音频正弦波信号发生器
目录
引言 (4)
一、设计方案的比较和选定 (4)
1.1 方案比较 (4)
1.2 方案选择 (3)
二、设计思路 (6)
2.1 结构框图 (6)
2.2版块说明 (6)
2.2.1 选频网络 (6)
2.2.2 第一级放大电路 (8)
2.2.3 LM386功率放大 (8)
2.3电源部分 (9)
三、PCB板制作及元件的焊接 (9)
3.1 电路原理图的绘制 (9)
3.2 电路板的制作流程 (10)
3.3 安装焊接 (9)
四、调试 (9)
五、实验数据测量 (12)
六、出现的问题及其解决方案 (11)
七、总结 (12)
参考文献 (13)
附录一 (16)
附录二 (17)
附录三 (18)
附录四 (19)
音频正弦波信号发生器设计
引言
随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，作为其发展基础之一的电子技术必将以更快的速度发展前进。本系统以CA3140和LM386为核心器件制作一种信号发生器，可以产生稳定的正弦波形。该电路是一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。经测试，该发生器能产生频率为10-100Hz、100-1KHz、1K-10KHz 范围内的正弦波，且能在较小的误差范围内限制振幅。最大优点是制作成本较低。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。
关键字：正弦波、信号发生器、LM386
一、设计方案的比较和选定
1.1 方案比较
方案一：
本设计主要是文氏电桥产生正弦波,经CA3140高输入阻抗运算放大
器，通过NPN型三极管放大功率输出波形。接入正负5V电源二极管和电容滤除杂波后给整个电路供电。
方案二：
该方案由RC振荡产生正弦波，经CA3140高输入阻抗运算放大器，通过三极管和达林顿管组合进行功率放大。
方案三：
由RC振荡电路产生正弦波，经CA3140高输入阻抗运算放大器，和LM386音频集成功放，后输出稳定的正弦波。通过双电源供电和滤波电路滤波以提供单向直流电源。通过外围电路我们可以对产生的信号进行频率，幅度的调节，为此我们设计了三个波段作为频率的粗调，在以开关阵列进行细调校正。同时我们还设计了正弦波的幅度调节低通滤波器。
1.2 方案选择
经比较三种方案都能产生稳定的正弦波，但方案一不能进行幅度调节，容易造成严重失真；方案二中含有达林顿管成本高，也会造成失真；方案三能弥补上面两种方案的缺点，输出幅度能连续可调，不易造成失真，同时整个电路简单，所用器件通用性强，且成本低，输出结果可靠稳定，更适合于我们的设计要求。最终决定选择方案三。
二、设计思路
2.1 结构框图
2.2版块说明
2.2.1 选频网络
由RC 振荡电路产生正弦波如下图。该选频网络由三个频段组成，通过调节档位开关选择所需频段。通过调节R1A 和R1B 达到频率细调的作用。通过正反馈起振，负反馈稳频，产生正弦波。
振荡电路
产生正弦波形
阻抗运算放大器放大 功率放大
输出
反馈 选频网络 放大器
放大器
U 0
d o
f
基本放大器
A
反馈网络
F
X X
2.2.2 第一级放大电路
CA3140高阻运放与RC振荡电路组成反馈
网络，形成正反馈系统，起振。
2.2.3 LM386功率放大
引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。
LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器。应用简单；静态
功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压范围宽，4-12V or 5-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200。
2.3电源部分
采用正负9V双电源供电，二
极管单向导通，防止交流电影响电路；两个滤
波电容滤除杂波，以免影响实验结果。
三、PCB板制作及元件的焊接
3.1 电路原理图的绘制
在各单元电路设计的基础上，用Protel 99 SE 软件画出单元电路，再把各个单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。通过查阅数字电路器件手册或网络，掌握所选电子元器件，尤其是中大规模集成电路的性能、引脚定义以及封装形式，明确各器件的输入端、控制端对信号的要求和输出信号的特点。画出电路图后，检查无误就对每个器件进行封装，再生成PCB文件，设置好焊盘的大小，元件的尺寸大小后按照原理图把器件的位置摆放规范，设置好布线规则，一般先用20mil，地线和电源线用40mil。在设置成单层板后就可以布线了，布完线后检查无误就能做电路板了。如下图：
3.2 电路板的制作流程
1)在PCB文件中量好要制作的电路板的长和宽，得到尺寸后制作规定要
求的单层板；
2)把板子放在打孔机的针头下方，固定好板子，调节好距离，然后打出需
要的针孔。
3)打印出PCB图纸，将打印好的图纸与板子上的针孔在对孔机上对好针
孔，然后固定纸与板子位置。
4)把板子放到加热机上走四次，拆掉板子上的纸，看板子上是否有短线，
如果有短线就用油笔画好线，一切确认无误后就放到腐蚀池中把多余的铜腐蚀等几十分钟后就能得到电路板了，最后洗干净涂上松香板子就做好了。
3.3 安装焊接
