函数信号发生器的设计与制作
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设计与制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理：
所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V
，并判
REF
断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。
在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。
一、单门限电压比较器
所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。
如果比较器的输入信号从运放的同相端输入，则称为：同相输入单门限电压比较器。
如果比较器的输入信号从运放的反相端输入，则称为：反相输入单门限电压比较器
它们的基本电路结构相同，如图2a所示，不同的是输入信号的接法。
在图2a所示的比较器基本电路中，我们可知：
参考电压REF加于运放的反相端，它可以是正值，也可以是负值（也可以从同相端加入），图中给出的为正值。
而输入信号υ1则加于运放的同相端（也可以从反相端加入）。
由此可见，它是同相输入单门限电压比较器。这时，运放处于开环工作状态，具有很高的开环电压增益。电路的传输特性如图2b所示。
电路的工作过程是：当输入信号电压υ1小于参考电压VREF时，即差模输入电压υID=υ1一VREF < 0时，运放将处于负饱和状态，输出电压υo= VoL;
当输入信号电压υ1升高到略大于参考电压VREF时，即差模输入电压υID =υ1一VREF > O，运放立即转于正饱和状态，输出电压uo =VoH，如图的实线所示，它表示υ1在参考电压VREF附近有微小的减小时，输出电压将从正的饱和值VoH过渡到负的饱和值VoL。若有微小的增加，输出电压又将从负的饱和值VoL过渡到正的饱和值VoH。
把比较器输出电压uo从一个电平跳变到另一个电平时相应的输人电压υ1值称为门限电压或阈值电压Vth，对于图2所示电路，Vth = VREF。
反相输入单门限电压比较器的工作原理与之相同。其相应传输特性如图2b 中的虚线所示。
二、过零比较器
所谓过零比较器是指将参考电压设为零，即VREF = O，它的基本电路结构如图3a所示：其传输特性如图3 b所示
由过零比较器的基本电路可知，输入信号电压υ1每次过零时，输出电压就要产生突然的变化。这种比较器就称为过零比较器。
其具体的工作过程：见“EWB过零比较器”
当输入信号为正弦波时，每过零一次，比较器的输出端将产生一次电压跳变，其正、负向幅度均受供电电源的限制。因此，输出电压波形将为具有正负极性的方波。
若使方波电压经由RC微分电路(这时电路的时间常数RC 《 T/2，T为输入正弦信号周期》输出，那么输出电压就将为一系列的正、负相间的尖顶脉冲，如果输出的正负向尖顶脉冲，又经二极管D接到负载电阻RL上，则因二极管的单向导电作用，负载上就只剩下正向的尖顶脉冲，其时间间隔等于输
入正弦波周期T，如图9.4.2f所示。这里，二极管把负向尖顶脉冲削去了，称为削波或限幅，二极管D和RL构成限幅电路。
三、迟滞比较器
单门限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。例如，单门限电压比较器，当输入信号电压υ1中含有噪声或干扰电压时，由于在υ1=Vth=VREF附近出现干扰，输出电压υo将时而为VoH，时而为VoL，导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压υo去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。
(1)电路组成
顾名思义，迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。
它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络，如图4所示：
就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器{又叫施密特触发器(Schmitt Trigger)}。如将υ1与VREF位置互换，就可组成同相输入迟滞比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输出电压uo的变化而改变的。它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高了。
