央处理器控制面板的操作方式，具有良好的人机界面。

输出正弦波信号频率从2Hz～2MHz连续可调，输出正弦波信号幅度从0.5mV～5V连续可调，并设有TTL输出方波功能，频率从2Hz～2MHz连续可调，占空比从20％～80％连续可调。

面板显示清晰明了，操作简单方便，输出频率调节可采用频率段调节（轻触开关粗调）和数码开关调节（段内细调）二种，其中数码开关调节又分快调和慢调两种，五位数码管直接显示频率，输出幅度调节采用轻触粗调（20dB、40dB、60dB）和电位器细调（20dB）以内，三位数码管直接显示输出电压有效值或衰减电平。

中央处理器控制整机各部分，并采用了数/模、模/数转换电路，应用数码开关作为频率调节输入。

振荡电路采用压控振荡与稳幅放大相结合，具有良好的稳幅特性。

电路中还加入输出保护、TTL输出、方波占空比可调电路等。

二．技术特性1．频率范围：2Hz～2MHz，共分五个频段第一频段：2Hz～30Hz第二频段：30Hz～450Hz第三频段：450Hz～7kHz第四频段：7kHz～100kHz第五频段：100kHz～2MHz2．正弦波输出特性(1)输出电压幅度（有效值）：0.5mV～5V(2)幅频率特性：≤±0.3dB(3)失真度：2Hz～200kHz≤0.1％，200kHz～2MHz，谐波分量≤－46dB3．方波输出特性⑴最大输出电压（空截，中心电平为0）：14Vp-p⑵占空比（连续可调）：20％～80％⑶逻辑电平输出：TTL电平，上升、下降沿≤25ns4．输出电抗：600Ω5．频率显示准确度：1×10－4±1个字6．正常工作条件⑴环境温度：0～40℃⑵相对湿度：＜90％（40℃）⑶大气压：86～106kpa⑷电源电压：220±22V，50±2.5Hz7．消耗功率：＜10W三．面板及操作说明1.整机电源开关（POWER）按下此键，接通电源，同时面板上指示灯亮。

《常用仪器仪表使用》电子教案1．信号发生器的应用信号发生器主要应用于测试电路的参数、调试设备的性能，它产生被测电路所需的测试信号，输出到被测电路或设备输入端，用其他测量仪器观察、测量被测对象的输出，分析并确定被测对象的性能参数，如图2-1所示。

图2-1 信号发生器的应用低频信号发生器产生的信号的频率一般为1Hz～1MHz。

下面以TAG-101低频信号发生器为例，介绍低频信号发生器的使用。

TAG-101可以产生正弦波和矩形波。

2．TAG-101面板介绍TAG-101的面板如图2-2所示。

图2-2 低频信号发生器的面板TAG-1011）电源按钮和电源指示灯按下电源按钮，低频信号发生器开机，电源指示灯点亮。

2）波形选择按钮（WAVE FORM）波形选择按钮用于控制输出的波形。

此按钮按下输出矩形波，弹起输出正弦波，如图2-3所示。

3）幅度调节旋钮（AMPLITUDE）此旋钮调节信号的幅度，顺时针旋转输出信号幅度增加，逆时针旋转输出信号幅度减小，如图2-4所示。

4）幅度衰减度调节旋钮（ATTENUATOR）幅度衰减度调节旋钮共有6挡，分别为0dB、-10dB、-20dB、-30dB、-40dB、-50dB，用来衰减信号幅度。

图2-3 波形选择图2-4 幅度调节旋钮dB是分贝的意思，表示增益和衰减的单位。

其定义为：1dB=20lg（倍数）如果倍数为10，则转换为分贝是20lg（10）=20dB；如果倍数为0.01，则转换为分贝是20lg（0.01）=-40dB。

例如，在音频测试时，需要幅度为500mV的波形，先将幅度衰减度调节旋钮置于0dB，调节旋钮，使输出的幅度为5V，再使用旋钮将信号幅度衰减为原来的0.1倍，即衰减-20dB，将旋钮拨到-20dB挡位即可得到所需的幅度，如图2-5所示。

