函数信号发生器实验报告
青海师范大学
课程设计报告课程设计名称：函数信号发生器
专业班级：电子信息工程
学生姓名：李玉斌
学号：20131711306
同组人员：郭延森安福成涂秋雨
指导教师：易晓斌
课程设计时间：2015年12月
目录
1 设计任务、要求以及文献综述
2 原理综述和设计方案
2.1 系统设计思路
2.2设计方案及可行性
2.3 系统功能块的划分
2.4 总体工作过程
3 单元电路设计
3.1 安装前的准备工作
3.2 万用表的安装过程
4 结束语
1设计任务、要求
在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路称为函数信号发生器，又名信号源或振荡器。函数信号发生器与正弦波信号发生器相比具有体积小、功耗少、价格低等优点, 最主要的是函数信号发生器的输出波形较为灵活, 有三种波形（方波、三角波和正弦波）可供选择，在生产实践，电路实验，设备检测和科技领域中有着广泛的应用。
该函数信号发生器可产生三种波形，方波，三角波，正弦波，具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能，其产生频率信号范围1HZ～100kHZ，输出信号幅值范围0～10V，信号产生电路由比较器，积分器，差动放大器构成，频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成。幅值输出部分由峰值检测电路和芯片7107等构成。
技术要求：
1. 信号频率范围 1Hz～100kHz；
2. 输出波形应有：方波、三角波、正弦波；
3. 输出信号幅值范围0～10V；
4. 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。
2原理叙述和设计方案
2.1 系统设计思路
函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以是集成器件（如单片集成电路函数信号发生器ICL8038）。产生方波、正弦波、三角波的方案也有多种，如先产生方波，再根据积分器转换为三角波，最后通过差分放大电路转换为正弦波。频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成，整形好的三角波或正弦波脉冲输入该电路，与时基电路产生的闸门信号对比送入计数器，最后由数码管可显示被测脉冲的频率。产生的3种波经过一个可调幅电路，由于波形不断变化，不能直接测出其幅值，得通过峰值检测电路测出峰值（稳定的信号幅值保持不变），然后经过数字电压表（由AD转换芯片CC7107和数码管等组成），可以数字显示幅值。
2.2设计方案及可行性
方案一：采用传统的直接频率合成器。首先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波。
方案二：采用单片机编程的方法来实现（如89C51单片机和D/A转换器，再滤波放大），通过编程的方法控制波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率变换。
方案三：是利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器，其振荡频率可通过外加直流电压进行调节。
经小组讨论，方案一比较需要的元件较多，方案二超出学习范围，方案三中的芯片仿真软件中不存在，而且内部结构复杂，不容易构造，综合评定，最后选择方案一。
2.3系统功能块的划分
该系统应主要包括直流稳压电源，信号产生电路，频率显示电路和电压幅值显示电路四大部分。
直流稳压电源将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压，信号产生电路产生的信号，经过适当的整形，作为频率显示电路的输入，从而达到了数字显示频率的要求；产生的信号经过幅频显示部分（峰值检测电路和数模转换），便
实现了幅值数字显示。
2.4 总体工作过程
先由反相输入的滞回比较器和RC电路组成方波发生电路，然后方波经积分器得到三角波，由差分放大器来完成三角波到正弦波的变换电路。频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成，整形好的三角波或正弦波脉冲输入该电路，与时基电路产生的闸门信号对比送入计数器，最后由数码管可显示被测脉冲的频率。产生的3种波经过一个可调幅电路，由于波形不断变化，不能直接测出其幅值，得通过峰值检测电路测出峰值（稳定的信号幅值保持不变），然后经过数字电压表（由AD转换芯片CC7107和数码管等组成），可以数字显示幅值。
3单元电路设计
一、信号产生电路
1.函数发生器总方案
函数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路或仪器。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（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片集成电路函数信号发生器ICL8038）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用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—正弦波函数发生器的设计方法，如图。
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变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。
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。
函数发生器组成框
2 各组成部分电路的工作原理
① 方波发生电路的工作原理
此电路由反相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、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压0U =+ Z U ,则同相输入端电位p U =+ t U 。0U 通过R3对电容C 正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n 随时间t 的增长而逐渐增高，当t 趋于无穷时，n U 趋于+ Z U ；但是，一旦n U =+ t U ,再稍增大，0U 从+ Z U 跃变为- Z U ,与此同时p U 从 t U 跃变为- t U 。随后，0U 又通过R3对电容C 反向充电，如图中虚线箭头所示。n U 随时间逐渐增长而减低，当t 趋于无穷大时，n U 趋于- Z U ；但是，一旦n U =- t U ,再减小，0U 就从- Z U 跃变为+ Z U ，p U 从- t U 跃变为+ t U ，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 ② 方波—三角波转换电路的工作原理
图2—2 方波—三角波转换电路
图2—2所示的电路能自动产生方波—三角波。工作原理如下：若R2左断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压ia U ，R1称为平衡电阻。比较器的输出01U 的高电平等于正电源电压+ cc V ，低电平等于负电源电压- ee V （|+ cc V |=|- ee V |）, 当比较器的U+=U- =0时，比较器翻转，输出01U 从高电平跳到低电平- ee V ,或者从低电平ee V 跳到高电平cc V 。设01U =+
cc V 则31
2231231
()0CC ia R RP R U V U R R RP R R RP ++=
++=++++
将上式整理，得比较器翻转的下门限单位ia U -
为
22
3131
()CC CC ia R R U V V R RP R RP ---=
+=++
若01U = -ee V ,则比较器翻转的上门限电位ia U +
为
22
3131
()EE CC ia R R U V V R RP R RP +-=
-=++
比较器的门限宽度2
31
2
H CC ia ia R U U U V R RP +
-
=-=+
由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图2—3所示
图2—3 比较电压传输特性 图2—4 方波、三角波的转化
R2左端断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为21422
1
()O O U U dt R RP C -=
+? 1O CC U V =+时，2422422()()()CC CC
O V V U t t R RP C R RP C -+-=
=++
1O EE U V =-时，2422422()
()()CC EE O V V U t t
R RP C R RP C --=
=++
可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系如图2—4所示。
R2左端闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。 三角波的幅度为2
231
O m CC R U V R RP =
+
方波-三角波的频率f 为31
2422
4()R RP f R R RP C +=
+
由以上两式可以得到以下结论：
a) 电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅
度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。
b) 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc 。三角波的输出幅度应不超过电源
电压+Vcc 。电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。
③三角波—正弦波转化电路的工作原理
三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。
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，可以有效的抑制零点漂移，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。分析表明，传输特性曲线的表达式为： 0
11/1id T
C E U U aI I aI e -==
+ 式中 /1C E a I I =≈
0I ——差分放大器的恒定电流； T U ——温度的电压当量，当室温为25°C 时，T U ≈26mV 。
如果id U 为三角波，设表达式为44434m id m U T t T U U T t T ???- ?????=?-???- ?????022T t T t T ??≤≤ ??