(2)门限电压的估算
由于比较器中的运放处于正反馈状态，因此一般情况下，输出电压υo与输人电压υ1不成线性关系，只有在输出电压υo发生跳变瞬间，集成运放两个输入之间的电压才可以近似认为等于零，即υID≈0或υp≈υN=υ1是输出电压υo转换的临界条件。
当输入电压υ1 >υp（门限电压）时，输出电压υo为低电平Vol。
当输入电压υ1 <υp时，输出电压υo为高电平VoH。
一．积分器
二．差分放大器
1）．方波一三角波产生电路
方波 一 三角波信号产生的基本电路如图2所示。
图2 产生方波 一 三角波信号的基本电路
电路工作原理如下:若a 点断开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成同相输入迟滞比较器，R1称为平衡电阻，R3、RP1为正反馈元件，C1称为加速电容，可加速比较器的翻转:运放的反相端接基准电压，即V_ = 0，同相端接输入电压Via;比较器的输出Vo1的高电平等于正电源电压+Vcc ，低电平等于负电源电压_VEE 。
当比较器的V+ = V- = 0时，比较器翻转，输出信号Vo1则从高电平+Vcc 跳到低电平-VEE ，或从低电平-VEE 跳到高电平+Vcc 。
设v o1＝＋Vcc ，则：
V +=
1322RP R R R ++(+Vcc)+1
321
3RP R R RP R +++ Via = 0 式1
式中，RP 1指电位器的调整值（以下同），将上式整理，得比较器翻转的下门限
电位
V ia- =
132RP R R +-(+Vcc) = 132
RP R R +-Vcc 式2
若v o1= -V EE ，则比较器翻转的上门限电位 V ia+ =
132RP R R +-(-V EE ) = 1
32
RP R R +Vcc 式3
比较器的门限宽度V H 为
V H = V ia+ －V ia- = 2。
1
32
RP R R +Vcc 式4
由式1－式4可得比较器的电压传输特性，如图3所示
图3 比较器电压传输特性 图4方波－三角波
（见
EWB 电压比较器）
a 点断开后，运放A 2与R 4、RP 2、C 2及R 5组成反相积分器，其输入信号为方波V 01 ,则积分器的输出
ν02＝224)(1
C RP R +-?
dt 01ν 式5
当ν01＝＋Vcc 时 ν02＝224)()(C RP R V EE ++-t = 2
24)(C RP R V cc
+-t 式6
当v 01＝－Vcc 时 ν02＝
224)()(C RP R V EE +--t = 2
24)(C RP R V cc
+t 式7
可见，当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角
波，其波形关系如图4所示
（见EWB 积分器）
如果把电压比较器与积分器首尾相连，形成一个闭环电路，则该电路就能够自动产生方波－三角波。
（见EWB HSXHFSQ ）
三角波的幅度
V 02m = 1
32
RP R R +Vcc 式8
方波－三角波的频率
f =
2
2421
3)(4C RP R R RP R ++ 式9
由此可得出以下结论：
① 电位器RP 2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，若要求输出频率范围较宽，可用C 2改变频率的范围，RP 2实现频率微调。
② 方波的输出幅度约等于电源电压＋Vcc ，三角波的输出幅度不超过电源
电压＋Vcc 电位器RP 1可实现幅度微调，但会影响方波－三角波的频率。
2．三角波 正弦波变换电路
为学习多级电路的调试技术，我们将选用差分放大器作为三角波- 正弦波的变换电路，波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换，分析表明，差分放大器的传输特性曲线i c1 （或i c2）的表达式为 i C1= 1E i α=
VT
vid e
I /0
1-+α 式10
式中α＝Ic ／I E ≈1；Io 为差分放大器的恒定电流；V T 为温度的电压当量，当室温为25℃ 时，V T ≈26mV 。
如果v id 为三角波，设表达式
id v =??????
?---)43(4)4
(4T t t
Vm T t T Vm 式11 式中，Vm 为三角波的幅度；T 为三角波的周期。
将式11代入式10，则
???
??????
