简易函数信号发生器的设计与实现

重庆工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书

课题名称 1、 课题简介： 函数信号发生器是电子技术专业人员常用的一种仪器设备，通过函数信号发生器可以获取一定频率范围、一定幅值范围内的正弦信号、三角波信号、锯齿波信号及不同占空比的方波信号，可为所设计的电路提供输入信号，实现电路功能及性能的测试。 本课题利用单片机控制D/A转换芯片实现简易的函数信号发生器。信号输出频率范围在1Hz～10KHz。可通过按键调节信号类型、输出频率、输出幅度、对于方波还可以调整其占空比。 2、技术指标： 1）使用51单片机和D/A转换芯片； 课题简介 技术指标 工作量要求 2）需要输出正弦波、方波、三角波、锯齿波波形； 3）波形可以手动选择； 4）波形频率为1Hz~10KHz，且步进可调。 5）波形幅值，在0～5V范围内可调。并可实现0.1V的步进。 6）波形类型、幅值和频率用7段数码管显示。 3. 毕业设计工作量要求 1）根据任务书要求查阅资料及相关文档。 2）根据所查阅资料进行综合分析，完成设计思路、系统框架设计、方案比较、可行性分析等。 3）确定设计方案进行系统硬件设计并完成Protel软件设计与仿真。 4）完成硬件电路焊接制作，软件下载至目标板进行总体调试

漳州师范学院

《模拟电子技术》课程设计

设计题目：简易函数型号发生器的设计

姓 名： 学 号

系 别：物理与电子信息工程系 专 业：电气工程及其自动化 年 级： 指导教师：

2012年5月9日

0

目录

摘要

一 系统设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4

1. 设计任务 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 2. 设计要求 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4

二 方案选择与比较 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 三 电路设计原理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7

1． 系统原理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 2． 方波--三角波发生电路 ┄┄┄┄┄┄┄ 8 3． 正弦波发生电路 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9 4． Multisim软件仿真 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11

四 PCB布板 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 14 五 实物安装与调试 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15

1． 实物图 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 2． 测试的波形

本科学生毕业论文

论文题目：

学 院：

年 级：

专 业：

姓 名：

学 号：

指导教师： 基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现 物理科学与技术学院 2008级 应用物理学

2012 年 4 月 28 日

摘要

波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。

本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和FPGA的理论。然后详尽地叙述了用FPGA完成信号发生器模块的设计过程，接着分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，将整个仪器功能划分为控制模块、FPGA器件来实现。最后就这几个部分分别进行了详细阐述。

关键词

EDA；函数信号发生器；FPGA；

Abstract

The waveform generator has become the modern testing,the most widely used on

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 电子线路课程设计 课程设计题目 函数信号发生器的设计 课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

1．设计能产生正弦波等波形的函数信号发生器， 2．信号频率范围： 1Hz∽100kHz； 3．输出波形要求

① 正弦波 谐波失真度≤2%；

② 方波 上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%∽50%之间； 4．输出信号幅度范围：0∽20V； 二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料

1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2. 阎石，数字电子技术（第五版）．[M]北京：高等教育出版社，2005. 3. 陈孝彬《555集成电路实用电路集》高等教

辽 宁 工 业 大 学

单片机原理及接口技术课程设计（论文）

题目： 简易函数信号发生器设计

院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名：

指导教师： （签字） 起止时间：

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：学院 教研室：

学 号 课程设计（论文）题目 简易函数信号发生器设计 学生姓名 专业班级 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能 （1）设计一个基于单片机的信号发生器； （2）能够输出三种波形，用按键控制，K1加频率、K2减频率、K3键控制正弦波和三角波切换； （3）能够通过按键进行波形参数设置； （4）能够通过显示模块输出波形的主要参数。 设计任务及要求 1、分析系统功能，确定系统硬件组成； 2、设计系统的硬件电路图； 3、编写相应的软件，完成控制系统的控制要求； 4、上机调试、完善程序； 5、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。 技术参数 波形幅值±5V，频率10Hz-1kHz之间。 1

函数信号发生器的设计、与装配实习

一．设计制作要求：

掌握方波 一 三角波 一 正弦波函数发生器的设计方法与测试技术。学会由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。掌握安装、焊接与调试电路的技能。掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。

二．方波 一 三角波 一 正弦波函数发生器设计要求

函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波 一 三角波 一 正弦波函数信号发生器的设计与制作方法。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种：

1：如先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。

2：先产生三角波一方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。

3

3：本次电路设计，则采用的 图1函数发生器组成框图

是先产生方波 一 三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。此钟方法的电路组成框图。如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。

为了使大家能较快地进入

函数信号发生器的设计、与装配实习

一．设计制作要求：

掌握方波 一 三角波 一 正弦波函数发生器的设计方法与测试技术。学会由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。掌握安装、焊接与调试电路的技能。掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。