???≤≤ ???
式中，m U —三角波的幅度；T —三角波的周期。
图2—5 三角波—正弦波变换
为使输出波形更接近正弦波，由图可见：
a)传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；
b)三角波的幅度Um 应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
图2—6为实现三角波—正弦波变换的电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容
C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。
图2—6三角波—正弦波变换电路
2. 计频显示电路
测量正弦波、方波、三角波的频率，利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。
2.1频率测量的方法
1)测周法
测周期法，测周期法使用被测信号来控制闸门的开闭，而将标准时基脉冲通过闸门加到计数器，闸门在外信号的一个周期内打开，这样计数器得到的计数值就是标准时基脉冲外信号的周期值，然后求周期值的倒数，就得到所测频率值。
首先把被测信号通过二分频，获得一个高电平时间是一个信号周期T的方波信号；然后用一个一直周期T1的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期T的时间内对T1信号进行计数，如图2-7所示。
若在T时间内的计数值为N
2
,则有：
T 2=N
2
*T
1
f
2
=1/T
2
=1/(N
2
*T
1
)=f
1
/N
2
N 2的绝对误差为N
2
=N+1。
N 2的相对误差为δ
N2
=(N
2
-N)/N=1/N
T 2的相对误差为δ
T2
=(T
2
-T)/T=(N
2
*T
1
-T)/T=f/f
1
从T
2
的相对误差可以看出，周期测量的误差与信号频率成正比，而与高频
标准计数信号的频率成反比。当f
1
为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。
2）测频法
测频法是将被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法，如果闸门打开的时间为T，计数器得到的计数值为N1，则被测频率为f=N1/T。改变时间T，则可改变测量频率范围。
设在T期间，计数器的精确计数值应为N,根据计数器的计数特性可知，N1的绝对误差是N1=N+1,N1的相对误差为δN1=(N1-N)/N=1/N。由N1的相对误差可知，N的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f已确定的条件下，为减少N的相对误差，可通过增大T的方法来降低测量误差。当T为某确定值时（通常取1s），则有f1=N1,而f=N，故有f1的相对误差：
δf1=(f1-f)/f=1/f
从上式可知f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此测频法适合用于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。
本次课设要求测1~100KHZ的信号，因此，采用测频法测频率。
因此可得计频显示电路框图如下：
计频显示电路原理框图
2.2 整形电路
由于由门限电压比较器构成的整形电路会产生较大的信号干扰造成计数不准确，所以采用555构成的施密特触发电路构成整形电路（如图2.2.1所示）。用555构成的施密特触发器作用是将输入的周期性信号，如正弦波、三角波变换成脉冲波形，其周期不变。
图2.2.1 整形电路
三角波和正弦波整形后的电路图
图2.2.2
图2.2.3 2.3 时基电路
时基电路的作用是控制计数器的输入脉冲。当标准时间信号（1s 正脉冲）到来时，闸门开通，被测信号通过闸门进入计数器技数：当标准脉冲结束时，闸门关闭，计数器无脉冲输入。时基电路可以由555定时器构成的多谐振荡器实现，如图2-12。
利用式()112220.7;0.7t R R C t R C =+=计算参数。仿真的结果如图2.3.2所示。
图2.3.1
2.4控制电路
控制电路是整个计频显示电路正常工作的核心部分，需仔细分析各种频率信
号（计数，选通，锁存，清零）的时序关系，以最终控制计数译码显示电路的工作状态。由于功能要求识别的最小频率是1Hz ，因此将选通信号的高电平时间定为1s ，在这个时间段内允许待测信号输入进行计数，锁存和清零信号的输出均为高电平。在选通信号为低电平时关闭闸门，计数停止，处于数据锁存的时间段，此时的锁存信号为低电平，清零信号仍为高电平，直到选通信号的下一个高电平到来前（开始下一个计数），清零信号端输出一个低电平实现数码管显示的清零，准备进入下一个计数周期。如此往复，以实现待测信号的反复测量。这几个信号的工作时序如图2.4.1所示。
选通信号
计数信号。。。。。。。。。。。。
锁存信号
清零信号
实现此电路主要由两种方案：
方案一：采用CD4017计数芯片
方案二：采用JK触发器
比较两种方案可知，CD4017计数器构成的数字频率计时序关系相对简单，固定，控制电路中的各信号频率的可调节性较小，控制电路的控制脉冲必须是1Hz，由此来固定选通信号的周期，唯一可以变化的是延长锁存和清零保持的时间，采用JK触发器构成的数字频率计虽然时序关系稍微复杂一点，但其最大的优势在于控制电路中的各信号频率的可调节性较大，通过门电路的使用可以改变锁存和清零的时间。实际当中，只需选通信号为1s，并不需要太长的锁存时间和清零时间。因此，在对锁存和清零时间较为严格时，宜采用一JK触发器为核心控制电路的数字频率计。
由JK触发器构成的控制电路如图2.4.2所示。
图2.4.2
2.5用到的芯片
这部分芯片有555定时器、四位二进制同步计数器74LS160、JK触发器74LS175、译码器7447
1）同步十进制计数器74LS160（计数作用）
该计数器外加适当的反馈电路可以构成十进制以内的任意进制计数器。图3-7中LD是预置数控制端，D、C、B、A是预置数据输入端，D R是清零端，EP、ET是计数器使能控制端，RCO是进位信号输出端，它的主要功能有：
a.异步清零功能
若D R=0，则输出ＱDＱCＱBＱA=0000，与其它输入信号无关，也不需要CP脉冲的配合，所以称为“异步清零”。
b. 同步并行置数功能
在D R=1，且LD=0的条件下，当CP上升沿到来后，触发器ＱDＱCＱBＱA同时接收D、C、B、A输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP脉冲的作用，所以称为“同步置数”，由于4个触发器同时置入，又称为“并行”。
c.进位输出RCO
在D R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下，当计数器计数到1001时进位RCO=1，其余时候RCO=0。
d.保持功能
在D R=1，LD=1的条件下，EP、ET两个使能端只要有一个低电平，计数器将处于数据保持状态，与CP及D、C、B、A输入无关，EP、ET区别为ET=0时进位输出RC0＝0，而EP=0时RC0不变。注意保持功能优先级低于置数功能。
e. 计数功能
在D R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下，计数器对CP端输入脉冲进行计数，计数方式为二进制加法，状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1001间循环。