++=---)4
3
(4)4(40101)(1T t VT Vm T t VT Vm T T e I e
I t iC αα 式12
用计算机对式12进行计算，打印输出的i c1(t) 或i c2(t) 曲线近似于正弦波，
则差分放大器的输出电压i c1(t)、i c2(t)亦近似于正弦波，波形变换过程如图5示
为使输出波形更接近正弦
波，要求：
①传输特性曲线尽可能对
称，线性区尽可能窄；
②三角波的幅值Vm就接
近晶体管的截止电压
值。
图5 三角波正弦波变换图6为三角波正弦波的变换电路，其中，RP1调节三角波的幅度，RP2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。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6 三角波——正弦波变换电路
三、函数发生器的性能指标
●输出波形正弦波、方波、三角波等
●频率范围频率范围一般分为若干波段：如1HZ－10HZ，10HZ－100HZ，100HZ－1KHZ，1KHZ－10KHZ，10KHZ－100KHZ，100KHZ－1MHZ等6个波段。
●输出电压一般指输出波形的峰值，即V P-P =2Vm。
●波形特性表征正弦波特性的参数是非线性失真γ－，一般要求γ－< 3%；
表征三角波特性的参数是非线性系数γ△，一般要求γ△< 2%；
表征方波特性的参数是上升时间t r，一般要求t r< 100ns(1KHZ,最大输出时)。
四、设计举例
例 设计 方波－三角波－正弦波函数发生器。 性能指标要求：
● 频率范围 1HZ －10HZ ，10HZ －100HZ ；
● 输出电压 方波Vp-p ≤24V ，三角波Vp-p ＝8V ，正弦波Vp-p >1V ； ● 波形特性 方波t r < 10us, 三角波уΔ< 2%, 正弦波у－< 5%。
解 （1）确定电路形式及元器件型号采用如图9所示电路：
图9 三角波－方波－正弦波函数发生器实验电路
其中运算放大器A 1与A 2用一只运放uA747，差分放大器采用晶体管单端输入－单端输出差分放大器电路。因为方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压+Vcc ＝+12V ，-Vcc ＝-12V 。
（2）计算元件参数
比较器A 1与积分器A 2的元件参数计算如下： 由式8得
3
1
12402132===+Vcc V RP R R m
取R 2＝10K Ω，R 3＝10K Ω，RP 1＝47K Ω，平衡电阻R 1＝R 2∥(R 3+RP 1)≈10K Ω
由输出频率的表达示9得 f
C R RP R RP R 221
3244+=
+
当1HZ ≤f ≤10HZ 时，取C 2＝10uF,R 4=5.1K Ω,RP 2=100K Ω；当10HZ ≤f ≤100HZ 时，取C 2＝1uF 以实现频率波段的转换，R 4及RP 2的取值不变，取平衡电阻R 5＝10K Ω。
三角波 正弦波电路的参数选择原则是隔直电容C 3、C 4、C 5要取得较大，
因为输出频率很低，取C3＝C4＝C5＝470uF，滤波电容C6的取值视输出的波形而确定，若含商次谐波成分较多，则C6一般为几十皮法至0.1uF，R E2＝100Ω与RP4＝100Ω相并联，以减小差分放大的线性区，差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*来确定。
五、电路安装与调试技术
在装调多级电路时，通常按照单元电路的先后顺序进行分级装调与级联，图9所示电路的装调顺序如下：
1．方波－三角波发生器的装调
由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路可以同时安装，需要注意的是，在安装电位器RP1与RP2之前，要先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振，如果电路接线正确，则在接通电源后，A1的输出V01为方波，A2的输出V02为三角波，微调RP1，使三角波的输出幅度满足设计指标要求，调节RP2，则输出频率连续可变。2．三角波正弦波变换电路的装调
三角波正弦波变换电路可利用差分放大器电路平实现，电路的调试步骤如下：
①差分放大器传输特性曲线调试，将C4与RP3的连线断开，经电容C4输
入差模信号
电压V id＝50mV,i f=100HZ的正弦波。调节RP4及电阻R*，使传输特性曲线对称，
再逐渐增大V id，直到传输特性曲线形状如图5所示，记下此时对应的峰值V idm。移去信号源，再将C4左端接地，测量差分放大器的静态工作I0、V C1Q、V C2Q、V C3Q、V C4Q。
②三角波正弦波变换电路调试，将RP3与C4连接，调节RP3使三角
波的输出幅度（经RP3后输出）等于V idm，这时V03的波形应接近正弦波，调整C6改善波形。如果V03的波形出现如图10所示的几种正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应处理措施如下：
●钟形失真如图10（a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小R E2。
●半波圆顶或平顶失真如图10（b）所示，传输特性曲线对称性差，工作点
Q偏上或偏下应调整电阻R*。
●非线性失真如图10（c）所示，三角波的线性度较差引起的失真，主要受
运放性能的影响，可在输出端加滤波网络改善输出波形。
图10 波形失真现象
