正弦波信号发生器的设计与实现

正弦波信号发生器的设计与实现

中文摘要

正弦波信号发生器广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，是工业与实验领域重要的信号激励源。

系统是以STC89C52单片机，AD9850集成电路为核心器件，设计并实现了频率、幅值连续可调的正弦波发生器。通过按键控制可实现正弦波频率的预置和幅度调节，步进精度为1Hz和10Hz，同时通过LCD12864液晶屏显示其对应频率。经测试：系统输出正弦波连续可调，频率范围100Hz ～1MHz，分辨率1Hz；幅值范围1v～10v。

关键词：信号发生器；正弦波；STC89C52；AD9850

Design and implementation of sine wave signal generator

ABSTRACT

Sine wave signal generator is widely used in electronic circuits, automatic control system and teaching experiment etc., is an important signal source of industrial and experimental field.

STC89C52 microcontroller, AD9850 integrated circuit are the core device of this system.The design and implementation of a sine wave generator frequency, amplitude adjustable. we can achieve the preset of sine wave frequency and adjust of the amplitude through the button control .The stepping accuracy of this design is 1Hz and 10Hz.The system can achieve the function of displaying the corresponding frequency through the LCD12864.After testing:the system output sine wave is continuous and adjustable, the frequency range of 100Hz to 1MHz, the resolution of 1Hz; range 1V ~ 10V.

KEYWORD：Sine wave generator; sine wave; STC89C52 ; AD9850

目录

第一章绪论 (1)

1.1论文设计背景和意义 (1)

1.2波形发生器的发展 (1)

1.3信号发生器的实现方法 (2)

本章小结 (3)

第二章系统总体方案设计 (4)

2.1设计的要求及系统功能 (4)

2.2DDS的基本原理 (4)

2.3功能分析 (5)

2.3.1主控模块功能分析 (5)

2.3.2 信号发生模块功能分析 (6)

2.3.3液晶显示模块功能分析 (6)

2.3.4放大模块功能分析 (6)

本章小结 (6)

第三章系统硬件设计 (7)

3.1单片机控制模块设计 (7)

3.1.1 STC89C52单片机 (7)

3.1.2时钟电路 (8)

3.1.3复位电路 (8)

3.2信号产生模块设计 (8)

3.2.1 DDS结构 (8)

3.2.2累加器 (9)

3.2.3 控制相位的加法器 (9)

3.2.4 控制波形的加法器 (9)

3.2.5 D/A转换器 (9)

3.2.6 AD9850集成模块 (9)

3.3显示模块设计 (11)

3.4.1 LCD12864基本特性 (11)

3.4.2 LCD12864的设计使用 (12)

3.4键盘输入控制模块设计 (12)

3.5放大模块设计 (13)

3.5.1 反相比例放大电路 (13)

3.5.2 运算放大器OP37 (13)

3.5.3 直流稳压模块 (13)

3.5.4 lm7815/lm7915系列 (14)

本章小结 (14)

第四章系统软件设计 (16)

4.1系统主程序设计 (16)

4.2键盘扫描程序设计 (16)

4.3显示程序设计 (17)

4.4频率设定程序设计 (18)

本章小结 (18)

第五章系统调试 (19)

5.1软件调试 (19)

5.1.1 编程语言的选择 (19)

5.1.2 系统开发环境 (19)

5.2测试仪器 (20)

5.3电源测试数据记录 (20)

5.4系统测试 (20)

5.5测试分析 (21)

本章小结 (21)

第六章总结 (22)

参考文献 (23)

致谢................................................................................................................................. 错误！未定义书签。附录一硬件图片： (24)

附录二总电路图 (25)

附录三程序代码 (26)

主程序： (27)

DDS程序 (29)

12864.程序 (32)

键盘程序 (33)

第一章绪论

1.1 论文设计背景和意义

在电子技术领域中，经常要用一些信号作为测量基准信号或输入信号，也就是所谓的信号源。信号源有很多种，正弦波信号源是其中一种。被称为电子系统“心脏”的信号源是电子系统必不可少的组成部分，很大程度上决定了系统的性能，然而传统的信号源采用振荡器，产生波形种类少，且仪器体积大，自动化程度较低，灵活性与精确度差。随着电子技术的发展，对信号源的要求越来越高，频率范围越来越大，分辨率越来越小，同时，对频率合成器功耗、体积、重量等也有更高的要求。因此，实现高性能的信号源，必须要有新的突破的技术手段。