图2.5.1 74160 芯片管脚图
2） D触发器74LS175（锁存作用）
锁存器的作用是将计数器在1s结束时的计数值进行锁存，是显示器上获得稳定的测量值。当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。
74LS175是用4个D 触发器组成的四位寄存器，它的逻辑电路图如图2.5.2
图2.5.2 74LS175逻辑电路图
其管脚图如图2.5.3
图2.5.3 74LS175管脚图
由图3-9的电路图可见，在CP 上升沿到达时
D —
3
D 端的状态被同时寄存
到各触发器中,直到下一个CP 上升沿到达时再一次置数。为了增加电路灵活性，74LS175中加了异步清零端MR ，当MR =0时，不需要和CP 同步，就可以完成寄存器Q0到Q3的清零工作。 3）显示译码器7447
7447七段显示译码器输出为低电平有效，用以驱动共阳极数码管。逻辑符号
见图2-17。7447有4个 BCD 码输入端 A 、B 、C 和D ，其中 D 为最高有效位，A 为最低有效位，它们分别与输出端口中的4位相连。7447的7个输出引脚 a ～g 直接与 LED 的相应引脚相连。当灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO ）开路或为高电平而试灯输入为低电平，则所有输出端都为1。BI/RBO 是线与逻辑，作灭灯输入（BI ）或动态灭灯（RBO ）之用，或者兼为二者之用
图2.5.4 显示译码器7447
a.要求0—15时，灭灯输入（BI）必须开路或保持高电平，如果不要灭十进制数零，则动态灭灯输入（RBI）必须开路或为高电平。
b.将一低电平直接输入BI端，则不管其他输入为何电平，所有的输出端均输出为低电平。
c.当动态灭灯输入（RBI）和A,B,C,D输入为低电平而试灯输入为高电平时，所有各段输出都为0，并且动态灭灯输出（RBO）为低电平（响应条件）。
d.当灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO）开路或为高电平而试灯输入为低电平，则所有输出端都为1。
4）七段数码管
七段数码显示器是于发光二极管组成的，用来显示特定的的显示器。7段数码管发光二极管使用灵活，简单方便，当有电流通过时，相应的发光二极管就点亮；当电流消失没有电流时，发光二极管就灭。同样，共阳极LED显示器就是将所有发光二极管的阳极接到一起，接到电源正极。这样，当某个发光二极管的阴极加有低电平，该发光二极管即被点亮。
图2.5.5 七段数码显示器
通过a,b,c,d,e,f,g,dp 各点和公共点的电位，就可以控制个发光二极管的亮暗，而不同的发光的亮暗组合就可以显示不同的数字（dp 点是来表示小数点，在显示数字中不起作用）。比如，要显示“3”，则只需点亮a,b,c,d,g5个发光二极管，而其他均为暗，对于共阴极LED 显示器来说，就是在在这些引脚上输入高电平即可。
频率f=t N
，N 为t 时间内的振动次数，若t=1s ，则f=N.因此只要对一秒内
信号的振动次数进行计数，即可测出频率。计数器采用74LS160级联构成的10*10*10*10*10*10加计数器。将EP 、ET 接前一级74LS160的进位RC0，当D 3D 2D 1D 0=0000，则初始状态为Q 3Q 2Q 1Q 0=0000,当第九个上升沿过后，计数器处在Q 3Q 2Q 1Q 0=1001，产生RCO=1信号，同时下一级74LS160的EP 、ET 被置1，待第十个上升沿到达时，它也计数加1。这样级联可以得到多位十进制计数器。要测量1~100KHZ 的信号，则需要六位十进制计数器。级联电路图如图2.5.6所示：
5V
图2.5.6 74LS160级联电路图
当Q=1时Q*CP=CP ，计数器开始对CP 脉冲计数，经过一秒后Q 变为0，停止计数并保持。计数器输出端与D 触发器构成的数字锁存电路相连，CP1?Q 接置数脉冲输入端，当CP11?Q 为上升沿这一瞬间，将此时计数器的输出Q 3Q 2Q 1Q 0存入D 触发器中并保存。待下一个CP1?Q 上升沿到来时进行下一次置数。
当Q 为上升沿时，
D
R =1CP +Q=1，计数器开始计数，当Q 为下降沿时停止计
数，CP11?Q 为上升沿，将此时计数器的输出送入D 触发器，进行锁存，这样周而复始，不断对输入频率进行更新。D 触发器的输出端接显示译码器7447，再接共阳极七段码显示器，将D 触发器中锁存的数显示出来，这样就可以读出所测信号的频率。频率计电路图附图2所示。
3.电压幅值显示电路
本模块主要由ADC 进行数模转换，然后将所得的数字信号经过与门和或门的处理连接到显示译码器7447上，通过七段数码管显示所要的电压幅值，其原理框图如下图所示。
被测信号 ADC 数模转换 信号处理 显示输出
3.1 ADC数模转换电路
ADC引脚介绍
Vin：信号输入 vref+，vref-：参考电压 soc：时钟脉冲输入 OE：输出允许EOC：转换结束 D0~D7:数字信号输出
ADC连接图
模拟信号源实验报告
实验1 模拟信号源实验 一、实验目的 1．了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数； 2．了解本模块在后续实验系统中的作用； 3．熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．频率计1 台 3．20M 双踪示波器1 台 4．小电话单机1 部 三、实验原理 本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ 正弦波信号（同步正弦波信号）和模拟电话接口。在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD（Δ M）等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边。 1．非同步函数信号 它由集成函数发生器XR2206 和一些外围电路组成，XR2206 芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01 选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围0～10V，可由W03调节；频率范围约500HZ～5KHZ，可由W02 调节；直流电平可由W01 调节（一般左旋到底）。非同步函数信号源结构示意图，见图2-1。 2．同步正弦波信号 它由2KHz 方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。2KHz 方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。U03 及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ 的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz 正弦波，在P04 可测试其波形。用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD（Δ M）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。W04 用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图，见图2-2。
