信息-多信号的合成信号发生器系统设计_王勤伟

1、引言

信号发生器经历了自由振荡、频率运算、数字合成（DDS）等阶段。本合成函数信号发生器是基于DDS技术实现的。主要实现正弦波、方波、脉冲波、三角波、锯齿波信号输出，和AM，FM，FSK，BPSK 等调制信号输出。正弦信号由DDS芯片直接产生，其它波形通过计数后送DA输出产生。AM信号采用在DDS的输出DA的参考上叠加调制信号的方式产生。FM信号通过改变DDS参考时钟的频率来实现调频。FSK，BPSK等数字调制使用DDS内部功能实现。

选用16*2的字符点阵LCD屏作为系统信息和用户输入信息显示。输入采用5*7的矩正式键盘。采用RS232串行通讯协议和PC通讯以实现上位机远控。拥有存储调用仪器工作状态的功能。处理器选用功能扩展的51系列单片机。

正弦信号产生的核心芯片采用AD公司的AD9852，该芯片具有48位相位累加器，最高300M采样频率，可以实现1uHz频率分辨率。嵌入FSK，BPSK等数字调制功能，内部集成了高速比较器和12位高速DA。很适合在数字系统中作为信号产生部件使用。方波信号通过将正弦信号送入AD9852的内部比较器获得，其它波形通过将获得的方波信号送入计数器，将计数器输出作为AD9852的内部DA输入，通过改变计数器模式获得不同的函数波形，改变方波频率即可实现不同的函数波形频率。

2、系统整体设计

系统主要由处理器相关部分、人机交互部分（显示、键盘）、信号

发生部分、调制部分、放大器部分、系统软件部分。其中处理器相关部分主要实现对DDS芯片、DA、LCD显示屏、RS232通讯电路、键盘数据读取等功能。信号发生部分主体为DDS芯片和波形管理电路（CPLD），实现正弦、方波、三角、锯齿波的输出。调制部分包括数字调制和模拟调制，其中FSK、BPSK使用DDS芯片的附属调制功能实

现。放大器部分由前置放大和功率放大两部分组成。系统软件由C 语言编写，嵌入在处理器芯片中。本文着重对系统软件部分和处理器相关电路部分进行深入讨论。系统框图如图1：

2.1 硬件部分设计

2.1.1 单片机相关电路设计方案

同处理器相连接的相关电路通过8位总线方式相连接。系统中使用了一片CPLD （LC4128V）作为波形管理和译码等功能使用，通过分配不同的地址空间使所有外设分享64K地址空间。

2.1.2 外部扩展RAM 部分电路设计由于系统需要存储大量的显示信息，如频率参数，幅度参数，调制状态信息，输出波形等。同时大量运算过程的中间信息也需要保存。

W78E58系列单片机的内部128字节的和另外扩展的128字节RAM已经不能满足要求，

同时考虑到其它外设地址的分配，

我们扩

展了一片32K容量的RAM。

为其分配0X0000到0X7FFF的地址空

间。

具体连接如图2：

图2

51系列单片机的低端地址和数据位为分时复用关系，所以在使用外部存储器件时必须对低8位地址锁存。74HC373为锁存器，用来锁存低端地址。W24258为32K静态RAM。其中D0～D7同单片机的P0口连接，ALE为地址锁存信号，A8～A14同单片机的P2口连接为高端地址。CS_RAM为RAM的片选信号，由地址译码电路产生。

2.1.3 显示部分电路设计

显示部分采用外购的16*2的字符点阵LCD屏，该屏提供标准8位并行数据接口。通过并行接口可以设置工作状态和发送需要显示

多信号的合成信号发生器系统设计

王勤伟 葛化敏 肖志铭

(南京信息工程大学信息与控制学院 江苏南京 210044)

摘要：信号发生器是一类十分重要的仪器，在通信、测控、导航、雷达、医疗等领域有着广泛的应用。考虑到性价比我们选择了一款扩展功能的51系列单片机W78E58作为本仪器的处理器。信号产生的核心芯片选用AD公司的AD9852。该信号发生器具有输出信号波形种类多、精度高、频带宽等特点。

关键词：信号发生器 AD9852 W78E58中图分类号：TN74文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)11-0052-03Abstract:Signal generator is very important in morden electronic instruments.It is widely applied in many field such as conmunitication,navigation,radar measure and control.Consider cost performance we choose one 51 serial MCU W78E58 of expanded function, as processor of instrument this. The key chip that the signal produces selects AD9852 of AD Company.The signal generator has many virtues,such as generating multiple sorts of signals,high precision and wide frequency width.