3.误差分析
①方波输出电压V P-P<2Vcc,是因为运放输出级由NPN或PNP型两种晶体
管组成的复合互补对称电路，输出方波时，两管截止与饱和导通，由
于导地输出电阻的影响，使方波输出幅度小于电源电压值。
②方波的上升时间t r，主要受运放转换速率的限制，如果输出频率较高，
则可接入加速电容C1（C1一般为几十皮法），可用示波器（或脉冲示波
器）测量t r。
六、设计任务
设计课题方波三角波正弦波函数发生器设计
●已知条件双运放μA747一只（或μA741两只）。
●性能指标要求
频率范围 100HZ－1KHZ，1KHZ－10KHZ；
输出电压方波V p-p≤24V，三角波V p-p＝6V，正弦波V p-p>1V；
波形特性方波t r<1us（1KHZ，最大输出时），三角波< 2%，正弦波γ－< 5%。
三．方波一三角波一正弦波函数发生器装配工艺
1．元件清单
2．认识电路板
印刷电路板的焊盘、连线，如图1所示，图中电路板上只有一个电阻和两段导线。
图1印制电路板图
单面板的剖面图如图2所示。电路板从元件面看的标注字符称为标注层，亦称为丝印字符层;底部称为底层，即导电铜箔层。元件在装配时从丝印字符层的引线孔插入，利用焊锡连接元件的引线和焊盘。为了保证装配优良，同一元件的焊盘与焊盘之
间的相对位置要合适，焊盘的大小、 图2单面板剖面图 引线孔要合适。这些由使用的元件的封装决定。
图3为本次工艺实习所用的通用电路板的底面透视图。
图3通用电路板的底面透视图。
3、装配流程与工艺
1）基本知识
在生产厂家的实际生产中，为保证产品质量及生产效率，通常有严格的生
产工艺。在这里我们主要可以了解
一个电子产品的工艺流程，同时可
以学习焊接工艺、整机总装工艺。
一般电子产品的生产工艺流程
如图4所示。
配料—主要是准备好材料，如对电
子元件进行定型、对引出线进行裁
长及端头处理等等。
插件—是把电子元件插入线路板
焊锡—是把元件引脚与线路板的焊
盘通过焊锡连接起来。通常有手工
焊接、浸焊、波峰焊等。
我们这里将采用手工焊接。焊接是
一关键的工序，工厂通常采用浸焊
或波峰焊下面主要介绍一下手工焊
接工艺流程和方法。
（1)手工焊接的基本步骤
手工焊接的基本步骤如图5
(2)保证焊接质量的因素
1．保持焊接触表面及烙铁头清洁。初次使用烙铁头要先将烙铁头浸上一层锡。平时焊接时要勤在浸水的海棉上擦试烙铁头，以保证焊铁头保持干净、不被氧化。
2．选择合适的焊料和焊剂。保证焊点有良好的导电性及足够的机械强度。焊接点的焊锡面应发亮。
3．保证合适的焊接温度。烙铁头的温度一般控制在300°C士lO°C。
4．合适的焊接时间。焊接时间与烙铁头的温度、被焊接件散热特性有关。一般掌握在焊锡自然扩张至整个焊接部件后稍作停留，通常不要超3秒钟。
良好焊点的特点:
焊锡自然扩张，铺满整个焊盘，外形如倒立的富士山，如图6。
不良的焊接如图7
2）电路板的装配的基础知识
本次采用手工焊接与装配。各元件的安装注意如下事项。
（1）跨接线
跨接线俗称“跳线”，实际上是用于短路的导线，一般为了便于电路板走线。在插件时应贴紧线路板。
(2)电阻
电阻是电子线路中最见的元件，小功率的电阻一般可以贴线路板安装。对于消耗功率较大的电阻，在安装时应考虑散热;一般不能贴紧线路板安装，而是
应离开线路板一定的距离。
(3)二极管
二极管是有方向（即正、负极之分）的元件，在安装时必须注意二极管的方向（极性）。
(4)绦纶电容
绦纶电容无极性，但在安装时必须注意电容量的大小。
(5)电解电容
电解电容是有极性的元件，安装时一定要注意电解电容引脚的极性。电解电容的体积一般较大，在插件时要尽量贴紧线路板安装。为了防止电解电容在振动下脱落，对于重量较重的电容还应考虑涂热溶胶固定。
(6)电位器
电位器有线性型和指数型之分，在安装时要注意分清。
(7)晶体三极管
晶体三极管的特性如二极管一样，有基极、发射极与集电阳极之分。安装时一定要注意晶体管引脚的区分。
(8)集成电路
集成电路有方向之分，在插件时必须注意集成电路缺口的位置。
(9)引线
线路板的引出线在生产中通常采用插接件引出。这里采用直接焊线引出。引线焊接之前首先要进行配线处理，即按线长要求进行裁线、并对端头进行理。
实验与思考题
1．在三角波正弦波变换电路中，差分对管射极并联电阻RE2有何作用？增大RE2的值或用导线将RE2短接，输出正弦波有何变化？为什么？
2．三角波的输出幅度是否可以超过方波的幅度？如果正负电源电压平等，输出波形如何？
实验证明之。
3．为什么在安装RP1、RP2时，要先将其调整到设计值？
4．你采取了哪些措施来改善输出正弦波的波形？
5．如果方波的幅度减小为低于电源电压的某一固定电压值，则比较器的输出电路应如何变
化，画出设计的电路，并实验证明。
6．用差分放大器实现三角波、正弦波的变换，有何优缺点？为什么？
7．三角波的非线性系数γ△与哪些因素有关？如何减小正弱波的非线性失真系数γ－？
8．如何将方波－三角波发生器改变成矩形波，锯齿波发生器？画出设计的电
路，并用实验
证明，绘出波形。
9．ICL8038的输出频率与哪些参数有关？如何减小波形失真？装调图8所示电路，测试静
态工作点与输出波形。
10．用ICL8038设计产生脉冲波、调频波、锯齿波装调电路，测试静态工作点与输出波形。
函数发生器的设计
函数发生器的设计
目录 一、设计任务与要求 二、方案与论证 1.正弦波产生电路： 1. 1RC桥式正弦波振荡电路： 2.正弦波变换为方波的电路： 2.1 电压比较器电路： 3.方波变换为三角波的电路： 3.1 积分运算电路： 三、仿真 四、元器件清单 五、调式与性能分析：