今天的高性能信号源通过频率合成技术来实现，随着计算机，数字集成电路和微电子技术的发展，频率合成技术有了新的突破，直接数字频率合成（DDS），这是一种先进的数字信号处理理论和信号合成的方法，它的出现将信号合成引入到一个新的技术领域，进一步提高信号的频率稳定度提供了一种新的解决方案。随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成技术得到了迅速的发展，

直接数字频率合成器DDS组件后，DDS组件限制速度和数字噪声引起的这两个主要的缺点阻碍了DDS技术的发展与应用。近年来，超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最大工作频率和噪声性能接近的锁相环率合成器，并达到了相当的水平。随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成技术得到了迅速的发展，它不同于人其他现代频率合成技术的频率合成，具有优越的性能和特点。反映在较宽的带宽，频率转换时间短，频率分辨率高，输出相位连续，可生产各种其他宽带正交信号和调制信号，可编程数字，控制灵活，具有很高的价格。现在广泛的应用在通信，导航，遥测，雷达，电子战和现代仪器仪表行业等领域[1]。

1.2 波形发生器的发展

波形发生器随着不断进步的计算机技术和微电子技术的形成而发展起来的一种新型信号源器。基于DDS技术的波形发生器具有输出频率稳定，精度，波形质量和输出波形的频率范围等一系列独特的优点，波形发生器是一个重要的研究方向。DDS技术是一种先进的频率合成技术，其主要优点是易于程控，相位连续，输出频率稳定，分辨率高。

早在20世纪20年代，当电子装置刚刚出现，波形发生器就出现了。随着通信和雷达技术，40年的出现主要是用于测试各种接收机标准信号发生器。由于早期的信号发生器机结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单（和数字仪表相比，示波器），所以发展一直比较缓慢。

在上世纪70年代以前，信号发生器主要有两种类型：正弦波和脉冲波，然而函数发

生器，可以提供正弦、余弦波、方波、三角波，正弦波等几种常用的标准波形，如果需要产生其他波形，则会用更复杂的电路和电结合的方法。这一时期的波形发生器使用更多的模拟电子，由模拟电路存在体积大，价格昂贵，功耗等缺点，产生一个更复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，有两个突出的问题，第一，通过调整电位器来调整输出频率来实现的，因此很难调整到一个固定的价值；第二，脉冲占空比不可调。

在上世纪70年代，随着微处理器的出现，可以使用的处理器、A/D和D/A，硬件和软件功能扩展的波形发生器产生更复杂的波形。这一时期比基于软件的波形发生器，在本质上，该DAC采用一个微处理器的程序控制，就可以得到各种简单的波形。

二十一世纪，随着集成电路技术的飞速发展，已经有工作频率超过千兆赫的DDS芯片，而且还促进的函数波形发生器的发展，2003年，安捷伦33220A能够产生17种波形的产品，最高频率可达20M，2005年的产品N6030A能够产生了500MHz的频率，采样频率为1.25GHz。

1.3信号发生器的实现方法

信号发生器的实现方法通常有以下几种：

方案一：利用分立元件用函数发生器：分立器件集成芯片是相对而言的。随着科学技术的不断发展，人们进入电子时代，分立器件已广泛应用于消费电子，计算机和外围设备，网络通信，汽车电子等领域，LED显示。包括：半导体二极管，半导体晶体管，电容，电阻，逻辑器件，传感器，敏感器件和封装如压电晶体类似的半导体器件。

利用信号发生器的分立元件，通常是一种结构简单、成本低。然而，由于组件和环境条件等因素的变化，产生波形的频率偏差。

方案二：信号发生器可以是晶体管、运放集成电路和其他通用设备制造，它更是一个特殊的信号发生器产生的。早期的信号发生器电路，如BA205、XR2207/2209、L8038等，他们的精度不高，功能少，频率上限仅为300kHz，无法产生较高频率的信号，调整它不够灵活的方式，频率和占空比不能单独调节，两者的相互影响。

方案三：利用集成芯片做函数发生器：产生各种波形，可以实现更高的频率，调试方便，成本低。鉴于此，美国制开发了一个ICMAX038生成函数信号发生器，它克服了方案二芯片解决方案的不足，是上述芯片不能相比的，可以达到一个较高的技术指标。MAX038精度高，所以称为精密函数发生器IC。在频率合成器，压控振荡器，锁相环，，如脉冲宽度调制器电路的设计，设备实现的首选[2]。

