低频信号发生器的设计

基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器，可以产生各种低频信号。

本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。

一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。

它将频率和相位信息编码为数字信号，通过数字计算来生成输出信号。

DDS的基本原理如下：1.预存储波形数据：DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中，例如RAM或ROM中。

每个存储地址对应一个波形振幅值。

2.相位累加器：DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。

相位累加器是一个计数器，每个时钟周期增加一个固定的值，该值称为相位增量。

相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。

3.数字到模拟转换：相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换，即将相位信息转换为模拟信号。

这一步可以通过查表法，将相位信息作为地址，从查表的波形存储器中读取波形振幅值，然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。

二、低频信号发生器的设计1.频率控制：低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围，并能够精确地调节频率。

为了实现这一点，可以使用一个可编程的数字控制单元，比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。

通过改变相位增量的大小，可以控制DDS的输出频率。

2.模拟输出滤波：DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串，需要通过模拟输出滤波器进行滤波，以获取平滑的模拟输出信号。

滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器，以滤除高频噪声和杂散成分。

3.波形选择：DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形，包括正弦、方波、锯齿波等。

在波形存储器中存储不同的波形数据，并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。

三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。

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。

低频三相函数信号发生器制作方案一提到低频三相函数信号发生器，脑海中瞬间涌现出电路图、元件选择、调试过程等一系列关键词。

咱们就围绕这个主题，详细梳理一下整个制作方案。

要明确低频三相函数信号发生器的功能和用途。

它主要用于产生低频三相正弦波信号，广泛应用于电力系统、自动控制、信号处理等领域。

那么，如何制作一款性能稳定、精度高的低频三相函数信号发生器呢？1.设计思路（1）稳定性：确保输出信号的稳定性，降低噪声干扰；（2）精度：提高输出信号的精度，满足实际应用需求；（3）可扩展性：预留一定的扩展空间，方便后续升级和功能拓展。

2.电路设计（1）信号源设计内部集成振荡器、缓冲放大器和稳压电路，简化电路设计；可产生正弦波、三角波和矩形波等多种波形；频率范围宽，可满足低频信号的需求。

（2）分频电路设计为了得到三相信号，我们需要对信号源输出的单相信号进行分频。

这里采用CD4060分频器，将信号源的输出频率分频为1/3，得到三相信号的初始频率。

（3）滤波电路设计滤波电路的作用是消除信号中的噪声和杂波，提高输出信号的纯净度。

我们采用二阶低通滤波器，截止频率设置为所需信号频率的5倍，确保信号在截止频率附近的失真最小。

（4）放大电路设计放大电路用于放大滤波后的信号，使其达到所需的幅值。

这里采用运算放大器组成的非倒数放大电路，根据实际需求调整放大倍数。

3.元件选择（1）ICL8038：集成函数发生器IC，用于产生低频信号；（2）CD4060：分频器，用于得到三相信号的初始频率；（3）运放：用于滤波和放大电路；（4）电阻、电容、二极管、三极管等：用于搭建滤波、放大和稳压电路。

4.调试与测试（1）检查电路连接，确保无短路、断路现象；（2）接通电源，观察信号源输出波形是否正常；（3）调整分频器CD4060的时钟频率，观察三相信号输出是否稳定；（4）调整滤波电路参数，观察滤波效果；（5）调整放大电路参数，观察输出信号幅值是否达到预期；（6）进行长时间运行测试，观察信号稳定性。