一、 设计任务与要求: 掌握方波——三角波——正弦波函数发生器的设计方法与测试技术。了解集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的函数发生器的工作原理与设计方法。学会安装与调试由分离器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 设计并制作一个简易函数发生器，要求如下： 1. 输出波形：正弦波、方波、三角波等 2. 频率范围：1Hz~10Hz, 10Hz~100Hz 3. 输出电压：方波Vp-p<=24V , 三角波Vp-p<=8V , 正弦波Vp-p>1V . 二、方案与论证 方案总体分为三部分，先设计一个正弦波发生电路，再将正弦波信号经迟滞比较器转化为方波，再将方波经积分运算转变为三角波。 正弦波 方波 三角波 1. 正弦波产生电路： RC 桥式振荡电路原理图如下： RC 桥式振荡电路 迟滞比较器 积分电路
3 2 6 7 415 U1 UA741 C C R R RF R1 0R1 由选频网络和放大电路两部分组成。选频网络兼作放大电路的正反馈，反馈系数Fv = Vf / V o ，当f =1 / (2πRC) 时，幅频响应的幅值为最大Fmax = 1/3 ，相频响应的相位角为零。也就是说，只有当f =1 / (2πRC) 时，输出电压的幅值最大，为输入电压的1/3，且输出电压与输入电压同相。 噪声中有f =1 / (2πRC) 这个频率，直流电源提供能源，选频网络的正反馈使输出频率越来越大，最后受电路中非线性元件的限制，振荡幅度自动稳定下来。适当调整负反馈的强弱，使Av
函数信号发生器设计方案
函数信号发生器的设 计与制作 目录 一.设计任务概述 二.方案论证与比较 三.系统工作原理与分析 四.函数信号发生器各组成部分的工作原理 五.元器件清单 六．总结 七.参考文献
函数信号发生器的设计与制 一．设计任务概述 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 二、方案论证与比较 2.1·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。 三、系统工作原理与分析 采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：
基于51单片机的函数信号发生器的设计
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/df17505396.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者：朱兆旭 来源：《数字技术与应用》2017年第02期 摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言 波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
函数信号发生器的设计与制作
函数信号发生器的设计、和装配实习 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和测试技术。学会由分立器件和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、焊接和调试电路的技能。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和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和制作方法。 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设计和制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理： ，并判所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V REF 断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。 在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。 一、单门限电压比较器 所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。
函数信号发生器的使用方法规定
函数信号发生器的使用方法规定 1、目的：为操作人员作操作指导。 2、范围：适用于函数信号发生器操作人员。 3、操作步骤： 3.1注意事项 仪器在只使用“电压输出端”时应将“输出衰减”开关置于“0dB”~“80dB”内的位置，以免功率指示电压表指示过大而损坏。 3.2使用方法 3.2.1开机：在未开机前应首先检查仪器外接电源是否为交流220V±10%，50Hz±5%， 并检查电源插头上的地线脚应与在地接触良好，以防机壳带电。面板上的电源开关 应放在“关”位置，“电平调节”旋钮置中间，输出衰减旋钮置“0dB”，频段开关设 置在你所需要的频段。 3.2.2频率选择：首先将频段开关设置在你所期望的频率范围内，然后调节频率调谐旋钮 和频率微调旋钮，至数码管上指示你所需要的频率为止。 3.2.3波形选择：波形开关在“~”位置，可在电压输出端获得全频段的电压正弦信号，在 功率输出端可获得20Hz~100kHz的功率输出；波形开关在“”位置，在电压输 出端可获得全频段的电压方波信号。输出衰减在功率输出端8Ω档同样可以获得 20Hz~100kHz的方波功率输出。 3.2.4输出电压调整：电压输出端的输出电压可通过“电平调节”旋钮连续可调。 3.2.5功率输出调整：功率输出端的输出同由“电平调节”旋钮控制调节，并可通过“输 出衰减”进行80 dB的衰减。“输出衰减”控制开关上有8Ω和600Ω二档匹配档， 用以匹配低阻和较高负载以获取最大输出功率。 3.2.6功率的平衡输出：本仪器600Ω功率输出档可进行平衡输出，方法是可将面板上中间 红色接线柱和黑色接线柱之间的接地片取下，接在两个红色接线柱上即可，但本仪器连接的其它仪器也应不接在“地”电位。