方案四：专用直接数字合成信号发生器的DDS芯片的使用

使用直接数字频率合成DDS芯片的信号发生器：产生任意波形，实现高频率。DDS在大多数数字电路中常用的操作，从而提供的主要优点的数字运算。由于信号合成的最后阶

段将转换到模拟域，所以更降低了信号发生器的复杂性和提高方面的信号发生器的稳定性。

直接数字频率合成（直接数字合成，简称DDS），是一种新的频率合成技术，即频率合成器。它包括一个相位累加器，波形ROM，D/A转换器和低通滤波器。对于一个给定的时钟频率，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线的位数。DDS波形产生的数据存入波形存储器，以及输入数据的时钟频率的作用下累积，其中部分数据做为地址从存储器读出数据，数字信号的D / A转换成相应的模拟电压信号，最后通过低通滤波器获得平滑的波形信号[3]。

考虑到系统要求基于单片机的正弦波发生器，并且频率范围较大，因此对信号质量的要求较高；实现频率的步进控制，可用单片机编程控制；可以先预置的频率值，在其基础上实现频率的步进控制；为了能更清楚直观的观察频率的设置与更改，在设计时需加入显示功能，为了使波形幅值值可以在一定范围内随意调整适，在设计时加入了手动调幅功能和放大功能。所以选择方案四。

本章小结

本章主要内容是对设计本身背景、意义，信号发生器的发展以及信号发生的方法，这样对自己的设计进行有了更深的理解，对自己的系统设计有了规划。

第二章 系统总体方案设计

2.1设计的要求及系统功能

本次设计的是基于单片机的正弦波发生器的设计与制作，具体要求如下： 1．能够输出100Hz —1MHz 范围内的正弦波，可以通过按键对频率的设置，方便调节，并且有步进功能。

2．利用显示装置显示输出波形的频率。

3. 具有幅值1v-10v 调节功能，利用放大器对波形的幅值进行控制。

2.2 DDS 的基本原理

DDS 基本原理图如图2-1所示，DDS 由相位累加器，只读存储器，数模转换器DAC 及低通滤波器组成。

例如合成正弦波，正弦波的幅值码存在幅值表中，当相位累加器的在时钟fc 的触发下，对频率控制字K 积累，相位累加器输出相位序列（即相位编码）是用来找ROM 的地址，得到一系列离散幅度编码（即振幅编码）。这段代码模拟转换DAC 阶梯电压后获得后，然后平滑通过低通滤波器，即所需的正弦信号。

图2-1 DDS 的基本原理图

由N 位加法器与N 位相位累加器级构成相位累加器。在每一个时钟脉冲fs ，频率控制字k 在加法器的作用下与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，

Clock

b

a 相位累加器 波形存储器 D/A LPF 频率控制字

相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就是DDS 输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器（ROM ）的相位取样地址，这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值（二进制编码）经查找表查出，完成相位到幅值转换。波形存储器的输出送到D/A 转换器，D/A 转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。

图2-2 相位累加器的结构

设相位累加器的位数为N ，时钟频率为f c , 当频率控制字为K 时，DDS 的输出频率f o 为：f o =K ×f c /2n 。

2.3功能分析

该系统设计中的基于DDS 技术的信号发生器，是通过用单片机编程将控制字并行送入DDS 芯片AD9850，然后由AD9850产生波形输出，即采用基于相位累加器的数字频率合成法，利用直接数字合成芯片AD9850产生波形。通过键盘可以预置频率并且通过显示屏显示频率，利用放大器对其幅值进行放大，且可以实现而幅值可调。

主控模块

信号产生模块

显示模块

放大模块

控制输入模块

图2-3功能框图

2.3.1主控模块功能分析

主控模块是整个系统的控制核心，其他模块都受到主控模块的控制。在本系统设计中

使其产生相应的信号，且向显示模块发送数据，命令显示模块将数据显示出来。

2.3.2 信号发生模块功能分析

本设计采用的是直接数字法设计波形发生器中的基于相位累加器的数字频率合成法。这种结构主要由相位累加器、数据存储器、D/A转换器、低通滤波器组成，在此设计中的基于DDS技术的信号发生器，是通过用单片机编程将控制字并行送入DDS 芯片AD9850，然后由AD9850产生波形输出，即采用基于相位累加器的数字频率合成法，利用直接数字合成芯片AD9850产生波形。

2.3.3液晶显示模块功能分析

显示模块主要的功能就是将采集到的信息实时的显示出来。主控模块接收到其他各模块发送过来的信号，经处理，再发送给显示模块，显示模块将其显示出来。本设计采用了LCD12864液晶显示器进行数据的显示。