Keywords:signal generator AD9852 W78E58

处理器

（嵌入软件）

通讯

显示

键盘

波形管理

信号发生

（D DS）

放大输出

调制管理

图1

的信息。所以在硬件连接上只要分配一个并行总线接口即可。

具体

连接关系如图3：

图3

图中RP1为LCD屏对比度调节电位器。D0～D7同系统数据总线连接。CS_LCD为LCD屏片选信号和地址线A10信号共同构成LCD屏内部寄存器选通信号，用来设置显示信息和控制信息。

2.1.4 按键部分电路设计

按键部分没有采用传统的总线或直接IO口读写的方式设置键盘矩阵的横向数据的方式。按键部分为一个安装在前面板上的独立结构，为了减少主板和按键板的连线数量，采用了串入并出的方式设置矩阵键盘横向数据。分别由SDA，SCL信号产生串行数据和时

钟，通过74HC164实现并行数据输出。

矩阵键盘的纵向数据D0～D3

分别和单片机的P1.0～P1.3连接实现键盘状态的读取。

键盘扫描中断的产生由一外接的50Hz信号触发单片机的外部中断1产生。

原

理如图4：

图4

2.1.5 幅度和方波占空比控制部分电路设计

采用了AD7528双8位DA分别控制信号输出幅度和设置方波占空比的比较电压。AD7528产生的幅度控制电压送到AD9852的信号输出DA的参考端，通过改变参考电压实现输出信号幅度的变化。AD7528产生的占空比控制电压送到AD9852内部高速比较器的一端，比较器的另输入端口接一个正弦信号，通过改变比较电压从而获得占空比可以调节的脉冲波信号。如图5：

AD7528为8位并行总线连接方式。D0～D7同系统数据总线连接，CS_DA为片选信号，由系统译码电路生成。DUTY-AMP用来选择DA数据的设置方向。RP4用来调节DA的参考电压，决定幅度控制电压的大小。

2.1.6 DDS 部分电路设计DDS （AD9852）部分是仪器的核心，其主要功能是利用周期性

信号相位连续变化的特点，通过设置相位累加器的不同步进和开始相位从而得到不同的信号频率。通过相位信息提取对应的幅度信息，然后把幅度信息送到输出DA合成模拟信号。AD9852除了具备基本的DDS功能外，还整合了高速比较器、输出控制DA、FSK调制、BPSK调制等功能。该芯片还可以选择控制方式，有串/并行方式供选择。

我们在应用中主要用来生成正弦波，同时利用其内部的高速比较器生成方波，通过改变比较器的比较电压实现方波占空比的调整。通过设置芯片内部的寄存器可以实现FSK，BPSK等数字调制模式。调节DDS输出DA的参考电压实现输出波形的幅度控制。同单片机的连接主要是数据总线，A0～A5的低位地址和WR写控制信号。

因其同处理器连接部分主要是8位并行总线故不再图示。

2.1.7 串行通讯部分电路设计

仪器通过RS232协议同PC机进行信息交换，

实现远控功能。

RS232协议部分已经由单片机固化为内部功能，

我们需要对其电平进行转换。

如图6：

图6

图中MAX232为电平转换芯片，将单片机的TTL逻辑转换为符合RS232协议的电平。RXD，TXD信号分别接到W78E58的串行输入，串行输出端口。

2.1.8 单片机系统资源分配信息单片机被设置为总线工作方式，数据总线分别与LCD显示屏，外扩RAM，DDS芯片，幅度控制DA和用来设置控制位的锁存器等外设相连接。通过地址译码电路为上述单元分配地址空间，生成片选信号。

INT0外接一个50Hz信号，产生20mS一次的外部中断事件，用来作为对键盘的定时扫描。INT1接GPIB （仪器专用并行接口）中断信号，响应GPIB事件。RXD，TXD分别接外部串行输入输出信号。