图2-5 衰减-20dB5）频率基数调节旋钮（FREQUENCY）频率基数调节旋钮刻度盘上的数值为10～100，该旋钮顺时针旋转，输出信号的频率增加，逆时针旋转，信号频率减小。

附录一低频信号发生器的使用说明一．概述AS1033型低频信号发生器采用了中央处理器控制面板的操作方式，具有良好的人机界面。

输出正弦波信号频率从2Hz～2MHz连续可调，输出正弦波信号幅度从0.5mV～5V连续可调，并设有TTL输出方波功能，频率从2Hz～2MHz连续可调，占空比从20％～80％连续可调。

面板显示清晰明了，操作简单方便，输出频率调节可采用频率段调节（轻触开关粗调）和数码开关调节（段内细调）二种，其中数码开关调节又分快调和慢调两种，五位数码管直接显示频率，输出幅度调节采用轻触粗调（20dB、40dB、60dB）和电位器细调（20dB）以内，三位数码管直接显示输出电压有效值或衰减电平。

中央处理器控制整机各部分，并采用了数/模、模/数转换电路，应用数码开关作为频率调节输入。

振荡电路采用压控振荡与稳幅放大相结合，具有良好的稳幅特性。

电路中还加入输出保护、TTL输出、方波占空比可调电路等。

二．技术特性1．频率范围：2Hz～2MHz，共分五个频段第一频段：2Hz～30Hz第二频段：30Hz～450Hz第三频段：450Hz～7kHz第四频段：7kHz～100kHz第五频段：100kHz～2MHz2．正弦波输出特性(1)输出电压幅度（有效值）：0.5mV～5V(2)幅频率特性：≤±0.3dB(3)失真度：2Hz～200kHz≤0.1％，200kHz～2MHz，谐波分量≤－46dB3．方波输出特性⑴最大输出电压（空截，中心电平为0）：14Vp-p⑵占空比（连续可调）：20％～80％⑶逻辑电平输出：TTL电平，上升、下降沿≤25ns4．输出电抗：600Ω5．频率显示准确度：1×10－4±1个字6．正常工作条件⑴环境温度：0～40℃⑵相对湿度：＜90％（40℃）⑶大气压：86～106kpa⑷电源电压：220±22V，50±2.5Hz7．消耗功率：＜10W三．面板及操作说明1.整机电源开关（POWER）按下此键，接通电源，同时面板上指示灯亮。

第2章 测量与常用仪表2．4低频信号发生器XD-1型低频信号发生器能输出频率为1Hz~1MHz 的正弦信号。

它有电压输出和功率输出两种，最大输出功率为4W 左右。

功率输出可配接50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5k Ω五种负载，最大衰减量为90dB 。

1．面板上各主要旋钮的作用（1）电压表输入 外加待测电压输入端。

（2）电压测量开关 当开关置于“内”时，电压表直接接到电压输出端，用来测量输出电压；当开关置于“外”时，供测量外电路的输入电压。

（3）阻尼开关 通常置于“快”，当表针摆动较快时，再放到慢的位置，以减少指针的摆动。

（4）电压量程旋钮 根据待测电压的大小，选择合适的量程。

量程分为5V 、15V 、50V 、150V 四档。

（5）频段按键开关与频率细调旋钮 频段开关用于选择所需频段，频段细调旋钮按十进制排列，用于调准所需频率值。

XD-1型低频信号发生器的频率范围在1Hz~1MHz 之间分为6个频段：1~10Hz 、10~100Hz 、100Hz~1kHz 、1~10kHz 、10~100kHz 、100kHz~1MHz 。