低频函数信号发生器设计一、引言低频信号在电子工程中有着广泛的应用。

低频信号可以用于音频放大器、振荡电路、传感器等各种电子设备中。

而低频信号发生器则是产生低频信号的一种电子设备。

本文将介绍低频函数信号发生器的设计。

二、低频函数信号发生器的原理1.时钟电路：时钟电路是低频函数信号发生器中的一个重要组成部分。

时钟电路负责提供一个稳定的时钟信号，用于产生低频信号。

可以使用晶体振荡器或RC振荡器作为时钟电路的基础。

2.可调电压控制振荡器：可调电压控制振荡器是低频函数信号发生器中的核心组成部分。

它能够通过改变电压来控制输出频率。

根据不同的需要，可以设计不同的电压控制振荡器，如正弦波振荡器、方波振荡器等。

3.高精度电压参考电路：高精度电压参考电路是为了保证低频函数信号发生器的输出信号精度。

一般来说，高精度电压参考电路采用稳压二极管电路或者基准电压源电路。

4.滤波电路：滤波电路负责将振荡器输出的波形进行滤波，减少噪音和杂散信号。

常用的滤波电路有RC滤波电路、LC滤波电路等。

5.调幅电路：调幅电路可以用于调整低频信号的幅度，以满足不同应用的需求。

常见的调幅电路有放大器电路、差分电路等。

三、低频函数信号发生器的设计步骤1.确定输出信号的频率范围和精度要求。

根据不同的应用需求，确定低频函数信号发生器的频率范围和精度要求，以此确定时钟电路和可调电压控制振荡器的设计参数。

2.设计时钟电路。

根据频率范围和精度要求，设计稳定的时钟电路。

可以选择晶体振荡器或RC振荡器，根据具体情况进行电路设计。

3.设计可调电压控制振荡器。

根据频率范围和精度要求，设计可调电压控制振荡器。

可以采用不同的电压控制振荡器电路，如正弦波振荡器、方波振荡器等。

4.设计高精度电压参考电路。

根据设计要求，选择合适的高精度电压参考电路。

常见的稳压二极管电路和基准电压源电路可以用于高精度电压参考电路的设计。

5.设计滤波电路。

选择合适的滤波电路来滤除振荡器输出的噪音和杂散信号。

低频信号发生器的设计与实现1．设计任务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、正玄波,1K~3KHZ,幅度30mV~1V 。

矩形波占空比可调，锯齿波上升沿、下降沿可调。

2.方案选择1.RC 文氏电桥振荡器产生正弦波经比较器产生方波和矩形波经积分器产生三角波和锯齿波。

特点:廉价，元器件较多，振荡频率不易调整，故障率高。

2.用比较器和积分器产生矩形波和三角波，用三角波——产生正弦波。

特点：廉价，元器件多，故障率高。

3.用石晶晶体构成正弦波发生器，用比较器积分器产生其他波。

特点：频率稳定度高，但频率不易调整。

4.用集成函数发生器特点： 故障率低，易调整，成本高。

3.方案确定虽然8038成本高，但可考虑到集成电路发展方向，尽可能选4方案4..参数设计1.V+,V-设计由8038说明书V+、V-在，选15~5±±V15±2.选取、B A R R 由说明书得、在1uA~1mA 之间A IB I =10V 5V<<10V\mA R V V uA A 1)(1<-<-++V R V 所以取=5.1KΩA R 3.C 的选取：，Vc 在、之间变化，)(31-+-=-V V V V B A A V B V ⎰=t C C dt I C V 01 a.充电时，，，则A C I I =3201==t I C V A C 充t I C t A==320 b.放电时，,。

A B C I I I -=2)2(320A B I I C t -=放211(320t A B A I I I C t T -+=+=放充 当输出方波时，，, 则，f=1/T ，放充t =t B A I I =)(340R A V V CR T -=+ 计算得PFC 31022⨯= 4.电位器（8脚）选取10kΩ，电阻（8脚）选取10kΩ。

5.RL=100kΩ5.测试结果1.可产生正弦波、矩形波、三角波三种波形，占空比、频率可调2.信号发生器频率调节范围1K~2900HZ ，但没达到3000HZ.3幅度可调范围10mV~10V 不失真。

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。

基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器低频信号发生器是一种能够产生低频电信号的设备，广泛应用于电子、通信、声学等领域的实验、测试和调试中。

在设计低频信号发生器时，基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的原理，可以有效地生成稳定、精确的低频信号。