函数发生器设计和仿真实现
课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目函数发生器 学院 专业 班级 姓名 指导教师 2015 年01 月20 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 函数发生器的设计和仿真实现 初始条件： 具备模拟电子电路的理论知识； 具备模拟电路基本电路的设计能力； 具备模拟电路的基本调试手段； 自选相关电子器件。 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据要求，完成对方波－三角波－正弦波发生器的仿真设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源 （2）设计要求 ①正弦波Upp≈3V，幅度连续可调；三角波Upp≈5V，幅度连续可调；方波Upp≈14V，幅度连续可调。 频率范围：三段：10~100Hz，100 Hz~1KHz，1 KHz~10 KHz； 频率控制方式：改变RC时间常数； 正弦波输出电量：电流； ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、 2015 年 1月13日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明,查阅相关资料，学习电路的工作原理。。 2、 2015 年 1月14日至2015年1月16日，方案选择和电路设计。 3、 2015 年 1月 17日至2015年1月18日，电路调试和设计说明书撰写。 4、 2015 年 1月 20日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
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 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -
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
函数信号发生器的设计与实现
实验1 函数信号发生器的设计与实现 姓名：_ _____ 学号： 班内序号：____ 课题名称：函数信号发生器的设计 摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根 据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。 关键词：方波三角波正弦波 一、设计任务要求 1．基本要求：
设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。 (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（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。 (3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。 (4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。 2.提高要求： (1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。 (2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。 二、设计思路和总体结构框图 总体结构框图： 设计思路： 由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。 将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。 三、分块电路和总体电路的设计过程 1.方波-三角波产生电路 电路图：
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
函数信号发生器设计报告
目录 1设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的 1.2 课程设计的任务与要求 2函数信号发生器的总方案及原理图 2.1 电路设计原理框图 2.2 电路设计方案设计 3 各部分电路设计及选择 3.1 方波发生电路的工作原理 3.2 方波、三角波发生电路的选择 3.3三角波---正弦波转换电路的选择 3.4总电路图 4 电路仿真与调试 4.1 方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的仿真与调试 4.2方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的实验结果 5 PCB制版 6 设计总结 7仪器仪表明细清单 8 参考文献