2.3.4放大模块功能分析

放大模块主要是对波形的的幅值放大，通过可调电阻使放大倍数增加，从而使幅值改变，从而达到大范围的幅值调节，避免了DDS模块直接输出小范围幅值，即此模块的功能是使波形的幅值可以在一定的范围内可调。其放大效果较为明显。

本章小结

本章主要明确了本次设计的技术要求，明确了系统的整体设计，分析了各个功能模块，并确定了信号产生模块、控制模块、显示模块、放大模块主要元件。为下面的硬件设计打下了基础。

第三章系统硬件设计

3.1 单片机控制模块设计

3.1.1 STC89C52单片机

主控电路中，以单片机为主体，通过分析键盘输入的数字值，对AD9850写入相应的控制字。包括中央处理器CPU、数据存贮器RAM、程序存贮器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。

（1）STC89C52RC单片机介绍

STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。

增强型8051单片机，6时钟/机器周期可以任意选择，工作电压：5.5V～3.3V/3.8V～2.0V，工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz，程序空间为8K字节，片上集成512字节RAM，通用I/O口（32个），具有看门狗功能，共3个16位定时器。定时器T0、T1、T2，外部中断4路，空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

STC89C52的引脚结构如图：

图3-1单片机STC89C52引脚结构图

3.1.2时钟电路

STC89C52内部振荡器构成一个高增益反相放大器，引脚RXD和TXD是放大器的输入端和输出端。时钟可以产生内部或外部的生产方式。该系统采用如图3-2所示的内部时钟电路模式，RXD和TXD引脚的外部定时元件，产生自振荡的内部振荡器。定时元件通常由石英晶体和电容并联谐振电路。晶体振荡器的频率可以选择在1.2-12MHz，5-30pF之间的电容值的电容值的大小选择的调谐频率的影响。

3.1.3复位电路

如图3-3复位电路，单片机复位初始化。恢复到系统启动状态，其主要功能是初始化PC为 0000h，从0000h单元从控制器开始执行程序。除正常进入系统初始化，一般情况不会被重置，除非运行错误或操作错误导致系统死锁状态，时间需按复位键重启。

图3-2时钟电路图3-3复位电路

3.2 信号产生模块设计

3.2.1 DDS结构

直接数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。一个直接数字频率合成器由相位累加器、加法器、波形存储ROM、D/A转换器和低通滤波器（LPF）构成。DDS的原理框图如图3-4所示：

图3-4 DDS原理框图

其中K为频率控制字、P为相位控制字、W为波形控制字、FC为参考时钟频率，N为

以步长K 作累加，输出的N 位二进制码与相位控制字P 、波形控制字W 相加后作为波形ROM 的地址，对波形ROM 进行寻址，波形ROM 输出D 位的幅度码S(n)经D/A 转换器变成阶梯波S(t)，再经过低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形。合成的信号波形形状取决于波形ROM 中存放的幅度码，因此用DDS 可以产生任意波形[5]。 3.2.2累加器

图3-5累加器框图

由N 位加法器与n 位相位累加器级联寄存器。在每一个时钟脉冲的FC ，频率加法器寄存器输出控制字K 和积累的阶段，数据相加，然后将结果寄存器的数据输入。寄存器时钟频率控制字来继续与和加法器的作用。在这种方式中，相位的累积作用下的时钟相位累加器。当相位累加器是完整的，它会有一个累积溢出，完成一个周期运动。 3.2.3 控制相位的加法器

通过改变相位控制字P 可以控制输出信号的相位参数。这样的相位加法器的字长度为N ，当相位控制字从0过渡到P （P ≠0），波形存储器，相位累加器的输入的相位控制字P 的输出，这样的幅度编码阶段的输出将增加P/2n ，使一个相移的最终输出信号。 3.2.4 控制波形的加法器

要控制输出信号波形可以通过改变波形控制字W 。由于波形存储器块不同的波形存储，当波形控制字被改变，改变的波形控制字的阶段后的波形存储器地址输入（波形地址），这样即产生相移的最终输出信号。 3.2.5 D/A 转换器

D/A 转换器的合成正弦波模拟数字转换的作用。正弦振幅量化序列S （n ）的D/A 转换成梯形包络正弦波是S （t ）。注意，D/A 转换器分辨率的频率合成器有一定的要求，D /A 转换器的分辨率更高的合成正弦波的（T ）步数越多，输出波形精度越高。 3.2.6 AD9850集成模块