图5

······下转第55页

P1.0～P1.3接键盘矩阵的纵向接口，用来接收键盘状态。RXD、TXD分别连接MAX232用于串行远程控制功能。

W78E58系列单片机内部自带程序存储器，所以没有外接程序存储器，单片机接成内部存储器模式，EA接高电平。

2.2 软件整体流程设计

主程序由系统初始化和一个循环判断工作状态并执行相应服务程序的循环组成。其它服务程序以中断方式触发调用，如按键扫描、RS232数据接收等。流程图如图7：

主程序

初始化

更新显示

更新显示

有效按键远控信息按键处理命令解析

图7

初始化函数主要包括处理器工作状态设置、资源分配，显示屏、

DDS等设备初始化。更新显示函数根据用户设置显示输出信号频

率、幅度、调制参数、波形等信息。命令解析函数的功能主要是解析

通过RS232接收到的远程控制命令从而执行相应操作。按键处理函

数通过获取键盘中断扫描函数反馈的键值分别调用功能键处理函

数、数字键处理函数。其中功能键处理函数用于分别处理频率、幅

度、波形等用户设置参数。

3、结语

本文基于直接数字频率合成技术(DDS)，以W78E58单片机和

AD9852芯片为核心,并辅以外围电路,设计了信号发生器。简单方

便、易于操作，同时能对输出信号进行有效的滤波和放大，完全能满

足一般应用场合的需要，具有很高的实用价值。

参考文献

[1]李朝青.《单片机原理及接口技术》（简明修订版）.北京航空

航天大学出版社,2003.

[2]李大友等.《数字电路逻辑设计》.清华大学出版社,1997.

[3]徐爱钧,彭秀华.《单片机高级语言C51应用程序设计》.电子工

业出版社,2001.

[4]《A D9852应用手册》（英文）.A D公司p df文档.

作者简介

王勤伟（1982-），男，硕士研究生，南京信息工程大学信

息与控制学院。研究方向：嵌入式系统设计；计算机应用。时，模块均不能正常切换，出现断电情况；(2)输入电源未采用不同

段的变电站站用交流母线，仅接入了站用变I段母线；(3)UPS控制器

程序未考虑到大量告警事件发生时内存的优化处理方式，存在导致

控制器程序紊乱的因素，未在程序中设置控制器异常情况下对UPS

输出控制的闭锁功能。

更改回路接线：加装一台UPS主机，使用双机双母线带母联运

行接线方式，两台UPS电源的交流输入电源应分别取自不同的交流

母线段。

4、变电站UPS系统接线的新要求

当前，UPS系统在目前仍存在缺陷的地方，针对XX变电站UPS

系统所发生故障，我们对UPS配置提出了更高的要求。

对于110kV及以上变电站配置的UPS电源系统，可采用双机主

从串联互为备用运行接线方式，

“主机”和“从机”各自由一路交流和

一路直流供电，没有独立的旁路电源，如图：

然而，随着更多自动化智能设备加入到变电站综合自动化系

统，担任着越来越重要的生产任务，UPS系统接线最终应采用双机

双母线带母联运行接线方式，如图：

调整后的接线方式，配置两套独立的UPS电源，构成双机冗余

供电系统，各自由两路交流和一路直流供电，有独立的旁路开关，取

消了“主机/从机”的固定分配模式，提高了设备使用率，增强电源可

靠性，杜绝了因一台UPS电源输出故障而影响整段母线的问题。但

是调整后接线将复杂化，也耗费了更多的费用。

5、结语

本文通过介绍UPS系统的功能和使用现状，结合500kVXX变

电站UPS故障事件，提出了变电站交流不间断电源系统设计的新要

求。随着变电站自动化水平的不断创新，变电站内电源系统可靠性

要求也不断提高，交流不间断电源系统设计也将推陈出新，变得更

加合理、可靠。

参考文献

[1]《广东电网调度及变电站自动化系统用交流不间断电源系统技

术规范》.

[2]古新梅.变电站交流不间断电源系统设计.电力建设.

[3]余恬,陈娟.变电站一体化不间断电源的应用探讨.广西电力,2009

年第5期.

······上接第53页

信号发生器的设计方案综述【文献综述】

文献综述 电子信息工程 信号发生器的设计方案综述 摘要：本文首先介绍了信号发生器的背景与应用，然后提出了基于直接数字频率合成(DDS)技术的信号发生器实现，概述了DDS的概念及基本结构，介绍了基于FPGA、单片机及专用芯片的信号发生器实现方案，最后对这些方案给出笔者的评价。 关键词：DSP BUILDER；数字移相信号发生器；DDS 1引言 在当今社会，信号发生器作为电子领域中的最基本、最普通、最广泛的仪器之一，是工科类电子工程师进行信号仿真实验的最佳工具。而信号发生器是指能产生测试信号的仪器，它主要用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 本文设计的数字移相信号发生器通过移相技术在数控、数字信号处理机、工业控翻、自动控制等各个领域得以应用[1]。 2 DDS概述 直接数字频率合成DDS(Direct Digital Frequency Synthesizer)是一种采用数字化技术、通过控制相位的变化速度、直接产生各种不同频率信号的新型频率合成技术，标志着第三代频率合成技术的出现。它是把一系列数字量形式的信号通过数模转换器(DAC)转换成模拟量形式的信号[2]。目前使用的最广的一种DDS方式是利用高速存储器作查找表。然后通过高速DAC输出已经用数字形式存入的正弦波。具有频率切换时间短，频率分辨率高，频率稳定度高。输出信号的频率和相位可快速程控交换、输出相位连续、容易实现频率、相位和幅度的数控调制等优点[3]。 图1 DDS基本结构 DDS是以数控的方式产生频率、相位和幅度可以控制的正弦波，如图1所示为基本DDS结构，由