信号发生器实验报告
低频电路课程设计 OCL 功率放大器设计 学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 08测控1班 姓 名： 朱彬彬 学 号： 08314105 指导老师： 王云松 2010年 6 月20 日 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电气信息工程学院
1设计课题：OCL功率放大器 为了保证功率，效率和失真三个指标满足一定的要求，早期的功率放大器多采用变压耦合。这种电路变压器体积大，比较笨重，耗损多，而且高频和低频部分频响特性不好，在引入负反馈时，很容易自激。随着电子技术的发展，后来被无输出变压器的功率放大电路（OTL）代替。在OTL电路中，虽去掉了变压器，但为了能用但电源供电，输出端接了一个大电容，这个大电容影响了电路的低频特性，于是出现了OCL电路。 OCL功放是在OTL功放的基础上发展起来的，它比OTL功放的频带更宽，保真度更高。OCL功放是一种直接耦合的多级放大器，它运用了许多电子器件，包含了多种基本电路形式。 OCL功率放大器采用两组电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况下，也能获得较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容,使放大器低频特性得到扩展，OCL功放电路也是定压式输出电路，其电路由于性能比较好，所以广泛的应用于高保真扩音设备中。 2 主要技术指标 最大不失真输出功率：Pom≥8w 负载阻抗（扬声器）：R L=10Ω 频率响应：f=50Hz~20kHz 非线性失真系数：γ≤功率放大器1% 输入灵敏度：Vi≤300mv 稳定性：电源升高和降低20%时，输出零点漂移≤100mv 3实验用仪器： 直流稳压电源一台 低频信号发生器一台 低频毫伏表一台 示波器一台 万用表一台 晶体管图示仪一台 失真度测量仪一台 4电路原理 OC L功率放大器时一种直接耦合的多级放大器，总体可分为三个部分
什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原 理 什么是函数信号发生器？函数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的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 函数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。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 函数信号发生器的工作原理：函数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的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。 函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、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。
函数信号发生器实训报告
电子与信息工程 综合实验课程报告 实验名称：基于单片机的信号发生器的设计与实现班级：电子1班 组员：徐丹许艳徐梅 指导教师：张辉 时间：2013-6-8至2011-6-16
目录 前言......................................................................... 错误！未定义书签。 1 波形发生器概述 (2) 1.1波形发生器的发展状况 (2) 1.2国内外波形发生器产品比较 (3) 2 方案论证与比较 (4) 2.1 方案一 (4) 2.2 方案二 (5) 2.3 方案三 (5) 3 硬件原理 (5) 3.1 MCS-51单片机的内部结构 (6) 3.1.1 内部结构概述 (6) 3.1.2 CPU结构 (6) 3.1.3 存储器和特殊功能寄存器 (7) 3.2 P0-P3口结构 (7) 3.3 时钟电路和复位电路 (8) 3.3.1时钟电路 (8) 3.3.2单片机的复位状态 (9) 3.4 DAC0832的引脚及功能 (10) 4 软件原理 (11) 4.1 主流程图 (12) 4.1.1 方波仿真图 (13) 4.1.2 三角波仿真图 (14) 4.1.3 锯齿波仿真图 (15) 4.1.4 梯形波仿真图 (16) 4.1.5 正弦波仿真图 (17) 4.2附录：实物图 (17) 总结 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)
1 波形发生器概述 在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。 1.1波形发生器的发展状况 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。 在70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。 在70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它由HP8770A任意波形数字化和HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8 中波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为Data-2020的多波形合成器，Lecr oy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。 到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，Agilent 的产品33220A能够产生17 种波形，最高频率可达到20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达500MHz 的频率，采样的频率可达1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：
数字信号源实验报告
实验一数字信号源实验 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 3、掌握数字信号源电路组成原理。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。 2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。 3、学习电路原理图。 三、基本原理 本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。 本模块有以下测试点及输入输出点： ? CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ? BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ? FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz ? NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点 图1-3为数字信源模块的电原理图。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下： ?晶振CRY：晶体；U1：反相器7404 ?分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193； US4：计数器40160 ?并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512 ?三选一US8：8位数据选择器4512 ?倒相器US10：非门74HC04 ?抽样US9：D触发器74HC74