AD9850采用CMOS 工艺，其功耗在3.3V 供电时仅为155mW ，扩展工业级温度范围为-40～80℃，采用28脚SSOP 表面封装形式。图3-6为其引脚图。图3-7中层虚线内是一个完整

fc

频率控制字

相位量化序

列

的可编程DDS系统，外层虚线内包含了AD9850的主要组成部分。

图3-7 AD9850组成框图

图3-6AD9850引脚图

AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。

AD9850 模块是采用ADI 应用最广泛的DDS制作的模块，图3-8为其电路图。其主要功能特点如下：

* 模块能够输出正弦波和方波，1个正弦波和2个可调占空比矩形波输出；

正弦波：频率范围0-40MHz，在20-30MHz 后谐波越来越大，波形会越来越不干净。

方波：频率范围0-10MHz。

* AD9850 模块采用125MHz 的有源晶振。

* 产生DA 基准的管脚（PIN12）引出，方便做输出波形的幅度调节应用；

* 并口和串口数据输入可以通过一个跳帽选择，本系统选择的是串口数据输入；

* 比较器的基准输入端电压由可变电阻产生，调节电阻可以得到不同的占空比方波；

AD9850 与单片机通过串行的方式相连接，只需要两个控制信号即可完成对AD9850的控制，图3-9为AD9850集成模块。模块接口与C52单片机

P3.4口接ad9850_1 模块的D7 脚/PIN25

P3.5 口接ad9850_1模块的W-CLK脚/PIN7

P3.6 口接ad9850_1 模块的FQ-UP 脚/PIN8

P3.7 口接ad9850_1 模块的RESET 脚/PIN12

模块的VCC接5V 模块的I-R 悬空

图3-8 AD9850集成模块电路

3.3 显示模块设计

3.4.1 LCD12864基本特性

该模块具有灵活的方式和简单方便的操作指令接口，可以构成整个中国的交互式图形界面。8×4行可显示16×16点阵字符也可以完成图形显示，低电压和低功耗是它的另一个显著特点。该模块是由同一类型的LCD点阵液晶显示模块程序相比，无论在硬件电路结构或显示程序更加简单，而且价格也略低于同一模块的图形点阵液晶显示模块。

主要技术参数和基本特性:

（1）低电源电压（VDD:+3.0--+5.5V）

（2）2MHZ时钟频率

（3）显示分辨率:128×64点

（4）内置 128个16×8点阵字符

（5）内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字(简繁体可选)

（6）通讯方式：串行、并口可选，本系统采用的串行；

（7）工作温度: 0℃ - +55℃ ,存储温度: -20℃ - +60℃

12864共20个引脚，下表为所用引脚功能如表3-1所示：

表3-1 LCD12864引脚功能

引脚号引脚名称方向功能说明

1 VSS - 模块的电源地

2 VDD - 模块的电源正端

4 RS(CS) H/L 并行的指令/数据选择信号串行的片选信号

5 R/W(SID) H/L H/L 并行的读写选择信号串行的数据口

6 E(CLK) H/L 并行的使能信号串行的同步时钟

15 PSB H/L 并/串行接口选择H-并行L-串行

17 RST H/L 复位低电平有效

19 LED_A - 背光源正极LED+5V

20 LED_K - 背光源负极LED-OV

3.4.2 LCD12864的设计使用

本次设计为了简单起见，使用的是12864的串行工作方式。其接线如图3-9 所示：

图3-9 12864串行工作方式

3.4 键盘输入控制模块设计

需要对频率进行设置，故开关数量较多，采用矩阵(4x4)键盘不仅可以节省很多的接口还很方便，并且提高系统接口的利用率,P2口接键盘，P2.0-P2.3作键盘的行扫描输出线，P2.4-P2.7作为列检测输出线。采用查询的方法实现键盘扫描程序[6]。

其中有0-9之间数字调节，步进正负1，以及步进正负10调节，清零和确定按键，。矩阵(4x4)键盘电路如图3-11：

3.5 放大模块设计

3.5.1 反相比例放大电路

同相比例放大电路如图3-11所示，信号电压通过电阻Rs加到运放的同相输入端，输出电压V o通过电阻R1和R2反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。

图3-11反相比例放大电路

根据虚短、虚断的概念有V N= Vp= Vs，I1= If

V0= (-R2/R1)* Vs，于是可得V o=（-R2 /R1）Vs，（R2 /R1）为放大倍数。

3.5.2 运算放大器OP37

OP37和OP27提供相同的性能，但前者的设计是大于5是一个电路的增益的优化。设计变更将提高转换率为17V /μS，增益带宽高达63 MHz的。op-37 不仅具有低失调电压和漂移特性，且有更高的速度和更低的噪音。偏移电压低至25 Vμ，0.6μV /°C为最大漂移，因此该装置是一种精密仪器仪表应用的选择。能够使低电平信号得到准确的高增益放大。