相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、D／A构成[4]。相位累加器是整个DDS的核心，它由一个累加器和一个N位相位寄存器组成，每来一个时钟脉冲，相位寄存器以相位步长M增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，完成相位累加运算，其结果作为正弦查找表的地址，正弦ROM查找表内部存有一个完整周期正弦波数字幅度信息，每个查找表地址对应正弦波中o。～360。范围的一个相位点，查找表把输入的地址信息映射成正弦波幅度信号，通过D／A输出，经低通滤波器后，即可得一纯净的正弦波。 而所谓的移相，就是指两路同频的信号，以其中的一路为参考，另一路相对于该参考作超前或滞后的移动，即称为相位的移动。两路信号的相位不同，便存在相位差，简称相差[5]。两路信号的相位差用相位字来控制，只要相位字不同，就可得到两路不同相位的移相信号。 3 基于DDS的数字移相系统设计 3．1基于FPGA的实现 传统使用FPGA的数字信号处理系统的设计，首先需要用仿真软件进行建模仿真，得到预想中的仿真结果后。再根据仿真过程和结果，使用硬件描述语言创建硬件工程，最后完成硬件仿真。整个过程漫长而繁杂，尤其困难的是仿真过程不够直观．一旦遇到问题无法及时准确地确定问题所在。而DSP Builder作为一个面向DSP开发的系统级(或算法级)设计工具，它架构在多个软件工具之上，并把系统级和RTL 级两个设计领域的设计工具连接起来，最大程度地发挥了两种工具的优势[5]。DSP Builder依赖于MathWorks 公司的数学分析工具Matlab/ Simulink ,DSP Builder允许设计者在Matlab 中完成算法设计,在Simulink 软件中完成系统集成,通过SignalCompiler模块生成Q uart usII 软件中可以使用的硬件描述语言(V HDL) 文件,它提供了QuartusII软件和MA TLAB/ Simulink工具之间的接口,通过DSP Builder 、SOPC Builder 、Quart usII 软件构筑的一套从系统算法分析到FPGA 芯片实现的完整设计平台[6]。 3．2基于单片机的实现 基于单片机的信号发生器其核心内容是单片机的主程序，主程序对整个设计起着总控作用[7]。设计方案如图2所示．系统在程序控制下，先读取P3口决定波形信号类别，然后由Po口输出数据，经D／A转换后放大、滤波输出．波形频率在线调整是通过读取P2口上的拨码开关的编码，并根据该编码产生的数字量，在PO口输出一个数据后立即产生一个对应时长的延时时间来实现．幅度调整是通过接在DAC上的滑动变阻器来改变D／A转换的参考电压来实现[8]。

多波形函数信号发生器方案

个人资料整理仅限学习使用中文摘要

英文摘要

目录 1 引言.......................................................... - 1 - 2函数信号发生器设计要求及过程.................................. - 2 - 2.1函数信号发生器设计要求 (2) 2.2函数信号发生器电路设计的基本原理 (2) 2.3运算放大器的介绍 (3) 2.3.1迟滞电压比较器......................................... - 3 - 2.3.2 积分电路.............................................. - 5 - 2.4差分放大器的介绍 (6) 3总体电路设计 (7) 3.1方波—三角波产生电路的设计 (7) 3.2三角波—正弦波变换电路的设计 (11) 4.1EWB软件的简介 (15) 4.1.1 EWB软件的概述........................................ - 15 - 4.1.2 EWB软件的基本操作方法................................ - 15 - 4.2函数信号发生器的仿真过程及结果 (16) 4.2.1使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤............. -16 - 4.2.2方波—三角波信号发生器电路的装调及仿真结果............ - 16 - 4.2.3三角波—正弦波变换电路的装调和仿真.................... - 17 - 结论........................................................... - 20 - 参考文献