函数信号发生器使用说明(超级详细)
函数信号发生器使用说明 1－1 SG1651A函数信号发生器使用说明 一、概述 本仪器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz~的信号频率，电压用LED显示。 二、使用说明 面板标志说明及功能见表1和图1 图1 表1 序 面板标志名称作用号 1电源电源开关按下开关，电源接通，电源指示灯亮 2 1、输出波形选择 波形波形选择 2、与1 3、19配合使用可得到正负相锯齿波和脉
DC1641数字函数信号发生器使用说明 一、概述 DC1641使用LCD显示、微处理器（CPU）控制的函数信号发生器，是一种小型的、由集成电路、单片机与半导体管构成的便携式通用函数信号发生器，其函数信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲五种不同的波形。信号频率可调范围从~2MHz，分七个档级，频率段、频率值、波形选择均由LCD显示。信号的最大幅度可达20Vp-p。脉冲的占空比系数由10%~90%连续可调，五种信号均可加±10V的直流偏置电压。并具有TTL电平的同步信号输出，脉冲信号反向及输出幅度衰减等多种功能。除此以外，能外接计数输入，作频率计数器使用，其频率范围从10Hz~10MHz（50、100MHz[根据用户需要]）。计数频率等功能信息均由LCD显示，发光二极管指示计数闸门、占空比、直流偏置、电源。读数直观、方便、准确。 二、技术要求 函数发生器 产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和脉冲波。 2.1.1函数信号频率范围和精度 a、频率范围 由~2MHz分七个频率档级LCD显示，各档级之间有很宽的覆盖度， 如下所示： 频率档级频率范围（Hz） 1 ~2 10 1~20 100 10~200
如何使用函数信号发生器
如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设
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
模电函数信号发生器实验报告
电子电路模拟综合实验 2009211120 班 09210580（07）号 桂柯易
实验1 函数信号发生器的设计与调测 摘要 使用运放组成的积分电路产生一定频率和周期的三角波、方波（提高要求中通过改变积分电路两段的积分常数从而产生锯齿波电压，同时改变方波的占空比），将三角波信号接入下级差动放大电路（电流镜提供工作电流），利用三极管线性区及饱和区的放大特性产生正弦波电压并输出。 关键词 运放积分电路差动发达电路镜像电流源 实验内容 1、基本要求： a)设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。 1）输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真； 2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%； 3）三角波Uopp=8V； 4）正弦波Uopp>1V。 b)设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的 电路原理图（SCH） 2、提高要求： a)三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V范围内连续可调。 b)三种输出波形的输出阻抗小于100欧。 c)用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图（PCB）。 设计思路、总体结构框图 分段设计，首先产生方波-三角波，再与差动放大电路相连。 分块电路和总体电路的设计（1）方波-三角波产生电路： 正弦波产生电路三角波产生电路 方波产生电路
首先，稳压管采用既定原件2DW232，保证了输出方波电压Uo1的峰峰值为12V，基本要求三角波输出电压峰峰值为8V，考虑到平衡电阻R3的取值问题，且要保证R1/Rf=2/3,计算决定令Rf=12K，R1=8K，R3=5K。又由方波的上升、下降沿要求，第一级运放采用转换速度很快的LM318，Ro为输出限流电阻，不宜太大，最后采用1K欧电阻。二级运放对转换速度要求不是很高，故采用UA741。考虑到电容C1不宜过小，不然误差可能较大，故C1=0.1uF，最后根据公式，Rw抽头位于中点时R2的值约为300欧，进而确定平衡电阻R4的阻值。考虑到电路的安全问题，在滑阻的接地端串接了一个1K的电阻。（注：实际调测时因为滑阻转动不太方便，所以通过不断换滑阻的方式确定适当频率要求下Rw的阻值，我的电路最后使用的是1K欧的滑阻） （2）正弦波产生电路：
EDA实验 函数信号发生器
EDA设计实验 题目：函数信号发生器 作者： 所在学院：信息科学与工程学院 专业年级： 指导教师： 职称： 2011 年 12 月 11 日
函数信号发生器 摘要：函数信号发生器在生产实践和科技领域有着广泛的应用。本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于VHDL语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块和波形选择模块两个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以输出正弦波、方波、三角波，锯齿波，阶梯波等规定波形，并能根据波形选择模块的设定来选择波形输出。 关键字：函数信号发生器；Cyclone；VHDL；QuartusⅡ 引言： 函数信号发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格要求的电信号设备是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对函数信号信号发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波性，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度、及分辨率高等。本文基于
EDA设计函数信号发生器，并产生稳定的正弦波、方波、锯齿波、三角波、阶梯波。 正文： 1、Quartus II软件简介 1）Quartus II软件介绍 Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，具有开放性、与结构无关、多平台完全集成化丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。 Quartus II是Altera公司推出的CPLD/FPGA开发工具，Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验证工具；可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；能生成第