对应PCB图上的元件将所用到的器件底座焊接到电路板上，有跳线的话要先焊接跳线，该电路无跳线，可忽略。在焊接的过程中要避免焊锡与电路板上的铜线相交，而且要注意底座对应芯片的封装关系。其中，对应缺口的左下角第一个管脚号为1然后按逆时针方向依次为2、3------；在焊接之前用在焊接之前要把各个电阻的阻值用万用表测试,检查阻值是否正确；最好选用220V/25W的电烙铁；焊接时动作要以把电路板铜线烫坏；焊接要准确；每焊接好一处注意要检查是否有短路现象。
四、调试
焊接完毕后进行调试，具体步骤是在接通电源前，先用万用表仔细检查各线路是否有短路、短路、虚焊、漏焊现象。检查无误后，接通电源，用万用表按原理图从信号源开始一级一级测试个测试点处的电压是否合服设计标准。如果有不符合设计要求的地方则需要检查原理图是否合理，如果检查原理图无误，就要仔细检查电路是否有问题并改正问题，改正后再进行同样的测试，直到正常为止。然后再测试各个芯片的电压是否正常，反复检查调试，直到没有错误，电路能够正常工作合服设计要求为止。
具体步骤如下：
1、将电路板与封装图对照，检查实物元件位置是否与其对应。
用万用表检查电路是否短路或断路，检查电路板上的焊锡点是否虚焊或两个
2、焊锡点连在一起。
3、连接正负5V电源，接通电路，将输出与示波器相连，观察波形。
1）调节档位开关，选择频段；调节双联电位器，对频率进行细调。
2）调节滑动变阻器R6使第一级运算放大器增益Av大于等于3。
3）调节电位器RW对输出电压幅度进行调节。
4）观察并记录波形如下图。
5）重复以上步骤，对其进行多次检测。
五、实验数据测量
1）频率范围
改变档位开关，调整双联电位器，从示波器上读出频率。该这设计可在10-100Hz、100-1KHz、1K-10KHz范围内的产生稳定的正弦波，通过档位开
关（图1）选择频段粗调频率，双连电位器（图2）进行细调。
图1 图2
2）输出电压
输出幅度
5
o r m s
v v
调节Rw可改变幅值
从示波器读出电压峰峰值Upp ，根据公式2
2Upp U =计算出Uo 的有效
值。
3）输出阻抗 a 、测开路电压Uo
b 、在输出端接一负载RL ，测其两端电压Uol ，根据公式Uo Ro RL RL Uol )
(+=计算
出Ro 。
4）频率稳定
频率稳定度一般由 来衡量
六、出现的问题及其解决方案
1、没有直接找到的正负9v 电源
方法一：把双电压源调到9V ，正1脚与电路板上正极相连，负1脚和地、正2脚串联，负2脚节电路板上负极，电路板中地端与电压源地相连。
方法二：采用实验箱的正负9V 直流电源供电。 2、无输出波形
经过仔细检测发现R3、R5两个电阻位置放反，导致第一级运算放大器的增益Av<3，从而振荡器不能起振。按照电路图正确放置两个电阻，焊接后，重新检测出现波形。 3、波形出现失真
推测是由于第二级运放LM386增益过大，导致波形失真。
100%
f f f f f α
-?=
=
?0
f
f ?——频率偏移量。
f
?——振荡频率
0f
七、总结
通过本次课程设计较系统地掌握有关模拟电路的知识，主要对RC正弦波的振荡原理，和怎么运用LM386运算放大器构成音频振荡器及控制其产生频率有了进一步认识和掌握；通过课程设计，我们对课堂上的知识有更深入的理解，同时做到理论与实际相结合。更激发了我们动手的积极性。此外，课程设计直接有效的训练我们的创新思维，提高分析问题、解决问题的能力；这次课程设计要特别感谢指导老师的耐心辅导以及在设计中给出的宝贵意见。
参考文献
【1】康华光电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社2008
【2】潘永雄沙河电子线路CAD使用教程（第三版）西安电子科技大学出版社2003
附录一
附录二PCB图（覆铜后）
PCB图说明:该图部分原件是根据实际元器件大小自行设计封装元器件再倒入封装库所得。
附录三实物图
附录四材料清单
Part Type Designa
tor
Footpri
nt
0.05u C7 RAD0.3 1K R6 SIP3
1nF C3 RAD0.3 1nF C6 RAD0.3
3K R5 AXIAL0. 3
7.5K R8 RAD0.2
9.1K R2 AXIAL0. 3
9.1K R3 AXIAL0. 3
10 R9 AXIAL0. 3
10U C11 RB.2/.4 10k Rw POT1
10nF C1 RAD0.3 10nF C5 RAD0.3 100K R1 POT2 100U C8 RB.2/.4 100U C9 RB.2/.4 100nF C2 RAD0.3 100nF C4 RAD0.3 220U C12 RB.2/.4
4001 D4 DIODE0. 4
4001 D5 DIODE0. 4
CA3140 U1 DIP8 CON3 J1 SIP3 LM386 U2 DIP8 OUT J2 SIP2 SW-SPST S6 SIP2 SW-SPST S5 SIP2 SW-SPST S2 SIP2 SW-SPST S3 SIP2 SW-SPST S4 SIP2 SW-SPST S1 SIP2