DDS基本原理：DDS是一种采用数字技术直接产生波形信号的技术，其基本原理是利用数字计算机和其它逻辑电路将高稳定度的时钟信号分频，通过DAC（数字模拟转换器）输出相应的模拟信号。

具体步骤如下：1.频率和相位累加器：DDS中的关键元件是频率和相位累加器。

频率累加器根据输入的控制字频率，以固定的速度递增或递减，并产生一个周期范围内的数字相位输出。

相位累加器则将相位信息输出给DAC。

2.正弦波表：DDS中会预先存储一个周期范围内的正弦波表。

相位输出经过插值之后，会得到一个数值，然后该数值通过正弦波表查表，得到该相位上的正弦波取样值。

3.插值滤波器：DDS通常采用插值滤波器对正弦波表输出进行低通滤波，以去除高频噪声成分。

1.选择合适的时钟源和DDS芯片：首先需要选择一个高稳定度的时钟源，如TCXO（温度补偿型晶体振荡器）。

然后选择合适的DDS芯片，如AD9850或AD9833，这些芯片已经有成熟的设计方案和丰富的技术资料。

2.建立控制电路：根据DDS芯片的规格书和应用电路设计指南，使用微控制器或PLC实现控制电路。

该电路应能够控制频率、相位和幅度等参数，并能与外部设备进行交互。

3.数字信号处理：在设计中，需要进行一系列的数字信号处理，包括频率累加器和相位累加器的递增或递减实现，正弦波表查表的插值运算，以及插值滤波器的设计和滤波处理等。

4.输出电路设计：输出电路应采用高精度DAC进行数字模拟转换，并根据设计要求进行滤波和放大等处理，以产生稳定、精确的低频信号。

5.整体系统测试与调试：完成设计后，需要对整个系统进行全面测试和调试，包括频率范围测试、频率精度测试、稳定度测试、波形畸变测试等。

低频信号发生器设计报告一.设计要求（一）设计题目要求1．分析电路的功能并设计电路的单元电路2．查找图中相应元件的参数，找出国内外对应元件的型号3．用EWB或Multisim软件进行电路仿真，打印仿真原理图和仿真结果4．用A3图纸绘出系统电路原理图（二）其他要求1．必须独立完成设计课题2．合理选用元器件3．要求有目录、参考资料、结语4．论文页数不少于20页二.设计的作用、目的（一）设计的作用低频信号发生器是电子测量中不可缺少的设备之一。

完成一个低频信号发生器的设计，可以达到对模拟电路知识较全面的运用和掌握。

（二）设计的目的电子电路设计及制作课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：1．进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2．基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3．熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

信 号 输 出 电 路三.设计的具体实现（一）系统概述根据课题任务，所要设计的低频信号发生器由三大部分组成：⑴正弦信号发生部分⑵信号输出部分⑶稳幅部分其中由正弦信号发生部分的电路产生所需要的正弦信号，由输出电路将信号放大后进行输出，再由稳幅电路部分从输出的信号采样反馈回信号发生部分进行稳幅。

1.正弦信号发生部分可以有以下实现方案：⑴以晶体管(晶体管（transistor ）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。

开关速度可以非常快）为核心元件，加RC （文氏桥或移相式）或变压器反LC （馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的分立元件正弦波振荡电路。

这种电路的优点是简单、廉价，但由于采用分立元件，稳定性较差，元件较多时调节也较麻烦。

正 弦 信 号 发 生 电 路 稳 幅 电 路⑵以集成运放为核心元件，加RC （文氏桥或移相式）或LC （变压器反馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的正弦波振荡电路。

用AT89C51单片机设计的低频信号发生器电子爱好者在日常电子电路设计中，经常要用到各种波形的信号源，下面介绍一款用单片机设计的低频信号发生器。

该低频信号发生器可以产生锯齿波、三角波，正弦波、方波等常用波形，并可以方便地改变各种波形的周期或频宰，具有线路简单、结构紧凑、成本低、性能优越、操作方便等优点。

一、系统硬件设计1、电路组成及芯片选择本设计的总体框图如图l所示。

选用AT89C51单片机作控制器;D/A转换器选用8位D/A转换芯片DAC0832它与微处理器完全兼容，价格低廉、接口简单、转换控制容易;输出运算放大器选用NE5532P芯片，它的DC和AC特性良好，其特点是低噪声、高输出驱动、高增益、低失真、高转换率，具有输入保护二极管和输出保护电路。