其中“-IN”、“+IN”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正负15电源端，“V o”为输出端。本系统采用反比例放大，表示运放输出端V o的信号与该输入端的位相反。

3.5.3 直流稳压模块

在电子电路中，通常需要一个稳定的直流稳压电源。由小功率电源可以由图3-12知，它是由电源变压器，整流，滤波，稳压四部分组成稳压电路，图3-13所示为电路的具体设计：

图3-12稳压电源原理图

T 图3-13稳压电源设计

（1）电源变压器：交流电压转换成交流电压整流电路所需的网格，一般规模较小的二次电压。

（2）整流电路：使变压器次级交流电压变成单向直流电压。

（3）滤波电路：为了输出比较平滑的直流电压，对脉动电压中的谐波分量进行滤除。 （4）稳压电路：在负载电流的变化，保持输出直流电压的稳定。直流电源是一个重要的组成部分，确定关键业绩指标的直流电源。 3.5.4 lm7815/lm7915系列

电子产品，常见的三端稳压器IC 正电压输出lm78××系列和负电压输出lm79××系列。三端稳压集成电路，在该电路中使用的，只有三个引脚输出，分别是输入端，接地端和输出端。与lm78 / lm79系列三端稳压IC 形成电源需要很少的外部元件，电路内部过流，过热及调整管的保护电路，使用可靠，方便，廉价的。集成稳压电路模型或lm79 /lm78后面的数字代表的系列三端集成稳压器电路的输出电压，lm7815使输出电压的15V ，lm7915表明输出电压负15v [8]。

本章小结

本章对系统不同模块的设计实现做了详细的阐述，用STC 89C52单片机做主控模块；波形的产生用AD9850集成模块，其产生的正弦波频率范围大、波形效果好；用LCD12864作 电源变压器 整流 电路 滤波 电路 稳压 电路 Vi Vo

使用方便并且节省I/O口；调幅部分使用的是基于op37的反向比例放大电路，可较好的实现波形峰峰值的调节。

第四章系统软件设计

4.1 系统主程序设计

本系统程序采用Keil uVision4软件编译，通过对矩阵键盘扫描，来实现输出正弦波，并对正弦波频率进行预置和步进控制。

开始

初始化

按键扫描子程序

显示子程序

频率设定子程序

图4-1主程序流程图

系统的主流程图如图4-1,所示。包含键盘扫描子程序、显示子程序和频率设定电子程序。上电复位后，初始化液晶显示；对键盘进行扫描，当有键按下时，单片机对输入数据进行处理，当对键盘无任何操作时，就一直保持，当用键盘输入频率时，即确认键盘已按下，计算频率控制字，写频率控制字给DDS,送入LCD显示频率，结束。

4.2键盘扫描程序设计

在本设计中，使用的是4x4矩阵键盘，单片机定时对键盘进行扫描，以确定是否有按键确认按下。首先对键盘的进行行扫描，确定哪一行有按键确认按下，然后再进行列扫描，再次确定哪一列有按键按下，这样两次扫描后即可确定是哪个按键正确按下，单片就执行该按键对应的程序。程序流程图如图4-2所示。

方波-三角波-正弦波函数信号发生器讲解

课程设计说明书 课程设计名称：电子课程设计 课程设计题目：设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器学院名称：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术班级：xxxxxxxx 学号：xxxxxxx 姓名：xxxxx 评分：教师：xxxxxx 20 13 年10 月15 日

电子课程设计 课程设计任务书 20 13 －20 14 学年 第 1 学期 第 1 周－ 3 周 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。

摘要 当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子通信方面更显得尤为重要，在国民生产各部门都得到了广泛的应用，而各种仪器在科技的作用性也非常重要，如信号发生器、单片机、集成电路等。 信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和 教学实验等领域。常用超低频信号发生器的输出只有几种固定的波形，有方波、 三角波、正弦波、锯齿波等，不能更改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LM324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。 本系统本课题将介绍由LM324集成电路组成的方波——三角波——正弦波 函数信号发生器的设计方法，了解多功能函数信号发生器的功能及特点，进一步 掌握波形参数的测试方法，制作这种低频的函数信号发生器成本较低，适合学生 学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生正弦波、三角波、 方波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。 关键字：信号发生器、波形转换、LM324

正弦波振荡器设计multisim(DOC)

摘要 自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。 关键词：电容三点式；振荡器；multisim；

目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)