函数信号发生器实验报告
北京邮电大学 电子电路综合设计实验报告 课题名称：函数信号发生器的设计和调试 院系:信息与通信工程学院 班级: 2012211113 姓名：李鸣野 学号：2012210362 班内序号：01 摘要 函数（波形）信号发生器能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。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。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。方波-三角波产生电路主要有运放组成，其中由施密特触发器多谐振荡器产生方波，积分电路将方波转化为三角波，差分电路实现三角波-正弦波的变换。该电路振荡频率由第一个电位器调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定；正弦波幅度和电路的对称性分别由后两个电位器调节。
关键词:方波,三角波,正弦波 基本要求： a）设计一个设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器 1）输出频率能在1-10khz范围内连续可调，无明显失真； 2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%--70%； 3）三角波Uopp=8V； 4）正弦波Uopp≥1V。 b）用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH） 设计思路: 要产生方波，需要用稳压管和比较器组成方波产生电路。稳压管为实验提供的6v稳压管。方波经过RC积分电路积分得到三角波，幅度为Uo2m=±（UZ+UD），由R1和Rf的比值及稳压管的稳压值决定，实验要求三角波峰峰值为8v，故根据公式推导后，选用20K的电阻作为R1，30K的电阻作为Rf。R3为12K。R4为直流平衡电阻，应与R2保持一致，均为5K。R0为限流电阻，根据实验要求选用2K。 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。R e取阻值为100Ω，C1、C2、C4为隔直流电容，取C1=C2=C3=33uF。Rp1调节三角波
函数信号发生器使用说明
EE1641C~EE1643C型 函数信号发生器/计数器 使用说明书 共 11 张 2004年 10 月
1 概述 1.1 定义及用途 本仪器是一种精密的测试仪器，因其具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号，并具有多种调制方式以及外部测频功能，故定名为EE1641C型函数信号发生器/计数器、EE1642C（EE1642C1）型函数信号发生器/计数器、EE1643C型函数信号发生器/计数器。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研需配备的理想设备。 1.2 主要特征 1.2.1 采用大规模单片集成精密函数发生器电路，使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比。 1.2.2 采用单片微机电路进行整周期频率测量和智能化管理，对于输出信号的频率幅度用户可以直观、准确的了解到（特别是低频时亦是如此）。因此极大的方便了用户。 1.2.3 该机采用了精密电流源电路，使输出信号在整个频带内均具有相当高的精度，同时多种电流源的变换使用，使仪器不仅具有正弦波、三角波、方波等基本波形，更具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出，同时对各种波形均可以实现扫描、FSK调制和调频功能，正弦波可以实现调幅功能。此外，本机还具有单次脉冲输出。 1.2.4 整机采用中大规模集成电路设计，优选设计电路，元件降额使用, 以保证仪器高可靠性，平均无故障工作时间高达数千小时以上。 1.2.5 机箱造型美观大方，电子控制按纽操作起来更舒适，更方便。 2 技术参数 2.1 函数信号发生器技术参数 2.1.1 输出频率 a) EE1641C：0.2Hz～3MHz 按十进制分类共分七档 b) EE1642C：0.2Hz～10MHz 按十进制分类共分八档 c) EE1642C1：0.2Hz～15MHz 按十进制分类共分八档 d) EE1643C：0.2Hz～20MHz 按十进制分类共分八档 每档均以频率微调电位器实行频率调节。 2.1.2 输出信号阻抗 a) 函数输出：50Ω b) TTL同步输出：600Ω 2.1.3 输出信号波形 a) 函数输出（对称或非对称输出）：正弦波、三角波、方波 b) 同步输出：脉冲波 2.1.4 输出信号幅度 a) 函数输出：≥20Vp–p±10%（空载）；（测试条件：fo≤15MHz，0dB衰减） ≥14Vp–p±10%（空载）；（测试条件：15MHz≤fo≤20MHz，0dB衰减） b) 同步输出：TTL电平：“0”电平：≤0.8V，“1”电平：≥1.8V（负载电阻≥600Ω） CMOS电平：“0”电平：≤4.5V，“1”电平：5V～13.5V可调（fo≤2MHz） c) 单次脉冲：“0”电平：≤0.5V，“1”电平：≥3.5V 2.1.5 函数输出信号直流电平(offset)调节范围：关或（–10V～+10V）±10%（空载) [“关”位置时输出信号所携带的直流电平为：＜0V±0.1V，负载电阻为：50Ω时，调节范围为 （–5V～+5V）±10%]
实验 函数信号发生器的原理与使用
电子科学系实验报告 系班组实验日期年月日姓名学号同组姓名 实验操作评定：好、较好、基本掌握、较差指导老师 实验二函数信号发生器的原理与使用 二、实验目的： 二、实验仪器和设备 三、实验内容 内容: 1 熟悉掌握函数发生器各个操作部件的功能 2. 实验验证各个功能的实现过程 3 用示波器观察各种输出信号 4 验证个功能指标是否符合仪器的标示 5 总结说明仪器的特点及应用 四、实验原理 使用一个激发装置(即信号源)来激励一个系统，以便观察、分析它对激励信号的反映如何，这是电子测试技术的标准实验之一。在设计、制造飞机时，需要事先了解机体及其有关设备在各种气流、雷击、雨水、温变干扰下的反映情况；在发展冶炼技术时，需要了解炉内物态随炉脸温度燃油器喷口温度而变化的动态过程；在分析一个电子线路时，常常需要了解输出信号频率及振幅与输入信号频率及振幅之间的关系。这样，在进行上述过程的硬件或软件的模拟实验时．就需要人为地产生各种模仿的信号。系统在这些模仿的信号的激励下产生各种反应，因此，称它们为激励信号。产生这些信号的仪器设备称为信号源。 信号源包括函数信号发生器、脉冲信号发生器、音频信号发生器、任意波形信号发生器以 及扫描频率发生器等多种设备，用于各种各样的工程测试。图11.1所示的产品系列树反映出信号源之间的关系，其中直接数字器件合成(DDS)是一种较新的技术，它利用了最