信号发生器的基本参数和使用方法

信号发生器 本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤. 1、信号发生器参数性能 频率范围：0.2Hz ~2MHz 粗调、微调旋钮 正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波 0.5" 大型 LED 显示器 可调 DC offset 电位 输出过载保护 信号发生器/信号源的技术指标: 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p (open circuit)； >10Vp-p (加 50Ω负载) 阻抗50Ω+10% 衰减器-20dB+1.0dB (at 1kHz) DC 飘移<-10V ~ >+10V, (<-5V ~ >+5V 加 50Ω负载) 周期控制 1 : 1 to 10 : 1 continuously rating 显示幕4位LED显示幕 频率范围0.2Hz to2MHz(共 7 档) 频率控制Separate coarse and fine tuning 失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz； < 1dB100kHz~2MHz 线性98% 0.2Hz ~100kHz； 95%100kHz~2MHz

对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/下降时间<120nS 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/下降时间<120nS 位准>3Vpp 上升/下降时间<30nS 输入电压约 0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ (±10%) 交流 100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线 GTL-101 × 1 230(宽) × 95(高) × 280(长) mm,约 2.1 公斤 信号发生器是为进行电子测量提供满足一定技术要求电信号的仪器设备。这种仪器是多用途测量仪器,它除了能够输出正弦波、矩形波尖脉冲、TTL电平、单次脉冲等五种波形，还可以作频率计使用，测量外输入信号的频率 1．信号发生器面板： （1）电源开关； （2）信号输出端子； （3）输出信号波形选择；

多功能信号发生器的设计与实现

题目多功能信号发生器的设计与实现学生姓名王振华学号 1213014069所在学院物理与电信工程学院 专业班级电子信息工程 指导教师梁芳 完成地点物理与电信工程学院实验室 2016 年 6 月 2 日

多功能信号发生器的设计与实现 王振华 （陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业,2012级3班，陕西汉中 723000） 指导教师：梁芳 [摘要]本文介绍的是利用STC12C5A60S2单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，STC12C5A60S2的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。本设计核心任务是：以STC12C5A60S2为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、三种常用低频信号。可以通过键盘选择波形和输入任意频率值。 [关键词]单片机； LCD1602；信号发生器；DAC0832

Design and implementation of multi function signal generator Author:Zhenhua Wang (Grade 12,Class 03,Major in Electronics & Information engineering ,Physics & Telecommunications engineering Dept., Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi) Tutor: Fang Liang Abstract:This article describes the STC12C5A60S2 microcontroller and digital to analog converter DAC0832 to produce the desired signal of the low frequency signal source, the signal amplitude and frequency can be controlled as required. The article briefly describes the structure of principles and use of the DAC0832 digital-to-analog converter, the STC12C5A60S2 basic theory and design of circuits a variety of chips. The paper focuses on how to use microcontroller to control the D / A converter to produce the hardware and software programming of the above signals. The signal frequency range is also adjustable as required.The core of the design tasks are: STC12C5A60S2 as the D / A converter and DAC0832 devices, circuit simulation software, design hardware drivers written in C, in order to achieve process control to produce sine wave, triangle wave, square wave, three commonly used low-frequency signals. Waveforms and enter any frequency value can be selected via the keyboard. Key Words：on STC12C5A60S2 function waveform generator DAC0832 square wave, triangle wave, sine wave,sawtooth wave

基于AD9850的信号发生器设计_毕业设计

基于AD9850的信号发生器设计 摘要 介绍ADI 公司出品的AD9850 芯片,给出芯片的引脚图和功能。并以单片机 AT89S52 为控制核心设计了一个串行控制方式的正弦信号发生器的可行性方案,给出了单片机AT89S52 与AD9850 连接电路图和调试通过的源程序以供参考。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、频率变换快等优点，在雷达及通讯等领域有着广泛的应用前景。系统采用AD9850为频率合成器，以单片机为进程控制和任务调度的核心，设计了一个信号发生器。实现了输出频率在10Hz~1MHz范围可调，输出信号频率稳定度优于10-3的正弦波、方波和三角波信号。正弦波信号的电压峰峰值V opp能在0~5V范围内步进调节，步进间隔达0.1v,所有输出信号无明显失真，且带负载能力强。该电路设计方案正确可行,频率容易控制,操作简单灵活,且具有广阔的应用前景。 关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9850芯片；AT89S52单片机