1、绪论 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持 下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。 本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。 主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。

正弦信号发生器的设计

XXXX大学现代科技学院DSP硬件电路设计基础课程设计 设计名称正弦信号发生器的设计 专业班级 学号 姓名DENG 指导教师XXXX

课程设计任务书 注： 上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 日期：2014-12-10

专业班级 XXXXXXX 学号 姓名 DENG 成绩 设计题目 正弦波信号发生器 设计目的 学会使用CCS(Code Composer Studio)集成开发环境软件，在此集成开发环境下完成工程项目创建，程序编写，编译，链接，调试以及数据的分析。同时完成一个正弦波信号发生器的程序的编写，并在集成开发环境下进行模拟运行，观察结果。 设计内容 编写一个产生正弦波信号的程序，在CCS 软件下进行模拟运行，观察输出结果。 设计原理 正弦波信号发生器已被广泛地应用于通信、仪器仪表和工业控制等领域的信号处理系统中。通常有两种方法可以产生正弦波，分别为查表法和泰勒级数展开法。查表法是通过查表的方式来实现正弦波，主要用于对精度要求不很高的场合。泰勒级数展开法是根据泰勒展开式进行计算来实现正弦信号，它能精确地计算出一个角度的正弦和余弦值，且只需要较小的存储空间。本次课程设计只要使用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。 1. 产生正弦波的算法 在高等数学中，正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式为 若要计算一个角度x 的正弦和余弦值，可取泰勒级数的前5项进行近似计算。 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

由上述两个式子可以推导出递推公式，即 sin(nx)=2cos(x)sin[(n-1)x]-sin[(n-2)x] cos(nx)=2cos(x)sin[(n-1)x]-cos[(n-2)x] 由递推公式可以看出，在计算正弦和余弦值时，不仅需要已知cos(x)，而且还需要sin[(n-1)x]、sin[(n-2)x]和cos[(n-2)x]。 2. 正弦波的实现 ⑴计算一个角度的正弦值 利用泰勒级数的展开式，可计算一个角度x的正弦值，并采用子程序的调用方式。在调用前先在数据存储器d_xs单元中存放x的弧度值，计算结果存放在d_sinx单元中。 ⑵计算一个角度的余弦值 利用余弦函数展开的泰勒级数的前五项计算一个角度的余弦值，可采用子程序的调用方式来实现。调用前先将x弧度值放在数据存储器d_xc单元中，计算结果存放在d_cosx单元中。 ⑶正弦波的实现 利用计算一个角度的正弦值和余弦值程序可实现正弦波。其实现步骤如下：第一步：利用sin_start和cos_start 子程序，计算 45°~0°（间隔为 0.5°）的正弦和余弦值； 第二步：利用sin(2x)=2sin(x)cos(x)公式，计算 90°~0°的正弦值（间隔为1°）；第三步：通过复制，获得359°~0°的正弦值； 第四步：将359°~0°的正弦值重复从PA口输出，便可得到正弦波。 在实际应用中，正弦波是通过D/A口输出的。选择每个正弦周期中的样点数、改变每个样点之间的延迟，就能够产生不同频率的波形，也可以利用软件改变波形的幅度以及起始相位。 总体方案设计 1. 总体实现方案 我们知道一个角度为x的正弦和余弦函数，都可以展开为泰勒级数，且其前五项可以看为：

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。

Proteus与cadence实训(高频正弦波振荡器)

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1001班指导教师：韩屏工作单位：信息工程学院题目: 高频晶体正弦波振荡器 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个高频晶体正弦波振荡器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus 软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对高频晶体正弦波振荡器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，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

目录 目录 (1) 摘要 (2) 一、工作原理说明 (3) 1.1、振荡器概念 (3) 1.2、静态工作点的确定 (3) 1.3、振荡器的起振检查 (4) 二、电路设计 (5) 2.1、正弦波振荡器的设计 (5) 2.2、电路功能的仿真 (7) 2.3、Cadence部分原理图设计 (9) 三、PCB版图设计 (15) 四、心得体会 (18) 五、参考文献 (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

三点式正弦波振荡器(高频电子线路实验报告)

三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1、 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计 算。 2、 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影 响。 3、 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1、 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2、 进行LC 振荡器波段工作研究。 3、 研究LC 振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4、 测试LC 振荡器的频率稳定度。 三、实验仪器 1、模块 3 1块 2、频率计模块 1块 3、双踪示波器 1台 4、万用表 1块 四、基本原理 实验原理图见下页图1。 将开关S 1的1拨下2拨上， S2全部断开，由晶体管N1和C 3、C 10、C 11、C4、CC1、L1构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI 可用来改变振荡频率。 ) 14(121 0CC C L f += π 振荡器的频率约为4.5MHz （计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数 F= 32.0470 220220 3311≈+=+C C C 振荡器输出通过耦合电容C 5（10P ）加到由N2组成的射极跟随器的输入端，因C 5容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号经