（6）负载匹配旋钮 可选择不同阻值的输出阻抗，与负载匹配。

（7）输出衰减旋钮 用于电压输出的衰减，每档衰减10dB 。

注意：在同一1．了解低频信号发生器的面板构成。

2．熟练掌握低频信号发生器的使用方法。

3．在实际应用中理解其使用注意事项。

1． 低频信号发生器的输出频率调节方法。

2． 低频信号发生器的输出电压调节方法。

衰减位置上，电压与功率的衰减分贝数不同，面板上用不同颜色加以区别。

（8）输出细调旋钮用来控制电压输出与功率输出端的大小，与输出衰减钮配合使用，可得到所需的输出值。

（9）功率开关按下此钮时，可获得功率输出。

（10）过载指示与内负载按键过载保护指示灯点亮时，表示功率输出过载。

按下内负载按钮时，表示功率级的内部电阻已接通，以获得较高的输出幅度。

2．使用方法（1）频率选择根据所需的频率，选择相应频段，按下相应的频段按键，然后再利用频率细调的三个旋钮，按照十进制的原则细调到所需的频率。

基于单片机的低频信号发生器设计论文要摘单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。

本文以STC89C52可输出正弦波、方波、信号发生器通过硬件电路和软件程序相结合,波形和三角波、三角波、梯形波，波形的频率在一定范围内可改变.硬件电路和软件频率的改变通过软件控制。

介绍了波形的生成原理、该信号发1440HZ的波形。

部分的设计原理。

本系统可以产生最高频率生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

;D /A单片机转换; 关键词:低频信号发生器;Abstracta of microcontroller as the core design This paper takes STC89C52 frequency function generator.The signal generator through a combination of hardware circuit and software program.Can output sine wave, square of frequency triangle wave, trapezoidal wave,The wave, triangle wave, and 。

The waveform certain waveform can be changed in a rangethe frequency are changed by software control,This paper introduces design of software part generating principle, hardware circuit and of principlewaveforms,This system can produce the maximum frequency of 1440HZ waveform,The signal generator has the advantages of small volume, low price, stable performance, complete functions.microcomputer low-frequency Keywords: chipsignalgeneratorD /A conversion一、设计选题及任务设计题目：基于单片机的信号发生器的设计与实现．任务与要求：设计一个由单片机控制的信号发生器。

一、实训目的1. 熟悉低频信号发生器的基本原理和结构；2. 掌握低频信号发生器的使用方法和调试技巧；3. 学会使用低频信号发生器进行实验，并分析实验结果；4. 培养学生动手操作能力和实验分析能力。

二、实训内容1. 低频信号发生器的基本原理和结构；2. 低频信号发生器的使用方法；3. 低频信号发生器的调试技巧；4. 使用低频信号发生器进行实验，并分析实验结果。

三、实训设备1. 低频信号发生器一台；2. 示波器一台；3. 数字多用表一台；4. 实验电路板一块；5. 连接线若干。

四、实训步骤1. 观察低频信号发生器的结构，了解其基本组成部分；2. 学习低频信号发生器的工作原理，包括振荡器、放大器、滤波器等；3. 学习低频信号发生器的使用方法，包括如何设置频率、幅度、波形等；4. 学习低频信号发生器的调试技巧，如如何调整频率、幅度、波形等；5. 使用低频信号发生器进行实验，包括：（1）产生正弦波、方波、三角波等基本波形；（2）调整频率、幅度、相位等参数；（3）测量信号波形，分析实验结果；6. 根据实验结果，撰写实训报告。

五、实验结果与分析1. 实验一：产生正弦波、方波、三角波等基本波形实验步骤：（1）打开低频信号发生器，设置频率为1kHz，幅度为1V；（2）观察示波器，调整低频信号发生器的输出波形为正弦波；（3）重复步骤（1）和（2），产生方波、三角波等波形。

实验结果：成功产生正弦波、方波、三角波等基本波形。

2. 实验二：调整频率、幅度、相位等参数实验步骤：（1）打开低频信号发生器，设置频率为1kHz，幅度为1V；（2）调整低频信号发生器的频率、幅度、相位等参数；（3）观察示波器，分析调整结果。