1．课程设计的目的和设计的任务 1.1 设计目的 1．掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。 2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2.2设计任务与要求： 设计一台波形信号发生器，具体要求如下： 1．输出波形：方波、三角波、正弦波。 2．频率范围：在1 Hz－10Hz，10 Hz -100 Hz,100 Hz -1000 Hz等三个波段。 3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。 4．输出电压：方波U Ｐ－Ｐ≤24V，三角波U Ｐ－Ｐ ＝8V，正弦波U Ｐ－Ｐ >1V。 5.合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图。 6.选用常用的电器元件（说明电器元件选择过程和依据）。 7.画出设计的原理电路图，作出电路的仿真。 8.提交课程设计报告书一份，A3图纸两张，完成相应答辩。
2．函数发生器总方案及原理框图 图1-1 整体原理框图 2.2 函数发生器的总方案 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。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。 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 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的基本结构是比例放大器，对不同区段内比例系数的切换，是通过二级管网络来实现的。如输出信号的正半周内由D1~D3控制切换，负半周由D4~D6控制切换。电阻Rb1~Rb3与Ra1~Ra3分别组成分压器，控制着各二极管的动作电平。
函数信号发生器的设计与制作
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 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。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（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。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，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。
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%]
函数信号发生器的设计与实现 (1)资料
计算机与信息学院 电子信息工程系综合课程设计报告 专业班级 电子信息工程11-2班 学生姓名及学号 陈雪莹20112661 指导教师 方静 课题名称 函数信号发生器 2013~2014 学年第三学期
函数信号发生器的设计与实现 一．课题的基本描述 在科学研究和实际工业测量控制系统开发过程中，方波、三角波和正弦波等是常用的基本测试信号，函数信号发生器就是用来产生、模拟这些真实信号源的通用电子设备。本课题要求设计一种以单片机为控制器的简易函数信号发生器，包含：主控电路、D/A转换电路、按键和波形选择电路以及显示输出电路，可以输出正弦波、三角波和方波三种信号，输出信号的频率可用按键进行增、减调整，并在LCD（12864）实时显示输出波形。 二．设计的基本要求 1. 正弦波、三角波频率调节范围：0.1-50HZ 输出幅值：1.0-1.5V 方波频率调节范围：1Hz-1KHz 输出幅值：5V 2.通过按键选择输出信号类型，幅值、频率等相关指标； 3. 具有显示输出波形的频率和幅度的功能。 三．技术方案及关键问题 （1）.总体方案： 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置按键、数模转换及波形输出等部分，即可构成所需的函数信号发生器。因此本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生三角波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器PCF8591T将数字信号转换成模拟信号，最终由液晶屏12864显示出来。通过按键来控制三种波形的类型选择、频率和幅度的变化，并通过数码管显示其各自的类型，液晶屏显示幅度和频率的大小。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
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。
基于51单片机函数信号发生器设计
摘要:本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词：单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.
