函数信号发生器设计报告

函数信号发生器设计报告

目录

一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 .................

函数信号发生器的设计

摘要：函数信号发生器作为一种常用的信号源，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都要有信号源，由他产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定他们的性能参数，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如正弦波、三角波、方波等，因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

本次课程设计的波形发生电路以LM324为核心, 实现简易波形的输出。滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出；二阶低通滤波电路实现正弦波的输出。实现全波整流的功能。

关键字：电压跟随器；LM324；滞回比较器；积分运算电路；二阶有源低通滤波电路；反相比例运算电路；

1．硬件电路设计

图1.1 系统实现方案结构框图

1.1方波和三角波电路的设计

工作原理图如图1.2所示。图中虚线左边为同相输入滞回比较器，由LM324、电阻和稳压二极管组成。当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为

±Uz 的方波。右边为积分

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

课程

目录

设计

一、设计要求------------------------------------------------2 二、设计的作用与目的------------------------------------2 三、波形发生器的设计------------------------------------3

1、函数波形发生器原理和总方案设计-------------------3 2、方案选择及单元电路的设计---------------------------5 3、仿真与分析----------------------------------------------9 4、PCB版电路制作-----------------------------------------13

四、心得体会-----------------------------------------------15 五、参考文献-----------------------------------------------16 附录

1

课程设计

波形发生器的设计电路

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

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

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

设计示例一：

函数信号发生器的设计

函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如视频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块5G8038）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题要求设计由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数发生器。

一、设计任务书 1．设计课题

函数信号发生器设计。 2.主要技术指标

1）输出波形：正弦波、方波、三角波等 2）频率范围：1～１０Hz，１０～１００Ｈz

1

3) 输出电压：方波Up-p=24V，三角波Up-p=6V，正弦波U>1V；

4) 波形特征：方波tr<10s（1kHz，最大输出时），三角波失真系数THD<2%，正弦波失真系数THD<5%。

二、设计过程举例 1.课题分析

根据任务，函数信号发生器一般基本组成框图如图4.2.15所示。读者可参阅有关参考资料。

图4.2.15 函数信号发生器框图

2．方案论证

（1）确立电路形式及元器件型号 1）方波-三角波电路

图4.2.16所示为产生方波-三角波电路。工作原理如下：若a点短开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加

EDA课程设计——函数信号发生器

实验报告

学院（系）

专业、班级 学生姓名 学 号 小组其他队员： 指导教师

（1）实验要求

（2）总体设计思路

（3）程序仿真

（4）实验结果

（5）心得体会

一． 实验要求

（1） 利用VHDL语言设计一个多功能信号发生器，可以产生正弦波，三

角波，锯齿波和方波的数字信号。

（2） 焊接一个D/A转换器，对输出的数字信号转换成模拟信号并在示

波器上产生波形。

（3） 在电路板上可以对波形进行选择输出。 （4） 在电路板上可以对波形的频率与幅度进行调节。

二．总体设计思路

信号发生器主要由分频，波形数据的产生，四选一多路选择，调幅和D/A转换五个部分组成。 总体框架图如下：

（1） 分频

分频器是数字电路中最常用的电路之一，在FPGA的设计中也是使用效率非常高的基本设计。实现的分频电路一般有两种方法：一是使用FPGA芯片内部提供的锁相环电路，如ALTERA提供的PLL（Phase Locked Loop），Xilinx提供的DLL（Delay Locked Loop）；二是使用硬件描述语言，如

VHDL、Verilog HDL等。本次我们使用VHDL进行分

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。

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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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