实验结果：成功调整频率、幅度、相位等参数，观察到的波形符合预期。

3. 实验三：测量信号波形，分析实验结果实验步骤：（1）打开低频信号发生器，设置频率为1kHz，幅度为1V；（2）将低频信号发生器的输出信号接入示波器；（3）观察示波器，分析信号波形。

低频信号发生器的工作原理低频信号发生器是一种用于产生低频信号的设备，其工作原理主要基于振荡电路的原理。

振荡电路是一种能够产生连续变化的正弦波信号的电路，低频信号发生器就是利用振荡电路来产生低频信号的设备。

低频信号发生器的工作原理可以分为以下几个方面来解释：1. 振荡电路的概念在低频信号发生器中，振荡电路是其核心部件。

振荡电路是一种能够产生周期性变化的电压或电流的电路，其主要由一个放大元件（如三极管、场效应管等）、反馈网络和一个能量储存元件（如电感、电容）组成。

当电压或电流在振荡电路中被反馈并且增强时，能够产生连续变化的正弦波信号。

2. 负反馈原理低频信号发生器的振荡电路采用了负反馈原理。

负反馈是指将一部分输出信号反馈到输入端，以抑制电路中的非线性失真和稳定输出信号的变化。

在低频信号发生器中，通过正确设计反馈网络，能够使得振荡电路产生稳定、纯净的低频正弦波信号。

3. 控制元件低频信号发生器中的振荡电路通常会加入控制元件，如可变电阻、可变电容等。

这些控制元件能够通过调节电阻值或电容值来改变振荡电路的频率、幅度等参数，从而实现对低频信号的精确调节和控制。

4. 输出驱动电路除了振荡电路外，低频信号发生器还需要配备输出驱动电路。

输出驱动电路可以将振荡电路产生的低频信号放大并输出到外部设备，如示波器、扬声器、其他测量设备等。

输出驱动电路通常包括放大器、隔直电路等部分，以保证低频信号的准确输出。

低频信号发生器的工作原理主要是依托振荡电路的原理，并结合负反馈、控制元件和输出驱动电路等部分共同实现对低频信号的产生和输出。

这些原理的相互作用使得低频信号发生器能够产生稳定、精确的低频信号，广泛应用于各种仪器仪表、声音设备、通信设备等领域。

低频信号发生器的使用说明一、器件介绍二、连接器件1.将发生器的电源线插入电源插座，并确保电压稳定；2.将发生器的输出端口与所需连接的设备的输入端口连接。

通常可通过BNC连接器将信号发生器与外部设备连接。

三、设置参数1.打开电源开关，启动发生器。

在显示屏上将会显示基本参数，如频率、幅度等；2.利用旋钮或按键设置所需的信号频率。

一般情况下，可以通过旋钮一步步地调整频率，也可以通过输入具体数值来直接设置频率；3.设置输出幅度。

通过旋钮或按键可以调整信号的幅度，选择合适的幅度范围，并通过输入具体数值来直接设置幅度值；4.如果需要，还可以设置其他参数，比如波形类型、相位、频率调制等。

四、使用功能1.正弦波：低频信号发生器可以产生各种波形，其中最常用的是正弦波。

可以通过设置频率、幅度来调整正弦波的特点；2.方波：方波是一种平坦的波形，通常用于测试数字电路，可以通过设置频率、幅度来调整方波的特点；3.脉冲波：脉冲波是一种带有高峰值的波形，通常用于测试计时电路等；4.三角波：三角波是一种连续的波形，通常用于测试滤波器频率响应等；5.调频信号：低频信号发生器还可以产生调频（FM）信号，可以通过设置调频范围和调频深度来调整调频信号的特点。

五、注意事项1.在使用低频信号发生器之前，需要确保电源接地良好，以避免电击等意外；2.调节信号幅度时，需要避免过高的输出幅度，以免损坏连接设备；3.当需要连接低频信号发生器与其他设备时，要确保连接器件与线缆质量良好，并避免松动接触导致信号失真；4.在进行精密测量时，可以考虑使用外部校准装置进行校准，以提高测量准确性；5.在长时间使用低频信号发生器时，要注意发生器的散热问题，避免过热。