现代化的数字器件的能力，成为系列产品的主干，发展出函数发生器相任意波形发生器这样高水平的产品。 基本的函数发生器提供正弦波、方波和三角波，频率范围在1MHz到约50MHz之间。图11.2显示的是一个包含两个运算放大器的基本函数发生器。器件A1是一个积分器，它提供一个三角波输出信号，它所产生的三角波信号通过正弦波形成电路而产生正弦波信号输出。器件A2是一个电压比较器，它产生一个方波信号。大多数普通价格的函数发生器都以一些单片式集成电路(IC)为基础，并能提供正弦波、方波和三角波。价格较高者则能提供触发信号*只有较宽的频率范围祁较稳定的频率．具有可变的上升时间(对方波而言)和可变的直流补偿．具有较高的频率准确度和较强的输出驱动能力，旦波形失真度小。
信号发生器实验报告
电子线路课程设计报告设计题目：简易数字合成信号发生器 专业： 指导教师： 小组成员:
数字合成信号发生器设计、调试报告 一：设计目标陈述 设计一个简易数字信号发生器，使其能够产生正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号，要求有滤波有放大,可以按键选择波形的模式及周期及频率，波形可以在示波器上 显示，此外可以加入数码管显示。 二、完成情况简述 成功完成了电路的基本焊接，程序完整，能够实现要求功能。能够通过程序控制实现正弦波的输出，但是有一定噪声；由于时间问题，我们没有设计数码管，也不能通过按键调节频率。 三、系统总体描述及系统框图 总体描述：以51单片机开发板为基础，将输出的数字信号接入D\A转换器进行D\A转换，然后接入到滤波器进行滤波，最后通过运算放大器得到最后的波形输出。 四：各模块说明 1、单片机电路80C51 程序下载于开发板上的单片机内进行程序的执行，为D\A转换提供了八位数字信号，同时为滤波器提供高频方波。通过开发板上的232串口，可以进行软件控制信号波形及频率切换。通过开发板连接液晶显示屏，显示波形和频率。 2、D/A电路TLC7528 将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。TLC7528是双路8位数字模拟转换器，本设计采用的是电压输出模式，示波器上显示波形。直接将单片机的P0口输出传给TLC7528并用A路直接输出结果，没有寄存。 3、滤波电路MAX7400 通过接收到的单片机发送来的高频方波信号（其频率为所要实现波频率的一百倍）D转换器输出的波形，对转换器输出波形进行滤波并得到平滑的输出信号。 4、放大电路TL072
TL072用以对滤波器输出的波进行十倍放大，采用双电源，并将放大结果送到示波器进行波形显示。 五：调试流程 1、利用proteus做各个模块和程序的单独仿真，修改电路和程序。 2、用完整的程序对完整电路进行仿真，调整程序结构等。 3、焊接电路，利用硬件仿真器进行仿真，并用示波器进行波形显示，调整电路的一些细节错误。 六：遇到的问题及解决方法 遇到的软件方面的问题： 最开始，无法形成波形，然后用示波器查看滤波器的滤波，发现频率过低，于是检查程序发现，滤波器的频率设置方面的参数过大，延时程序的参数设置过大，频率输出过低，几次调整好参数后，在进行试验，波形终于产生了。 七：原理图和实物照片 波形照片:
51单片机信号发生器实验报告
微控制器技术创新设计实验报告姓名：学号：班级： 一、项目背景 信号发生器也叫做振荡器或是信号源，在现在的科技生产实践中有着广泛而重要的应用。现在的特殊波形发生器在价格上不够经济，有些昂贵。而基于AT89C51单片机的函数信号发生器可以满足此要求。根据傅里叶变换，各种波形均可以用三角函数的相关式子表示出来。函数信号发生器能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、方波和正弦波。 二、项目整体方案设计 可以利用单片机编程的方法来实现波形的输出。可选用AT89C51作为控制器，输出相应波形的数字信号，再用D/A 转换器输出相应波形的模拟信号。用DAC0832作为D/A转换器，再经过两级放大后输出，最终在示波器上显示。可以使用按键扫描来实现波形的变化
三、硬件设计 四、软件设计 #include
void main() { uchar i; while(1) { for(i=0;i<18;i++) { P1=tab[i]; delay(); } } } 五、实验结果
六、项目总结 通过这次实验设计，锻炼我们综合运用知识，提出问题，分析问题，及解决问题的能力。我感慨颇多，在着手设计的这段日子里，我又学到了很多东西。特别是理论联系实际。我认为掌握单片机的应用及开发技术是最基本的也是必要的。单片机是以后从事相关嵌入式研发最为基本的入门芯片。所以学好单片机是我们电子类的必要任务。通过这次单片机课程设计的顺利完成，离不开付老师指导，也离不开班上同学的耐心帮助。在此，我对所有帮助过我的老师和同学表示我真挚的感谢！
函数信号发生器
基于labview的函数信号发生器的设计 [摘要] 介绍一种基于labvIEW环境下自行开发的虚拟函数信号发生器，它不仅能够产 生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号，而且还可以通过输入公式，产生测试和研究领域所需要的特殊信号。对任意波形的发生可实现公式输入；对信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控；方波占空比可以调控；噪声任意可加、创建友好界面、信号波形显示；输出频谱特性；所有调制都可微调与粗调。该仪器系统操作简便，设计灵活，功能强大,可以完成不同环境下的测量要求。因此具有很强的实用性。 关键词：虚拟仪器，labvIEW，虚拟函数信号发生器，正弦波，三角波，方波，锯齿波， 特殊信号。 引言： 在有关电磁信号的测量和研究中，我们需要用到一种或多种信号源，而函数信号发生器则为我们提供了在研究中所需要的信号源。它可以产生不同频率的正弦波，方波，三角波，锯齿波，正负脉冲信号，调频信号，调幅信号和随机信号等。其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多，价格昂贵，而且功能固定单一，不具备用户对仪器进行定义及编程的功能，一个传统实验室很难拥有多类信号发生器。然而，基于虚拟仪器技术的实验室均能满足这一要求。 1、虚拟仪器简介: 自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器的概念以来,随着计 算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指:利用现有的PC机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。与传统的仪器相比其特点主要有:具有更好的测量精度和可重复性;测量速度快;系统组建时间短;由用户定义仪器功能;可扩展性强;技术更新快等。虚拟仪器以软件为核心,其软件又以美国NI公司的Labview虚拟仪器软件开发平台最为常用。Labview是一种图形化的编程语言,主要用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件,功能强大。目前,该开发软件在国际测试、测控行业比较流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。下面结合一个虚拟函数信号发生器设计开发具体介绍基于图形化编程语言Labview的虚拟仪器编程方法与实现技术。 2、虚拟函数信号发生器的结构与组成 2.1 虚拟函数信号发生器的前面板
实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用(实验报告之实验数据表)