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通用纯正弦波逆变器制作 概述 本逆变器的PCB设计成12V、24V、36V、48V这几种输入电压通用。制作样机是12V输入，输出功率达到1000W功率时，可以连续长时间工作。 该逆变器可应用于光伏等新能源，也可应用于车载供电，作为野外应急电源，还可以作为家用，即停电时使用蓄电池给家用电器供电。使用方便，并且本逆变器空载小，效率高，节能环保。 设计目标 1、PCB板对12V、24V、36V、48V低压直流输入通用； 2、制作样机在12V输入时可长时间带载1000W； 3、12V输入时最高效率大于90%； 4、短路保护灵敏，可长时间短路输出而不损坏机器。 逆变器主要分为设计、制作、调试、总结四部分。下面一部分一部分的展现。 第一部分设计 1.1 前级DC-DC驱动原理图 DC-DC驱动芯片使用SG3525，关于该芯片的具体情况就不多介绍了。其外围电路按照pdf里面的典型应用搭起来就OK。震荡元件Rt=15k，Ct=222时，震荡频率在21.5KHz左右。用20KHz左右的频率较好，开关损耗小，整流管的压力也小些，有利于效率的提高。不过频率低，不利于器件的小型化，高压直流纹波稍大些。 电池欠压保护，过压保护以及过流保护在DC-DC驱动上实现。用比较器搭成自锁电路，比较器输出作用于SG3525的shut_down引脚即可。保护电路均是比较器搭建的常规电路。DC-DC驱动部分使用了准闭环，轻载时，准闭环将高压直流限制在380V左右，一旦负载加重前级立即进入开环模式，以最高效率运行。并且使用了光耦隔离，前级输入和输出在电气上是隔离开的，这样设计也是为了安全。如图1.1所示，是DC-DC驱动电路原理图。
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如上图：在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个EC35的电感。 上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，PCB下面直接搭通。 上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4 个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。二个 直径40的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18的线每个绕90圈，电感量约1MH，磁环初始导磁率为90。 上图是DC-DC升压电路的驱动板，用的是KA3525。这次 共装了二板这样的板，一块频率是27K，用于普通变压器驱动，还有一块是16K，想试试非晶磁环做变压器效果。 H桥部分的大功率管，我有二种选择，一种是常用的IRFP460，还有一种是IGBT管40N60，显然这二种管子不是同一个档次的，40N60要贵得多，但我的感觉，40N60的确要可靠得多，贵是有贵的道理，但压降可能要稍大一点。 这是TO220封装的快恢复二极管，15A 1200V，也是张工
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音频测试-低频信号发生器-使用方法
低频信号发生器的操作方法 第一步骤：低频信号发生器的连接 连接电源线 用220V AC 线把低频信号发生器连上市电。如电源插座旁有控制开关，还须把开关打开。（如上图2） 连接信号线 将输出线插入到低频信号发生器的信号输出（OUTPUT ）接口，并顺时针扭动半圈（如下图3）。图 1 图 2 将开关打开
第二步骤：信号电压幅度调节 上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节输出信号的幅度。 1） 开机（POWER ） 按下电源键开机，开机后电源指示灯会亮。电源按钮一般为红色。 图 3 图 4 连接输出线 电源按钮 电源指示灯
波形选择（WAVE FORM ） 控制低频信号发生器的输出波形。此按钮未按下去时为正弦波，按下去后为矩形波。中文意思为波形。在音频测试中应选择正弦波。（如上图6） 振幅调节（AMPLITUDE ） 此旋钮用来对信号幅度进行微调。顺时针为调大（MAX ），逆顺针为调小（MIN ）。如下图图 6 图 5 波形选择 按钮 衰减度选择 -20dB 档 振幅微 调旋钮 图 7 交流电压 20V 档 信号频率 为50Hz
第四步骤：信号频率调节 当调好低频信号发生器的信号电压时，我们还要调节信号发生器的信号频率。 1） 频率调节（FREQUENCY ） 频率调节旋钮上有刻度盘，刻度盘上的数值从10～100，我们调节时把刻度盘上的数值对准正上方的黑色标志，这个数值就是输出信号的基数值。Frequency 中文为频率的意思。（如上图9个琴键按钮，分别为×1、×10、×100、×1K 、×10K ，它们与频率旋钮配合使用。当按下其中的某一个时，表示频率旋钮上指示的基数值×此按钮的倍数。 图 9 图 8 频率旋钮 倍数选择
逆变器制作全过程(新手必看)
制作600W的正弦波逆变器 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。如果PCB 没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 下面是样机的照片和工作波形：
一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”；“SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。 1.功率主板： 功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。 下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了PCB图的。该板布板时，曾得到好友的提示帮助，特在此表示感谢。
音频正弦波信号发生器
