当前位置：文档之家 › 简易波形发生器设计报告

简易波形发生器设计报告

  • 格式：doc
  • 大小：989.00 KB
  • 文档页数：13

.

-

- 可修编-

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： 6

学生： 覃凤素

指导教师： 罗伟华

2015年 11月 12 日 .

-

- 可修编- 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，频率围为10Hz~100Hz，VV8p-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） 频率围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz；

（2） 输出电压：方波VV24p-p，三角波VV6p-p，正弦波VV1p-p；

（3） 波形特性：方波st30r (1kHz，最大输出时)，三角波%2V，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。 .

-

- 可修编- 方案二：用ICL8038函数发生器可以同时产生方波、三角波和正弦波。当调节外部电路参数时，还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波。

方案三：用滞回比较器的开关作用和具有延时作用的RC反馈网络构成多谐振荡器，用积分电路将方波转换成三角波，用分立元件三极管、电容、电位器和电阻搭成差分放大器，三角波经过差分放大器可转换成正弦波。

论证：方案一的特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其震荡频率为RCπ21f0，改变RC的值，可以得到不同频率的正弦波信号输出。为了让电压稳定，需采用稳幅措施。它的缺点是结构复杂且不好调试，不能很快地得到电路波形。方案二可以同时产生方波、三角波和正弦波，它的信号发生器电路简单、调整方便。方案三介于方案一和方案二之间，它的设计电路比方案一简单但比方案二复杂，电路引起的失真也介于两者之间。虽然比较之下方案二最是简单和易于实现所要的波形，但考虑到此次课程设计的意义在于使我们能更好地将所学实践起来，我们所采取的电路是方案三，既对同学的能力能有所体现，电路实验本身也是有些难度的。

以下是方案三函数发生器的组成框图：

1.方波发生电路

因为方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。它由反向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、放电实现使输出状态自动地相互转换。如图所示的方波发生电路，以Ua741构成滞回比较器，有

URRRUOT1211•

当VP>0时，A1输出为正；当VP<0时，A1输出为负。 比较器 积分器 差分放大器 方波 三角波 正弦波 .

-

- 可修编-

2.方波—三角波发生电路：

三角波电路波形可以通过积分电路实现，把方波电压作为积分电路的输入，在积分运算电路的输出就得到了三角波。在方波-三角波发生电路中，以A2（ua741）作为反向积分器，当A1输出的Vo1为正时，积分运算电路的输出电压Vo2将线性下降，当A1输出的Vo1为负时，Vo2将线性上升.利用叠加定理可得：

VRRRVRRRVOP221201211

URRRUmOPT2132RRCRRRPPT131242)(4

积分器的输出为dt)(112242UCRPRUOO

VUCCO1时，tCRPRVUCCO2242)()(

VUCCO1时，tCRPRVUCCO2242)()( .

-

- 可修编-

3.三角波—正弦波发生电路

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 .

-

- 可修编-

4.总的电路图

.

-

- 可修编- 五、参数计算

方波-三角波的频率：CRRRRRPRf224212)(4

三角波的幅度：VRPRRUCCmo1322

方波—三角波的频率：CRPRRRPR224213)(f4

212132vVRPRRccmo

取R2=10KΩ，R3=20KΩ，RP1=47KΩ。平衡电阻R1≈ 10KΩ。

当100Hz<=f<=1kHz时，取C1=0.1uF，R4=5.1KΩ，RP2=100KΩ。当1kHz<=f<=10kHz时，C2=0.01uF。

三角波—正弦波的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取为470uF，滤波电容C6的取值为1uF。RE2=100Ω与RP4=100Ω并联，以减小差分放大器的线性区。

六、安装调试

1.由于比较器A1与A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路可以同时安装。

2.在面包板上和最后焊在电路板上时注意芯片以及三极管的各引脚的接线；

3.按图接电源线，注意直流源的正负极和接地端；

4.电位器RP1可调整方波—三角波的的输出幅度，即峰峰值。在用电位器RP2调整方波—三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度；

5．观察示波器，各指标达到要求后进行下个部分的安装；

6.在三角波—正弦波发生电路部分，给定输入的三角波横为6V，在其它条件不变的情况下，发现当电容C6用104时，输出的正弦波有明显的失真，于是我们将电容C6改用105，再调整电位器RP3和RP41，使得正弦波的失真最小，波形呈现比较好的状态。 .