实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用 【实验目的】 1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。 2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。 3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。 4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。 【实验仪器】 1. 示波器DS5042型，1台。 2. 函数信号发生器DG1022型，1台。 3. 电缆线（BNC 型插头），2条。 【实验内容与步骤】 1. 利用示波器观测信号的电压和频率 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-1所示的正余弦波形，显示在示波屏上。 图1-1 函数信号发生器生成的正、余弦信号的波形 学生姓名/学号 指导教师 上课时间 第 周 节
（2）用示波器对图1-1中所示的正余弦波形进行测量并填写下表 表1-1 正余弦信号的电压和时间参数的测量 电压参数（V）时间参数 峰峰值最大值最小值频率（Hz）周期（ms）正弦信号 3sin(200πt) 余弦信号 3cos(200πt) 2. 用示波器观测函数信号发生器产生的正余弦信号的李萨如图形 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-2所示的正余弦波形的李萨如图形，调节并正确显示在示波屏上。 图1-2 正弦信号3sin(200πt)和余弦信号3cos(200πt)的李萨如图形 3. 观测相同幅值、相同频率、不同相位差条件下的两正弦信号的李萨如图形 （1）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+45o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。 （2）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+135o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。
信号发生器实验报告(波形发生器实验报告)
信号发生器 一、实验目的 1、掌握集成运算放大器的使用方法，加深对集成运算放大器工作原理的理解。 2、掌握用运算放大器构成波形发生器的设计方法。 3、掌握波形发生器电路调试和制作方法 。 二、设计任务 设计并制作一个波形发生电路，可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号。 三、具体要求 （1）可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号，波形人眼观察无失真。 （2）利用一个按钮，可以切换输出波形信号。。 （3）频率为1－2KHz 连续可调，波形幅度不作要求。 （4）可以自行设计并采用除集成运放外的其他设计方案 （5）正弦波发生器要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节，积分电路要保证电路不出现积分饱和失真。 四、设计思路 基本功能：首先采用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器)将正弦波变换成方波，通过幅值控制和功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波,最后通过切换开关可以同时输出三种信号。 五、具体电路设计方案 Ⅰ、RC 桥式正弦波振荡器 图1 图2 电路的振荡频率为：RC f π21 0= 将电阻12k ，62k 及电容100n ，22n ，4.4n 分别代入得频率调节范围为：24.7Hz~127.6Hz ，116.7Hz~603.2Hz ，583.7Hz~3015Hz 。因为低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合实验中频率连续可调的要求。 如左图1所示，正弦波振荡器采用RC 桥式振荡器产生频率可调的正弦信号。J 1a 、J 1b 、J 2a 、J 2b 为频率粗调，通过J 1 J 2 切换三组电容，改变频率倍率。R P1采用双联线性电位器50k ，便于频率细调，可获得所需要的输出频率。R P2 采用200k 的电位器，调整R P2可改变电路A f 大小，使得电路满足自激振荡条件，另外也可改变正弦波失真度，同时使正弦波趋于稳定。下图2为起振波形。
函数信号发生器实验报告
函数发生器设计（1） 一、设计任务和指标要求 1、可调频率范围为10Hz~100Hz 。 2、可输出三角波、方波、正弦波。 3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值0~5V 可调。 4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V~3V 可调。 5、输出阻抗约600Ω。 二、电路构成及元件参数的选择 1、振荡器 由于指标要求的振荡频率不高，对波形非线性无特殊要求。采用图1所示的电路。同时产生三角波和方波。 图1 振荡电路 根据输出口的信号幅度要求，可得最大的信号幅度输出为： V M =5/2+3=5.5V 采用对称双电源工作（±V CC ），电源电压选择为： V CC ≥V M +2V=7.5V 取V CC =9V 选取3.3V 的稳压二极管，工作电流取5mA ，则： V Z =V DZ +V D =3.3+0.7=4V 为方波输出的峰值电压。 OM Z CC Z 3Z Z V -V V -1.5V-V 9-1.5-4 R ==700ΩI I 5≈=（）
取680Ω。 取8.2K Ω。 R 1=R 2/3=8.2/1.5=5.47（K Ω） 取5.1K Ω。 三角波输出的电压峰值为： V OSM =V Z R 1/R 2=4×5.1/8.2=2.489（V ） R 4=R 1∥R 2=3.14 K Ω 取3K Ω。 Z Z V 4 RW=8K 0.1~0.2I 0.15 ==Ω?（） （） 取10K Ω。 R 6=RW/9=10/9=1.11（K Ω） 取1K Ω。 积分时间常数： 取C=0.1uF ，则： R5=4.019/0.1=40.19K Ω 取39K Ω。 取R 7=R 5= 39K Ω。 转换速率 Z 1max OSM max 24V R f 44 5.1100 SR 4V f =0.995mS R 8.2 ???≥= =（V/） 一般的集成运算放大电路都能满足要求。兼顾波形转换电路集成电路的使用。集成电路 选用四运放LM324。LM324内含四个相同的运算放大器，其中两个用于振荡器，两个用于波形变换。 三、振荡电路工作原理 利用集成运算放大电路也可实现产生方波和三角波的信号发生器，电路主要由比较器和积分器构成。电路中，有源积分器由运算放大器2A 及其外围电路积分电容C 和电阻R 5、R 7组成。有源积分器的输出通过R 1接至比较器1A 的正输入端，积分器的输入电压由电位器分压取出，设R W 与R 6形成的分压系数为a w ，则积分器的输入电压为V i =±a w Vz 。分压系数a w 为： Z 2Z V 4R 8K 0.1I 0.15≥==Ω?（） 251MAX R 8.2 R C= 4.019mS 4R f 4 5.1100 ==??（）