目录 引言 (4) 一、设计方案的比较和选定 (4) 1.1 方案比较 (4) 1.2 方案选择 (3) 二、设计思路 (6) 2.1 结构框图 (6) 2.2版块说明 (6) 2.2.1 选频网络 (6) 2.2.2 第一级放大电路 (8) 2.2.3 LM386功率放大 (8) 2.3电源部分 (9) 三、PCB板制作及元件的焊接 (9) 3.1 电路原理图的绘制 (9) 3.2 电路板的制作流程 (10) 3.3 安装焊接 (7) 四、调试 (7) 五、实验数据测量 (12) 六、出现的问题及其解决方案 (8) 七、总结 (9) 参考文献 (9) 附录一 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。附录二 .. (17) 附录三 (18) 附录四 (19)
音频正弦波信号发生器设计 引言 随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，作为其发展基础之一的电子技术必将以更快的速度发展前进。本系统以LM386，LM358为核心器件制作一种信号发生器，可以产生稳定的正弦波形。该电路是一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。经测试，该发生器能产生频率为10-100Hz、100-1KHz、 1K-10KHz范围内的正弦波，且能在较小的误差范围内限制振幅。最大优点是制作成本较低。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。 关键字：正弦波、信号发生器、LM386、LM358 一、设计方案的比较和选定 1.1 方案比较 方案一： 本设计主要是文氏电桥产生正弦波,经LM358高输入阻抗运算放大器，通过NPN型三极管放大功率输出波形。接入正负12V电源二极管和电容滤除杂波后给整个电路供电。 方案二： 该方案由RC振荡产生正弦波，经LM358高输入阻抗运算放大器，通过三极管和达林顿管组合进行功率放大。 方案三： 由RC振荡电路产生正弦波，经LM358高输入阻抗运算放大器，和LM386音频集成功放，后输出稳定的正弦波。通过双电源供电和滤波电路滤波以提供单向直流电源。通过外围电路我们可以对产生的信号进行频率，幅度的调节，为此我们设计了三个波段作为频率的粗调，在以开
正弦波函数信号发生器
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目：班级：班级学号：学生姓名：
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目：正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期，现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路，在国内生产的8038单片函数波形发生器，可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波，这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节，快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源，如一定频率的正弦波，有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子，来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成：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(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式：当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径回路，完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路径电容耦合，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。 (c) 工作流程：首先主振级产生低频正弦振荡信号，信号则需要经过电压放大器放大，放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求，最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压，输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理，主要是为了实现下面的几种功能： (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知：在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节Rp2，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻，可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值，这时输出波形应接近正弦波，调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输
基于FPGA的正弦信号发生器