-

- 可修编-

实验输出的波形如下：

（1）100Hz到1KHz

方波

Vp-p=5.00V*4.3=21.5V三角波VV6p-p

f=184.95Hz

T=2.50ms*2.1=5.5ms

三角波

Vp-p=1.00V*6.0=6.00V

f=184.95Hz

T=2.5ms*2.1=5.5ms

.

-

- 可修编-

正弦波

Vp-p=0.2V*6.4=1.28V

f=153.85Hz

T=2.5*2.6=6.5ms

(2)1KHz到10KHz

方波

Vp-p=5.00V*4.5=22.5V三角波VV6p-p

f=1.519KHz

T=500us*1.4=700us

.

-

- 可修编-

三角波

Vp-p=2.00V*3=6.00V三角波VV6p-p

f=1.519Hz

T=500us*1.4=700us

正弦波

Vp-p=200mV*2.6=0.512V

合集下载

简易波形发生器

简易波形发生器

电子发烧友 电子技术论坛

简易波形发生器

一、实验目的

１．掌握DAC0832和ADC0809的应用和编程方法。

２．熟悉几种典型波形的产生方法。

二、实验内容与要求

利用微机实验平台编程实现一个波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波等各种波形，频率和幅度均可调。

1． 基本要求

（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

（2）输出波形的频率范围为100Hz～1kHz，步进为100Hz。

（3）输出波形幅度范围1～5V（峰-峰值），可按步进1V（峰-峰值）调整。

（4）通过ADC0809采样DAC0832的输出，在屏幕上画出图形。示波器查看波形发生器的输出和屏幕上的图形比较。

2． 提高要求

（1）增加输出波形的类型。

（2）扩展输出波形频率范围。

（3）减少幅度范围的步进量。

三、实验报告要求

１．设计目的和内容

２．总体设计

３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明

４．软件设计框图及程序清单

５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）

四、总体设计

本次设计结合D/A和A/D转换，用键盘输入来选择DAC0832的输出波形，再通过ADC0809采集后在PC机上以图形方式显示。实验主要利用实验箱上的DAC0832 、ADC0809和8253等硬件电路和PC机资源。

设计要求该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波等形状的波形，频率和幅度可调。不同的波形主要是由输入DAC0832的不同规律的数据，所以在软件设计是主要是构造各种波形的数据表格。方波只需要控制输出高低电平的时间，三角波的表格可以由数字量的增减来控制，产生正弦波关于构造一个正弦函数数值表，通过查该函数表来实现波形的输出。波形的频率控制是通过对输出数据的时间间隔控制。幅度是通过改变输出数据的大小来控制的。为了程序实现方便，可以把每种波形的数据表构造好，再统一查表来实现。 电子发烧友 电子技术论坛

简易多波形信号发生器的设计与仿真

简易多波形信号发生器的设计与仿真

简易多波形信号发生器的设计与仿真

【摘 要】本文根据电子电路的相关理论原理对简易多波形信号发生器电路进行设计，利用分立元件，借助protues软件进行电路创建，波形仿真，并对有关问题进行分析讨论。

【关键词】方波电路；三角波电路；正弦波电路；仿真

0 引言

信号发生器在电子电路实验中用得最多的是方波、三角波、正弦波、脉冲波等多种电压波形，基本的信号发生器能产生方波、三角波、正弦波三种波形，其电路构成多种多样，可以通过分立元件、运放电路或专用的集成电路来构成。本文通过运放级联电路外加低通滤波器构成一个简易的多波形信号发生器。

1 多波形发生器电路设计思想

利用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波，其中方波由电压比较器产生，输出的方波经积分器积分后得到三角波，三角波通过低通滤波器生成正弦波[1]。

2 单元电路设计

2.1 方波发生器电路

方波发生器电路由滞回比较器和RC负反馈电路组成，电路为自激振荡电路。其中电阻Rf和电容C构成积分电路，起反馈和延迟作用，通过RC充，放电实现输出状态的自动转换；集成运放A和R1、R2组成滞回比较器，起开关作用；比较器输出电压VO被双向稳压管限幅，在比较过程中，输出电压被稳定在正负VZ（VZ为稳压管的稳定电压）而保持恒定。