Abstract On the basis of direct digital synthesis(DDS)principle, a signal generator was designed , using AT89S52 single chip machine as control device and adopting AD9850 type DDS device .Hardware design parameters were given .The system can output sine wave ,square wave with wide frequency stability and good waveform .The signal generator has stronger market competitiveness , with wide development prospect ,in frequency modulation technology and radio communication technology fields. Key words: signal generator ；direct digital synthsis；AD9850；AT89S52

信号发生器设计(附仿真)

南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p =6V，正弦波U p-p>1V。 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2 调整电路的对称性，并联电阻R E2 用来减小差 分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容，C 4 为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出 波形。 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间t r。 四、电路仿真与分析

信号发生器的基本参数和使用方法

信号发生器本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤1、信号发生器参数性能频率范围：0.2Hz ~2MHz 粗调、微调旋钮正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波0.5" 大型LED 显示器可调DC offset 电位输出过载保护信号发生器/ 信号源的技术指标: 主要输出 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p （opencircuit）；>10Vp-p （加50Ω 负载） 阻抗 50Ω+10% 衰减器 -20dB+1.0dB （at 1kHz） DC 飘移<-10V ~ >+10V, （<-5V ~ >+5V 加50Ω负载） 周期控制 1 : 1 to 10 : 1 continuously rating 显示幕 4 位LED 显示幕 频率范围 0.2Hz to2MHz（共7 档） 频率控制Separate coarse and fine tuning 正弦波

失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB 100kHz~ 2MHz 三角波 线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~ 2MHz 对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/ 下降时间<120nS CMOS输出 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/ 下降时间<120nS TTL 输出 位准>3Vpp 上升/ 下降时间<30nS VCF 输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ (± 10%) 使用电源 交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 附件 电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线GTL-101 × 1

EDA课程设计——函数信号发生器

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进行分频器设计，将奇数分频，和偶数分频结合起来，可以实现50%占空比任意正整数的分频。 分频器原理图： 在我们本次试验中的实现即为当按下按键时，频率自动减半。如当输入为100MHZ，输出为50MHZ。 （2）信号的产生。 根据查找资料，我们最终确定了在QUARTUS中波形数据产生的方法，即利用地址信号发生器和LPM_ROM模块。ROM 的地址信号发生器，有七位计数器担任。LPM_ROM底层是FPGA 中的M4K等模块。然后在VHDL顶层程序设计中将两部分调用从而实现信号的发生。ROM中存放不同的初始化MIF文件（存放不同波形的数据）从而产生不同的波形。 信号产生模块：

多路信号发生器的设计

毕业论文（设计）材料题目：多路信号发生器的设计 学生姓名：施乾东 学生学号：0908030228 系别：电气信息工程学院 专业：电子信息工程 届别：2013 指导教师：张大雷

一、毕业论文（设计）任务书 要求完成的主要任务及达到的目标 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号，常用作测试的信号源或激励源的设备。其又称信号源或振荡器，是可以测试产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。多路信号发生器是信号发生器的一种，其利用单片机控制和DAC0832进行数模转换,通过硬件电路和软件程序相结合,可正弦波、方波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率通过软件控制、幅度通过硬件在一定范围内可改变。该信号发生器相较于其他信号发生器，具有体积小、价格低、性能稳定的优点。 要求设计完成一个多路信号发生器： ?了解多种时钟信号的产生方法 ?了解虚拟仪器的具体实际应用 ?通过单片机控制74LS138译码器，对DAC0832进行片选控制基于共阴/阳数码管的方式研究 ?将所学的知识通过设计信号发生器实验可产生各种波形如正弦波、方波、三角波、锯齿波等；来加深对虚拟仪器技术的深层理解 要求所设计的多路信号发生器具有以下功能： 1、能够产生正弦波、矩形波、锯齿波等基本波形信号，并通过修改程序能够产 生任意波形的信号； 2、通过两个按键控制波形类型和频率，一个按键控制信号类型，按下键一依次 改变信号类型和停止产生波形；另一个按键改变信号频率； 3、信号频率、幅值、占空比可调 工作进度要求 2011.12.1——2011.12.28 撰写开题报告 2011.12.29——2011.12.31 拟定论文提纲 2012.1.1——2012.2.28 撰写论文初稿 2012.3.1——2012.4.31 论文修改 2012.5.1——2012.5.14 论文定稿

基于51单片机的信号发生器设计报告

基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日

摘要 根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片

目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................