2、电路工作原理电路如图2所示。

单片机的Pl口接按键SI~s4和四只发光二极管.SI—S4分别控制产生锯齿波、三角波、正弦波和矩形泼(含方波).而四只发光二极管则作为不同波形的指示灯：单片机的外部中断口1-3.2和P3.3分别接按键55、S6.用于调整各信号的频率;D/A转换器的数据输入端与单片机的的P0口相连，将单片机产生的各种波形的数字信号送人DAC0832进行数模转换，OAC0832的输入寄存器选择信号cs、输入寄存器写选通信号WR1受单片机P2口控制，DAC0832的DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER直接接地，单片机与DAC0832形成“单缓冲”方式连接：经DAC0832数模转换的模拟信号送人运算放大器NE5532P进行二级放大输出，得到最终的输出信号波形。

二、系统软件设计系统程序流程如图3所示。

程序运行肘，依次判断S1一S4按键是否接下，当SI按下时输出锯齿波，当按键S2按下时输出三角波，当按键S3按下时输出正弦泼，当按键S4按下时输出方渡。

每个波形输出后都要查询按键S6、S7.看是否进行频率调整。

1、锯齿波设计产生锯齿波的原理.是逐步向单片机PO口加1，同时通过DAC0832进行实时的数横转换输出，直到PO的值溢出为零，这样周而复始，从而输出锯齿渡信号。

低频信号发生器使用方法低频信号发生器设计要领及参数低频信号发生器与高频信号发生器的区别低频信号发生器采用单片机波形合成发生器产生高精度，低失真的正弦波电压，可用于校验频率继电器，同步继电器等，也可作为低频变频电源使用。

1低频信号发生器使用方法（1）使用前的准各工作接通仪器的电源之前，应先检查电源电压是否正常，电源线及电源插头是否完好无损，通电前将输出细调电位器旋至最小，然后接通电源，打开XD1型低频信号发生器的开关。

（2）频率的调节，包括频段的选择和频率细调。

①频段的选择，根据所需要的频段（即频率范围）可通过按面板上的琴键开关，来选择所需要的频率。

例如，需要输出信号的频率为6200Hz，该频率在1～10kHz的频段，故应按下10kHz的按键（从左向右第五个键）。

②频率细调，在频段按键的上方，有三个频率细调旋钮，1～10旋钮为整数，0.1～0.9旋钮为领先位小数，0.01～0.10旋钮为第二位小数。

选择频率时，信号频率的前三位有效数字由这三个旋钮来确定。

例如，需要信号的频率为3550Hz，则频段选择按下10kHz按键后，应将三个细调旋钮分别旋转到3、0.5、0.05的位置。

（3）输出电压的调节，XD1型低频信号发生器设有电压输出和功率输出两组端钮，这两组输出共用一个输出衰减旋钮，可做10dB／步的衰减。

但需要注意，在同一衰减位置上，电压与功率的衰减分贝数是不相同的，面板上已用不同的颜色区别表示。

输出细调是由同一电位器连续调节的，这两个旋钮适当配合便可在输出端上得到所需的信号输出幅度。

调节时，首先将负载接在电压输出端钮上，然后调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，即可得到所需要的电压幅度信号。

输出信号电压的大小可从电压表上读出，然后除以衰减倍数就是实际输出电压值。

（4）电压级的使用，从电压级可以得到较好的非线性失真系数（＜0.1％）、较小的输出电压（200μV）和较好的信噪比。

电压级最大可输出5V电压，其输出阻抗是随输出衰减的分贝数的变化而变化的。