总结：低频信号发生器是一种功能强大的信号产生仪器，通过设置频率、幅度等参数，可以产生各种波形的信号。

在使用低频信号发生器时，需要连接合适的设备，并注意设置参数和注意事项。

正确使用低频信号发生器，可以实现科研、测试、教学等领域的需求。

低频信号发生器的设计摘要:直接数字合成(DDS)是一种重要的频率合成技术,具有分辨率高、频率变换快优点,在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。

文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点,阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0—50kHz内变化、相位正交的信号源,给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。

关键词:直接数字频率合成信号源AD9850芯片概述:随着数字技术的飞速发展,高精度大动态范围数字/模拟(D,A)转换器的出现和广泛应用,用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术,即直接数字合成(DDS)异军突起。

其主要优点有:(1)频率转换快:DDS频率转换时间短,一般在纳秒级;(2)分辨率高:大多数DDS可提供的频率分辨率在1 Hz 数量级,许多可达0.001 Hz;(3)频率合成范围宽;(4)相位噪声低,信号纯度高;(5)可控制相位:DDS 可方便地控制输出信号的相位,在频率变换时也能保持相位联系;(6)生成的正弦/余弦信号正交特性好等。

因此,利用DDS技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号,这在电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。

1. 低频信号发生器的组成图2.7为低频信号发生器组成框图。

它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。

(1)主振器RC文氏桥式振荡器具有输出波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽等特点,故被普遍应用于低频信号发生器主振器中。

主振器产生与低频信号发生器频率一致的低频正弦信号。

文氏桥式振荡器每个波段的频率覆盖系数(即最高频率与最低频率之比)为10,因此,要覆盖1Hz~1MHz的频率范围,至少需要五个波段。

为了在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围,有时采用差频式低频振荡器,图2.8为其组成框图。

假设f2=3.4MHz,f1可调范围为3.3997MHz~5.1MHz,则振荡器输出差频信号频率范围为300Hz (3.4MHz-3.3997MHz)~1.7MHz(5.1 MHz-3.4 MHz)。

信号发生器的分类及解决方案信号发生器的分类信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者供应需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。

所谓可控信号特征，紧要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地掌控设定。

信号发生器的分类1、正弦信号发生器正弦信号紧要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。

按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调整范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能精准地衰减到—100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率更改的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。

2、低频信号发生器包括音频（200～20000赫）和视频（1赫～10兆赫）范围的正弦波发生器。

主振级一般用RC式振荡器，也可用差频振荡器。

为便于测试系统的频率特性，要求输出幅频特性平和波形失真小。

3、高频信号发生器频率为100千赫～30兆赫的高频、30～300兆赫的甚高频信号发生器，一般接受LC调谐式振荡器，频率可由调谐电容器的度盘刻度读出，紧要用途是测量各种接收机的技术指标，输出信号可用内部或外加的低频正弦信号调幅或调频，使输出载频电压能够衰减到1微伏以下，高频信号发生器的输出信号电平能精准读数，所加的调幅度或频偏也能用电表读出。

此外，仪器还有防止信号泄漏的良好屏蔽。

4、微波信号发生器从分米波直到毫米波波段的信号发生器，信号通常由带分布参数谐振腔的超高频三极管和反射速调管产生，但有渐渐被微波晶体管、场效应管和耿氏二极管等固体器件取代的趋势，仪器一般靠机械调谐腔体来更改频率，每台可覆盖一个倍频程左右，由腔体耦合出的信号功率一般可达10毫瓦以上，简易信号源只要求能加1000赫方波调幅，而标准信号发生器则能将输出基准电平调整到1毫瓦，再从后随衰减器读出信号电平的分贝毫瓦值；还必需有内部或外加矩形脉冲调幅，以便测试雷达等接收机。