多波形信号发生器设计 电子技术课程设计

湖南文理学院课程设计报告 课程名称：电子技术课程设计 教学院部：电气与信息工程学院 专业班级：通信工程08101班 学生姓名：林洪湖（200816020143） 指导教师：邱德润 完成时间：2010 年6月25日 报告成绩：

目录 1.绪论 (3) 信号发生器现状 (3) 2.系统设计 (3) 控制芯片的选择 (4) 3.硬件电路的设计 (4) 3.1基本原理： (4) 3.2各部分电路原理 (8) 4.软件设计 (14) 4.1主程序流程图 (14) 4.2子程序流程图 (15) 5.测试结论 (18) 5.1软件仿真结果 (19) 5.2硬件测试结果 (21) 参考文献 (21)

多波形信号发生器设计 1.绪论 1.1信号发生器现状 波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，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。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。 信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。 本次用要用到的有函数发生器5G8038、集成振荡器E1648、集成定时器555/556. 2.系统设计 2.1系统方案 方案：采用函数信号发生器5G8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。

555多音信号发生器(课程设计)资料

电子技术基础课程设计任务书 2014－2015学年第二学期第17周－18周 题目多音发生器 内容及要求 1、电路由555构成； 2、根据开关的转换能发出不同的声音。 进度安排 1、方案论证2天 2、分析、设计、3天 3、焊接、调试、实现3天 4、检查、整理、写设计报告、小结2天 学生姓名：138202226徐斌138202227杨帆 指导时间2015年7月1日指导地点：八大楼117室任务下达2015年6月23日任务完成2015年7月3日 考核方式 1.评阅√ 2.答辩√ 3.实际操作√ 4. 其它□ 指导教师彭洁老师系（部）主任 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录 1课程名称 (2) 2 任务设计及要求........................................... 错误！未定义书签。 3 设计方案及其比较 (3) 3.1 方案一 (3) 3.2 方案二 (4) 4 实现方案 (4) 4.1 NE555定时器的内部结构和工作原理 (4) 4.2 实现变音信号发生器电路图及其原理 (5) 5 计算机仿真 (6) 6.1 电路的连接 (7) 6.2 电路的调试 (9) 6.3 结论 (9) 7 参考文献 (9)

多音信号发生器电路的设计 1、课程名称：多音信号发生器电路的设计 2、设计任务及要求 设计一个多音发生器，使它能按一定规律交替发出两种不同的声音。 要求：1）、电路由555构成； 2）、根据开关的转换能改变发出不同的声音。 3、设计方案及其比较 3.1 方案一 电路如图1所示。 图1 方案一电路原理图 电路主要由两片555定时器组成，第一片实现多谐振荡器，输出周期变化的高低电平，输出端3接到第二片的5端。利用二极管的单向导特性，使电容器C 11 的充放电回路分开： 充电时，Vcc经R 11和R p1 后流经D 1 对电容C充电；放电时，电容C两端电压经过D 2 ，R p1 流 到该片定时器的7端。 当第一片输出为高电平时，第二片2和6端的参考电压分别为1/2V o1和V o1 ；当第一片

信号发生器课程设计报告

目录 一、课题名称 (2) 二、内容摘要 (2) 三、设计目的 (2) 四、设计内容及要求 (2) 五、系统方案设计 (3) 六、电路设计及原理分析 (4) 七、电路仿真结果 (7) 八、硬件设计及焊接测试 (8) 九、故障的原因分析及解决方案 (11) 十、课程设计总结及心得体会 (12)

一、课题名称：函数信号发生器的设计 二、内容摘要： 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，由它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，以分析确定它们的性能参数。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,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。 三、设计目的： 1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、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、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。 4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。 5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。 四、设计内容及要求： 1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分 （1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。 （2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （3）占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围

基于单片机的多功能信号发生器的系统设计与应用

基于单片机的多功能信号发生器的系统设计与应用 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 随着集成芯片制造工艺的进一步发展，一些高性能的波形产生专用芯片逐渐被应用到该领域并获得成功。波形发生装置的电路设计得到进一步简化，而与此同时，所产生的波形的质量却得到了显著提高。例如应用比较广泛的DDS芯片AD9833系列，能制作出各种频带宽，质量高的波形信号，例如应用高性能的AD9833芯片，可以做出频率1GHZ以上，频率分辨率0.1HZ以下的优质波形[2]。 科技不断发展，在各个领域对信号产生电路提出了越来越高的要求。以往那些只具有单一优势的波形发生装置的应用越来越受到限制。例如用模拟器件构成的波形发生器电路简单可靠、信号频率较高，但可调节性差；采用数字电路为核心的波形发生装置所产生的信号可调节性好，但电路复杂，而频率又不易做的很高。较为理想的波形发生装置应该同时具备多方面的优良品质，信号的频带应该较宽，而且步进精确。另外，微型化也是信号产生装置的发展趋势之一，这样，才能将信号发生装置方便的嵌入到各种仪器设备中。随着芯片制造工艺的不断提高，性能更高、体积更小的专用信号处理芯片必将会越来越多地应用到信号产生电路中，使更高质量的信号的产生成为可能。 DDS技术的实现，一般有如下几种可选的方案。首先是使用专用的DDS芯片，例如应用比较广泛的DDS芯片AD9833系列。专用DDS芯片性能可靠，特别是在高频领域，有着无可替代的地位。但在中低频领域，专用DDS芯片却不一定是唯一的选择。