基于FPGA的正弦信号发生器设计 摘要：本设计结合了EDA技术和直接数字频率合成（DDS）技术。EDA技术是现代电子设计技术的核心，是以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化的设计技术。DDS技术则是最为先进的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位连续、输出相位噪声低等诸多优点。 本文在对现有DDS技术的大量文献调研的基础上，提出了符合FPGA结构的正弦信号发生器设计方案并利用MAXPLUSⅡ软件进行了设计实现。文中介绍了EDA技术相关知识，同时阐述了DDS技术的工作原理、电路结构，及设计的思路和实现方法。经过仿真测试，设计达到了技术要求。 关键词：现场可编程门阵列（FPGA）；直接数字频率合成（DDS）；正弦波信号发生器
The design of sine signal generating device based on FPGA Abstract：The design that combines EDA technology and Direct Digital Synthesis (DDS) technology. EDA technology is the design of modern electronic technology at the core, electronic system design direction for the application of electronic design automation products technology. DDS technology is the most advanced frequency synthesizer technology with the high-frequency resolution and frequency switching speed, continuous phase, low phase noise output many advantages. Based on the technology of existing DDS study of the extensive literature on the basis of FPGA with the structure of the sinusoidal signal generator design and the use of FPGA II software located Total realized. The paper introduced the EDA technology-related knowledge, and elaborated on the DDS technology principle, circuit structure, and design ideas and methods. After simulation tests designed to achieve the technical requirements. Keywords：FPGA；DDS；sine signal generating device
全硬件纯正弦逆变器制作教程
全硬件纯正弦逆变器制作教程 作者：科创论坛尤小翠 注:此文章参考了部分电源网老寿老师和老矿石老师的研究成果 做一个纯正弦逆变器,这个想法9个月之前就有了.做个逆变器,高频的,效率高,体积 小.前级肯定用SG3525或者TL494做的推挽升压,这没啥选择,关键是后级,它决定输 出波形是方波还是正弦波.输出正弦波的后级需要SPWM技术,肯定很多人的第一想法是使用单片机.的确,使用单片机的好处不少:SPWM波精度高,输出正弦波波形好,稳压精度高,方便加入电压指示功能等,单片机确实非常适合工业量产.但是对于咱们玩家,可不是这样了.单片机不是人人可以掌握的,即便掌握,像我这种只会做电子钟红外遥控之类的初级玩家也很难写出好的SPWM程序.因此,我考虑了全硬件方案. 一、高频前级（原理分析） 在HIFI界，有一句话说前级出声后级出力，同样在逆变界，有前级出功率后级出波形之说。一个好的前级是多么的重要，是确保足够功率输出的保证。 这就是前级电路图啦~ 电路采用了光藕隔离反馈,工作在准闭环模式.轻载或者空载时,由于变压器漏感,输出可能超压,容易穿后级和电容.此时占空比减小输出降低,实测在空载时占空比很小很小,这大概是空载电流小的原因吧（空载电流神一般的~60mA~）.
当负载变大后,电路逐渐进入开环模式,以确保足够的电压和功率输出. 注：本图根据老矿石的作品修改 二、全硬件纯正弦后级（原理分析） 老寿老师很久之前就弄过全硬件了，他的方案有SG3525和lm393两种，前者简单，但是最大占空比低（母线电压利用率低），后者最大占空比理论上可以弄到100% （实际也很高）但是电路有点复杂，而且需要双电源供电。我把它们融合了一下，得到了自己的电路。 这是后级的框图 本电路优点: 1.电路极简单,可能为世界上最简单的分立SPWM电路 2.单电源宽电压供电(10V-30V) 3.输出最大占空比高,仿真时最大占空比已经接近100%.这将导致母线电压利用率高,母线电压340V就足够产生230V的工频正弦交流电. 4.隔离输出,受外围电路干扰少 本电路没有使用稳压反馈,故稳压功能全靠前级完成.前级一般由SG3525或者TL494组成,稳压功能不用可惜了. 看本图,由于使用了虚拟双电源,因此单电源供电即可,省略一个辅助电源变压器. 再看驱动板电路图(红圈里的内容是修改过的部分):
DSP音频信号发生器概述.