函数信号发生器与示波器的使用实验报告书
函数信号发生器与示波器的使用实验报告书 专业：班级：学号： 姓名：实验时间： 实验目的 1、学会数字合成函数信号发生器常用功能的设置、使用； 2、会从函数信号发生器胡频率计上读出信号频率； 3、在了解数字双踪示波器显示波形的工作原理基础上，观察 并测量以下信号：(见下表)学会数字示波器的基本操作与 读书； 实验仪器 F40函数信号发生器、UTD2102CE数字示波器、探头。 实验原理 1、函数信号发生器的原理
该仪器采用直接数字合成技术，可以输出函数信号、调频、调幅、FSK、PSK、猝发、频率扫描等信号，还具有测频、计数、任意波形发生器功能。 2、示波器显示波形原理 如果在示波器CH1或CH2端口加上正弦波，在示波器的X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与 正弦波电压相等时，则显示完整的周期的正弦波形，若在示波 器CH1和YCH2同时加上正弦波，在示波器的X偏转板上加上 示波器的锯齿波，则在荧光屏上将的到两个正弦波。 实验内容 1、做好准备工作，连接实验仪器电路，设置好函数信号发生 器、示波器； （1）、把函数信号发生器的“函数输出”输出端与示波器的 X CH1信号输入端连接，两台仪器的接通220V交流电源。 （2）、启动函数信号发生器，开机后仪器不需要设置，短暂 时间后，即输出10K Hz的正弦波形。 （3）、需要信号源的其他信号，到时在进行相关的数据设定 （如正弦波2的波形、频率、点频输出、信号幅度）等。 2、用示波器观察上表中序号1的信号波形（10KHz）；过程如下： （1）、打开示波器的电源开关，将数字存储示波器探头连接到CH1输入端，按下“AUTO”按键，示波器将自动设置垂直偏转系数、扫描时基以及触发方式；按下CH1按键。
信号发生器设计(附仿真)
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 A 1 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
函数信号发生器课程设计报告
课程设计与实训报告 ——课程设计题目：设计和制作一函数信号发生器 一、设计方案的选择 1、方案一 由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。 这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小①。但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数，显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。而这是电路所不希望的。幅度稳定性难以达到要求。而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。 2、方案二 利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。 8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压u 的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。 c 8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。该方案的特点是十分明显的： ⑴线性良好、稳定性好； ⑵频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变； ⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形； ⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。 综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。 二、函数发生器设计思路
由ICL8038引脚图和功能表可以知道，使用ICL8038制作函数发生器，只需在外围搭建简单的电路，并且电路的组成不同可以实现不同的功能，如在4、5号脚上用分压式连接一个滑动变阻器，就可以实现对方波的脉宽、占空比的调节。同样在7、8号脚上连接可变电阻就可以调节正弦波的频率，在1、12号脚上连接可变电阻可以对正弦波失真进行调节。 ICL8038供电电压，如采用单电源供电时，V+—GND 的电压范围+10-+30V ；采用双电源供电时，V+ —V-的电压可在±5-±15V 内选取。所以要使其工作，需要一个整流电路来获得其工作的电压。 综上分析，有如下的方框图如下： 三、直流稳压电源 1、直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL 。 1/12 9 4/5 2 ICL8038 7/8 3 6/11 正弦失真调节电路 方波脉宽/占空比调节电路 波形频率调节电路 整流电路 方波 正弦波 三角波