信号发生器的设计实现

电子电路综合设计 总结报告 设计选题 ——信号发生器的设计实现 姓名：*** 学号：*** 班级：*** 指导老师：*** 2012

摘要 本综合实验利用555芯片、CD4518、MF10和LM324等集成电路来产生各种信号的数据，利用555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，其产生脉冲信号由CD4518做分频实现方波信号，再经低通滤波成为正弦信号，再有积分电路变为锯齿波。此所形成的信号发生器，信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。在此过程中，综合的运用多科学相关知识进行了初步工程设计。

设计选题： 信号发生器的设计实现 设计任务要求： 信号发生器形成的信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T 或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。 正文 方案设计与论证 做本设计时考虑了三种设计方案，具体如下： 方案一 实现首先由单片机通过I/O输出波形的数字信号，之后DA变换器接受数字信号后将其变换为模拟信号，再由运算放大器将DA输出的信号进行放大。利用单片机的I/O接收按键信号，实现波形变换、频率转换功能。

基本设计原理框图（图1） 时钟电路 系统的时钟采用内部时钟产生的方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为11.0592MHz，两个配合晶振的电容为33pF。 复位电路 复位电路通常采用上电自动复位的方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 程序下载电路 STC89C51系列单片机支持ISP程序下载，为此，需要为系统设计ISP下载电路。系统采用MAX232来实现单片机的I/O口电平与RS232接口电平之间的转换，从而使系统与计算机串行接口直接通信，实现程序下载。 方案一的特点： 方案一实现系统既涉及到单片机及DA、运放的硬件系统设计，

信号发生器设计---实验报告

信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图

多信号发生器资料

21多种波形产生电路 用555定时器、双D触发器74LS74和四运放LM324设计并制作一个频率可变的、可输出方波I、方波II、三角波、正弦波I和正弦波II的多种波形产生电路。以方波I为信号源，四通道分别输出方波II、三角波、正弦波I和正弦波II，每通道负载电阻均为600驱姆。具体要求如下： （1）使用555定时器，产生频率为20kHz~50kHz连续可调的方波I； （2）使用74LS74，产生频率为5kHz~10kHz连续可调的方波II； （3）使用74LS74，产生频率为5kHz~10kHz连续可调的三角波； （4）产生频率为20kHz~30kHz连续可调的正弦波I； （5）产生输出频率为250kHz的正弦波II； （6）波形无明显失真。 提示：用仿真软件验证设计是否正确，无误后再制作。 参考元器件：NE555/LM555，74LS74，LM324。 本制作是以集成电路ICL8038为核心器件制作的一种信号发生器。该芯片可同时输出方波、三角波和正弦波，频率调节范围大，波形失真小，实用性较强。 1．电源部分 它由变压器T、桥堆、电容C1～C4及三端稳压器L7812和L7912组成，可提供±12V 稳定电源电压。

2．信号发生器 ICL8038可同时输出方波、三角波及正弦波，使用时只需外接少量电阻、电容元件。RP5为方波输出占空比调节电阻，阻值为4.7kΩ，用来改变4、5脚电压，从而改变方波占空比。RP1、Rl和R2组成分压网络，RP1为频率调节电位器，该电位器使用优质多圈电位器，阻值为lOk，调节RP1，改变ICL8038的8脚输入电压，可改变输出波形的频率；C6～Cll 为外接定时电容，改变开关S2的位置，可获得6个频段（0～20Hz、 20Hz～200Hz、200Hz～2kHz、2kHz～20kHz、20kHz～200kHz、200kHz—1MHz）的输出信号；RP3、RP4为正弦波失真度调节电位器，为了减小正弦波的失真度，ICL8038采用两套微调网络RP3和RP4，分别微调1脚和12脚电位，使正弦波信号失真度最小。 ICL8038的2脚输出正弦波，3脚输出三角波，9脚输出方波。 更多0