大学课程设计报告 音频信号发生器 设计人：付路 专业：电子信息工程班级：电子111501 学号：201115020104 指导教师：宁爱平 二零一四年
目录 一．引言--------------------------------------------第2页二．系统结构及原理-----------------------------------第2页三．硬件设计----------------------------------------第3页 3.1 MMC/SD卡接口电路-----------------------------第3页 3.2 上位机和单片机通信---------------------------第4页 3.3 信号调理电路---------------------------------第5页四．软件设计----------------------------------------第7页 4.1 系统初始化----------------------------------第7页 4.2 MMC/SD卡初始化------------------------------第7页 4.3 MMC/SD卡单块写数据--------------------------第8页五．结束语-----------------------------------------第11页
一．引言 目前，单片机系统以价格低廉、开发环境完备、开发工具齐全、应用资料众多、功能强大且程序易于移植等优点而得到广泛应用。同时，随着信息化进程、计算机科学与技术以及信号处理理论与方法的迅速发展，需要的数据量越来越大，对数据存储也提出了更高要求。MMC/SD卡以其价格、体积、读取速度等特点成为现今大多数便携式嵌入式设备的首选。 二．系统结构及原理 音频信号发生器的系统结构如图1所示，它主要由8051F330单片机、MMC/SD卡存储器、RS232串行通信接口、上位机、液晶显示、键盘以及信号调理电路等部分组成。将写入MMC/SD卡中的音频数据存储在上位机，单片机通过RS232串行通信接口写入MMC/SD卡，以中断方式读取键盘接口命令，并根据命令控制选择相应的音频信号数据，再由信号调理电路输出不同频率和强度的音频信号，系统通过液晶显示模块显示信号频率、信号强度及信号类型。该系统突出的特点是上位机采用Lab Windows/CVI软件，通过RS232串行通信接口与单片机通讯；以文本格式存储在上位机的音频信息则通过RS232串行通信接口下载到MMC/SD卡。
方波-正弦波-锯齿波函数信号发生器
《模拟电子技术基础》 课程设计 方波—三角波—正弦波函数信号发生器1设计要求 1．设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器。 2．输出波形：方波、三角波、正弦波；锯齿波 3．频率范围：在0.02－20KHz范围内且连续可调；
2.方波、三角波、正弦波发生器方案与论证 原理框图 图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波信号发生器的原理框图 该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC 电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波，还可得到额外的矩形波。三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。然后将各种信号通过比例放大电路得到需要幅值；峰峰值的信号波 3．各组成部分的工作原理 电压比较器RC 充放电反馈回路 方波 占空比可调 积分电路 锯齿波 积分电路 三角波 低频滤波 正弦波 比例放大电路，得到需要幅值；峰峰值的信号波 矩形波
3.1 方波发生电路的工作原理 C11uF R 10kΩ R31kΩ R2 1kΩ 3 5GND U1 OPAMP_3T_VIRTUAL R11kΩ 2 D2 1N4680 D1 1N4680 GND 1 4 图2 方波信号发生原理 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+Uz,,此时滞回电压比较器的门限电压为UTH2。输出信号通过R 对电容C １正向充电，充电波形如图3箭头所示。当该电压上升到 Ｕ TH2时，电路的输出电压变为－UZ,门限电压也随之变为UTH1，电容C1经电阻R 放电。当该电压下降到ＵTH １时输出电压又回到+Uz ，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。 充放电波形 U TH2 U TH1 O
正弦信号发生器(2012)(DOC)