N3调谐放大，再经变压器耦合从P1输出。 图1 正弦波振荡器（4.5MHz ） 五、实验步骤 1、根据图1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 2、研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。 （1）将开关S1拨为“01”，S2拨为“00”，构成LC 振荡器。 （2）改变上偏置电位器W1，记下N1发射极电流I eo (=11 R V e ，R11=1K)（将万用表红 表笔接TP2，黑表笔接地测量V e ），并用示波测量对应点TP4的振荡幅度V P-P ，填于表1中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系，测量值记于表2中。 3、测量振荡器输出频率范围 将频率计接于P1处，改变CC1，用示波器从TP8观察波形及输出频率的变化情况，记录最高频率和最低频率填于表3中。 六、实验结果 1、步骤2振荡幅度V P-P 见表1.

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

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

高频电容三点式正弦波振荡器课程设计报告

课程设计任务书 学生姓名：***专业班级：电子 指导教师：吴皓莹工作单位：信息工程学院 题目：高频电容三点式正弦波振荡器 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1．采用晶体三极管或集成电路，场效应管构成一个正弦波振荡器； 2．额定电源电压5.0V ，电流1～3mA; 输出中心频率 6 MHz （具一定的变化范围）； 3．通过跳线可构成发射极接地、基极接地及集电极接地振荡器； 4．有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥ 1 V (D-P); 5．完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2011年6月3日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2011年6月4日至2011年6月9日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2011年6月10日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要............................................................................................................. 错误!未定义书签。Abstract ........................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 绪论............................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1 反馈振荡器的原理........................................................................... 错误!未定义书签。 2.1.1 原理分析................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.2 平衡条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.3 起振条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.4 稳定条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 电容三点式振荡器........................................................................... 错误!未定义书签。 3 设计思路及方案......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.1 总体思路........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2 设计原理........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.3 单元设计........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.1 电容三点式振荡单元............................................................. 错误!未定义书签。 3.3.2 输出缓冲级单元..................................................................... 错误!未定义书签。 4 电路仿真与实现......................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1 基于................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2 硬件调试........................................................................................... 错误!未定义书签。 5 心得体会..................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献......................................................................................................... 错误!未定义书签。附录Ⅰ总电路图......................................................................................... 错误!未定义书签。附录Ⅱ元件清单......................................................................................... 错误!未定义书签。

EDA课程设计-正弦信号发生器的设计

《EDA技术》设计报告 设计题目正弦信号发生器的设计 院系：信息工程学院 专业：通信工程____ 学号： 姓名：__________

一．设计任务及要求 1.设计任务: 利用实验箱上的D/A 转换器和示波器设计正弦波发生器，可以在示波器上观察到正弦波 2.设计要求: （1） 用VHDL 编写正弦波扫描驱动电路 （2）设计可以产生正弦波信号的电路 （3）连接实验箱上的D/A 转换器和示波器，观察正弦波波形 二．设计方案 （1）设计能存储数据的ROM 模块，将正弦波的正弦信号数据存储在在ROM 中，通过地址发生器读取，将正弦波信号输入八位D/A 转化器，在示波器上观察波形 （2）用VHDL 编写正弦波信号数据，将正弦波信号输入八位D/A 转化器，在示波器上观察波形 三．设计框图 图 1 设计框图 信号发生器主要由以下几个部分构成：计数器用于对数据进行采样，ROM 用于存储待采样的波形幅度数值，TLV5620用于将采集的到正弦波数字量变为模拟量，最后通过示波器进行测量获得的波形。其中，ROM 设置为7根地址线，8个数据位，8位并行输出。TLV5260为串行输入的D/A 转换芯片，因此要把ROM 中并行输出的数据进行并转串。 四．实现步骤 1.定制ROM 计 数 器 7根地址线 8 位 R O M 并转串输出 CLK TLV5620D/A 转换 RST

ROM的数据位选择为8位，数据数选择128个。利用megawizard plug-in manager定制正弦信号数据ROM宏功能块，并将上面的波形数据加载于此ROM中。如图3所示。 图2 ROM存储的数据 图3 调入ROM初始化数据文件并选择在系统读写功能 2.设计顶层

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

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