2.2 三角波发生器电路

三角波发生器的电路如图2所示，其中前半部分为滞回比较器，后半部分为积分电路，滞回比较器的输出VO1经积分器积分即可得到三角波，而积分器输出的三角波反馈到滞回比较器的同相输入端，触发比较器自动翻转形成方波，这样就构成三角波-方波发生器，方波的输出电压VO1=±VZ，三角波的输出电压为Vo=（R1/R2） VZ。

2.3 正弦波发生电路

将三角波展开为傅立叶级数可知，它含有基波和3次、5次等奇次谐波，因此通过低通滤波器取出基波，滤除高次谐波，即可将三角波转换成正弦波[2]。

3 电路仿真

利用protues对多波形发生器电路进行仿真，首先按图3所示电路图绘制电路图，启动仿真开关，打开示波器控制面板，在其Timedase区设置x轴时基扫描时间为5ms/Div，在channel A、channel B、channelC区分别设置A、B、C通道输入信号在Y轴上的显示刻度为：1V/Div，这时我们可以在示波器上看到如图4所示的方波、三角波、正弦波电压波形。按动RV1调整电位器的电阻，可以看到当RV1电阻增大时，输出波形的周期减小，当RV1电阻减小时，输出波形的周期增大，波形发生器的周期可以通过改变RV1的大小来调整。从示波器的波形图上可以看出正弦波与三角波有一定的相移，这是因为积分电路本身是一个相移滞后电路，所以经过二阶积分电路，正弦波比三角波相位落后了一定的角度[3]。

基于LM324的简易波形发生器

基于LM324的简易波形发生器

目录

摘要 ................................................................................................................................................................ 1

一、课程设计的目标和设计的任务 .................................................................................................... 1

1.1设计培养的目标 ............................................................................................................................ 1

1.2设计任务 .......................................................................................................................................... 1

1.3课程设计的要求及技术要求 ..................................................................................................... 2

二、电路设计原理方案及电路图 ......................................................................................................... 2

波形发生器设计报告

波形发生器设计报告

波形发生器设计报告

摘要

本设计是以AT89C52为控制模块，控制DAC0832输出正弦波、方波、三角波，并利用倍频器输出波形的频率可达到1MHz。

关键词：AT89C52；DAC0832；倍频器；波形发生器。

设计任务：

（1）能产生正弦波、方波、三角波；

（2）频率、幅度可以设定；

（3）输出频率能达到1MHZ。

发挥部分（自选）。

总体设计方案：

该系统功能主要由AT89C52单片机通过相应的软件编程实现程序逻辑功能并结合相关的周围硬件电路而实现。

AT89C52

单

片

机

主

控 键盘输入 LCD1602液晶显示

DAC0832数模转换

电流转换为电压 被频器 程序流程图

-

开始

初始化

等待

是否有键按？ 否

三角波

输出方波 方波

输出矩形波 正弦波

输出正弦波

有键按下？ 否 P3.3键按几次

1次按键是P3.3？

是

2次 3次 是

P3.4 P3.5 P3.6

频率加 频率减 停止 否 原理图

本设计分为以下模块：

一、控制模块

二、键盘输入模块

三、产生波形模块

四、显示模块

仿真波形

一、三角波

二、方波

三、正弦波

总结

本次课程设计所用到的程序除LCD显示部分及DAC0832部分参考了其他的程序外全系独立编写，通过这一课程设计，使在课堂上所学习的单片机语言应用能力获得了大的提高，也极大的增强了编写调试程序和硬件连接的能力。

编程工作是一项繁重，系统的脑力劳动，需要编程者具有足够的耐心和毅力，耐心细致的工作态度和严谨务实的工作作风。本次所编写的多功能波形发生器的源程序总共将近二百多行，系统庞大而且繁杂，在编写过程中，所遇到的问题非常多，整个编写过程就是一个不断面临问题，不断解决问题的过程，这一过程充满了挑战性，也充满了各种困难，但不断的追踪错误的来源也是很有趣味的一件事情。出现了运行错误后，就处处添加显示代码，让LCD将它的运算过程中的数据显示出来，追踪错误的源头，最终会发现在运算过程的某一步上出现了异常，然后分析问题为什么会出在这里，找到程序中隐藏的逻辑错误并修改，找到错误的所在并解决掉是非常具有吸引力的。