正弦信号发生器 摘要：本系统以MSP430和DDS为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、频率调制（FM）、幅度调制（AM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生1kHz～10MHz正弦信号；经滤波、放大和功放模块达到正弦信号输出电压幅度 =6V±1V 并具有一定的驱动能力的功能；产生载波信号可设定的AM、FM信号；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK 信号且二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号可自行产生。 关键词：DDS；宽频放大；模拟调频；模拟调幅。 一、方案比较与论证 1.方案论证与选择 （1）正弦信号产生部分 方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。 ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。 方案二：锁相环频率合成器（PLL） 锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。通过鉴相器获得输出的信号FO与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi 由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。一般来说PLL的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。 方案三：直接数字频率合成（DDS） DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如图1所示：
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。
正弦信号发生器
正弦信号发生器[2005年电子大赛一等奖] 2008年06月15日星期日 17:06 摘要：以SPCE061A单片机为核心，通过DDS合成技术设计制作了一个步进值能任意调节的多功能信号源。该信号源在1KHz～10MHz范围能输出稳定可调的正弦波，并具有AM、FM、ASK和PSK等调制功能。信号输出部分采用低损耗电流反馈型宽带运放作电压放大，很好地解决了带宽和带负载能力的要求。系统带中文显示和键盘控制功能，操作简便，实现效果良好。 一、方案论证 1、信号产生 方案一：使用传统的锁相频率合成的方法。要求产生1KHz到10MHz的信号，用锁相环直接产生这么宽的范围很困难，所以先产生50.001M到60M的可调信号，然后把此信号与一个50M的本振混频，得到需要的频率。此方法产生的频率稳定度高，但波形频谱做纯很困难，幅度也不恒定，实现也麻烦。 方案二：采用专用DDS芯片产生正弦波。优点：软件设计，控制方便，电路易实现，容易直接达到题目要求的频率范围和步进值,且稳定性和上法一样，频谱纯净，幅度恒定，失真小。 综上所述，选择方案二用专用DDS芯片AD9850产生正弦波。AD9850是采用DDS技术、高度集成化的器件，当它在并行工作方式时，有8根数据线、3根控制线与单片机相连。AD9850的频率控制字为： 其中FTW为频率控制字，为要输出的正弦的频率，为系统时钟的频 率，由晶振产生。 2、模拟频率调制 方案一：使用内调制（软件调制），通过单片机中断，对外来模拟调制信号进行采样，采样速率为32KHz，然后对采样值进行转换，把电压转换成对应的频偏，然后转换成相应的频率控制字送DDS，以实现对1KHz正弦信号的调频，这样可以满足最大频偏的精度要求。 方案二：使用外调制，通过锁相环控制DDS总时钟，在锁相环电路中进行频率调制，来改变DDS输出信号频率，间接实现调频，这样实现简单，频域内频谱连续，但是很难做到精确的10KHz和5KHz的最大频偏。 综合以上方案，选择方案一，实际中要求调制信号是固定不变的1KHz正弦信号，所以，我们直接把正弦信号存储在单片机中，并且换算好频率控制字。 3、模拟幅度调制 方案一：使用二极管调幅电路。较常用的二极管调幅电路有二极管平衡调幅电路和二极管环形调幅电路。但由于二极管的特性不一致，会造成电路不可能完全对称，造成控制信号的泄漏。 方案二：充分利用单片机SPCE061A的资源，1K的调制信号使用单片机的DA 口输出，经滤波放大后送MC1496与DDS产生的载波进行混频，这样效果非常好，而且成本低。 综合以上方案，选择方案二。 4、ASK和PSK数字调制
示波器和信号发生器的使用