二．方波 一 三角波 一 正弦波函数发生器设计要求

函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波 一 三角波 一 正弦波函数信号发生器的设计与制作方法。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种：

1：如先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。

2：先产生三角波一方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。

3

3：本次电路设计，则采用的 图1函数发生器组成框图

是先产生方波 一 三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。此钟方法的电路组成框图。如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。

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简易函数信号发生器的设计--三角波

引 言

尽管近30年来以大规模集成工艺为依托的各种数字电路的问世，逐渐代替了各种传统的模拟电路的应用领域，但是物理世界毕竟还是模拟的，与物理世界各种现象的接口，仍然需要靠模拟电路来承担。即便在某一功能块中，模拟电路所占份量可能很少，但是这一部分或许是整个系统就设计和实现来说最具挑战性的部分，而且往往在系统性能上起着关键作用。尤其是当速度和功率成为至关重要的因素时，模拟电路就更显突出。

运算放大器和各种模拟集成电路是应用最为广泛的一类模拟器件。随着及程度的提高、性能的改善，愈来愈受到人们的青睐；在工业控制、遥控遥测、仪表仪器等领域成为不可或缺的器件。传统上隶属于模拟电子学领域的很多功能，今天都用数字形式给予实现了。然而，物理世界本来就是模拟的，这表明，总是需要模拟电路去适应这些物理信号，像与传感器相连的电路，以及把模拟信息转换为数字信息，供进一步处理，和从数字信息转换回模拟信息供物理世界再利用等这样一些电路，都还需要用到模拟电路。因此，当今的许多应用，最好是由混合模式的集成电路（混合模式IC）和系统来提出。它依赖模拟电路与物理世界接口，而数字电路则用作处理和控制。即便这个模拟电路或许进展这个芯片面积的一小部分，

简易函数信号发生器的设计--三角波

引 言

尽管近30年来以大规模集成工艺为依托的各种数字电路的问世，逐渐代替了各种传统的模拟电路的应用领域，但是物理世界毕竟还是模拟的，与物理世界各种现象的接口，仍然需要靠模拟电路来承担。即便在某一功能块中，模拟电路所占份量可能很少，但是这一部分或许是整个系统就设计和实现来说最具挑战性的部分，而且往往在系统性能上起着关键作用。尤其是当速度和功率成为至关重要的因素时，模拟电路就更显突出。

运算放大器和各种模拟集成电路是应用最为广泛的一类模拟器件。随着及程度的提高、性能的改善，愈来愈受到人们的青睐；在工业控制、遥控遥测、仪表仪器等领域成为不可或缺的器件。传统上隶属于模拟电子学领域的很多功能，今天都用数字形式给予实现了。然而，物理世界本来就是模拟的，这表明，总是需要模拟电路去适应这些物理信号，像与传感器相连的电路，以及把模拟信息转换为数字信息，供进一步处理，和从数字信息转换回模拟信息供物理世界再利用等这样一些电路，都还需要用到模拟电路。因此，当今的许多应用，最好是由混合模式的集成电路（混合模式IC）和系统来提出。它依赖模拟电路与物理世界接口，而数字电路则用作处理和控制。即便这个模拟电路或许进展这个芯片面积的一小部分，

科技论坛

智能函数信号发生器硬件设计概述

李淑珍

（黑龙江技师学院，黑龙江鸡西158100）

摘

要:近年来计算机技术及微电子器件在工程技术中应用十分广泛，在此基础上发展起来的智能仪器仪表无论是在测量的准确度、可靠性、

自动化程度、运用功能方面还是在解决测量技术与控制技术问题的深度及广度方面都有迅速的发展。本文简明介绍了一种采用传统的信号发生器

的原理结合直接数字波形合成技术、数字信号处理技术和智能仪器仪表技术而设计实现一种智能函数信号发生器。在本论文中介绍了系统设计总体方案的确立，设计了系统电源电路，滤波电路和MAX038外围电路。

关键词:信号发生器；电源电路；滤波电路；MAX0381设计思想

本文研究的是一种新型的函数信号发生器,用DSP作为主微处理器,主要负责特殊波形的产生,MAX038作为周期信号输出的辅助处理器,产生的信号经程控放大器和滤波器输出.本文主要介绍了系统总体方案的确立,系统电源电路的设计,MAX038外围电路的设计和滤波电路的选择.

2系统总体方案确立

本文设计的总体方案是常用周期信号的生成完全利用硬件电路产生的方法。我们选用单片集成函数波形发生器，通过D/A转换器将数字量转化为模拟信号对其参数进行程控，产生波形经程控放大器输出，而对于频率