实验七示波器和信号发生器的使用 一、实验目的 1．了解示波器的工作原理。 2．掌握示波器和信号发生器的使用方法。 二、实验仪器 双踪示波器信号发生器若干电阻、电容 三、预习要求 1．了解示波器的原理，预习示波器的使用方法。 2．预习信号发生器的使用方法。 四、实验原理 1．示波器。 示波器是一种综合的电信号特性测量仪器，它可以直接显示出电信号的波形，测量出信号的幅度、频率、脉宽、相位、同频率信号的相位差等参数。 2．信号发生器是用来产生不同形状、不同频率波形的仪器，实验中常用作信号源。信号的波形、周期（或频率）和幅值可以通过开关和旋钮加以调节。 五、实验内容 1．寻找扫描光迹。 接通示波器电源（220V），预热1-2分钟。如果仍找不到光点，可调节亮度旋钮，适当调节垂直和水平位移旋钮，将光点移至屏幕的中心位置。调节扫描灵敏度旋钮可使扫描光迹成为一条扫描线。调节辉度（亮度）、聚焦、标尺亮度旋钮，使扫描线成为一条亮度适中、清晰纤细的直线。 2．熟悉双踪示波器面板主要旋钮（或开关）作用。 为了显示稳定的波形，需要注意几个主要旋钮或开关的位置。 ①“触发源方式”开关（SOURCE MODE）：通常为内触发。 ②“内触发源方式”开关（INT TRIG）：通常置于所用通道位置。当用于双路显 示时，为比较两个波形的相对位置，可将其置于交替（VERT MODE）位置。 ③（扫描）触发方式：通常置于自动位置。 ④显示方式：根据需要可置于CH1、CH2、ALT（交替显示两路高频信号）、 CHOP （断续显示两路低频信号）、 ADD（显示两路信号之和）。 ⑤扫描灵敏度开关：表示横轴方向一个大格的时间。根据被测信号周期确定。 ⑥幅度灵敏度开关：表示纵轴方向一个大格的电压。根据被测信号幅度确定。 ⑦在测量波形的周期和幅值时，应注意将扫描微调旋钮和垂直（Y轴）微调旋钮 置于校准位置。 ⑧当输入波形左右移动、不稳定时，可调节触发电平旋钮使波形稳定。 3．示波器内校准信号的自检 （1）调出校准信号：将示波器内的方波校准信号，通过专用电缆线接入通道1（或通道2），调节示波器各有关旋钮和开关，在屏幕上可以显示出方波。
正弦波逆变器设计
正弦波逆变器逆变主电路介绍 主电路及其仿真波形 图1主电路的仿真原理图 图1.1是输出电压的波形和输出电感电流的波形。上部分为输出电压波形，下面为电感电流波形。 图1.1输出电压和输出电感电流的波形 图1.2为通过三角载波与正弦基波比较输出的驱动信号，从上到下分别为S1、S3、S2、S4的驱动信号，从图中可以看出和理论分析的HPWM调制方式的开关管的工作波形向一致。
图1.2 开关管波形 从图1.3的放大的图形可以看出，四个开关管工作在正半周期，S1和S3工作在互补的调制状态，S4工作在常导通状态，S2截止；在负半周期，S2和S4工作在互补的调制状态，S3工作在常导通状态，S1截止。 图1.3放大的开关管波形 图1.4为主电路工作模态的仿真波形，图中从上到下分别为C3的电压波形、C1的电压波形、S3开关管的驱动波形，S1的驱动波形。从图中可以看出在S1关断的瞬间，辅助电容的电压开始上升，完成充电过程，同时S3上的辅助电容完成放电过程，S3开通。 图1.4工作模态仿真波形 图1.5为开关管的驱动电压波形和电感电流波形图，图中从上到下分别为电
感电流波形、S3驱动波形、S1驱动波形。从图中可以看出当S1关断瞬间到S3开通的瞬间，电感电流为一恒值，S3开通后，电感电流不断下降到S3关断时的最小值，然后到S1开通之前仍然为一恒值，直到S1开通，重复以上过程。根据以上结论可以看出仿真分析状态和前面的理论分析完全符合。 图1.5开关管的驱动电压波形和电感电流波形 2 滤波环节参数设计与仿真分析 2.1 输出滤波电感和电容的选取 对逆变电源而言，由于逆变电路输出电压波形谐波含量较高，为获得良好的正弦波形，必须设计良好的LC 滤波器来消除开关频率附近的高次谐波。 滤波电容C f 是滤除高次谐波，保证输出电压的THD 满足要求。C f 越大，则THD 小，但是C f 不断的增大，意味着无功电流也随之增加，从而增加了逆变电源的 电容容量，同时会导致逆变电源系统体积重量增加，同时电容太大，充放电时间也延长，对输出波形也会产生一定的影响。 逆变桥输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感的两端，所以L 的大小关系到输出波形的质量。要保证输出的谐波含量较低，滤波电感的感值不能太小。增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波，但是电感量的增加带来体积重量的加大。不仅如此，滤波电感的大小还影响逆变器的动态特性。滤波电感越大，电感电流变化越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。而减小滤波电感，可以改善电路的动态性能，则使得输出电流的开关纹波加大，必然增大磁滞损耗，波形也会变差。综合以上的分析，在LC 滤波器的参数设计时应综合考虑。 本文设计的LC 滤波器如图 3.12中所示，电感的电抗2L X L fL ωπ==,L X 随频率的升高而增大。电容的电抗为 112C X C fC ωπ==，C X 随频率的升高而减小。1L C ωω=所对应