信号发生器调研报告[大全5篇]

第一篇：信号发生器调研报告

毕业设计((论文))调研报告 学生姓名

汤代月 专业班级

通信工程 201 ２级 1 1 班

所在院系

电气工程系

指导教师

鞠艳杰

职称

讲师

所在单位

电子电路教研室

完成日期１ 5 年3

月

１ 3 日

调研报告

信号发生器就是现代电子技术发展得重要成果,又称信号源或振荡器,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)、正弦波得电路被称为函数信号发生器．函数信号发生器在电路实验与设备检测中具有十分广泛得用途，也就是应用最广泛得电子仪器之一。信号发生器就是能提供各种频率、波形与输出电平电信号得设备。在测量各种电信系统或电信设备得振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件得特性与参数时，用作测试得信号源或激励源。

信号发生器在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路得一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件得电信号,以模拟在实际工作中使用得待测设备得激励信号。当要求进行系统得稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知得正弦信号源。当测试系统得瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度与重复周期已知得矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号得参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好得稳定性。有输出指示信号源可以根据输出波形得不同,划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器与随机信号发生器等四大类。

一。

课题得来源及意义近年来由于电子器件得发展以及数字化微处理器技术得发展,信号发生器有了迅速得发展,出现了合成信号发生器、程控信号发生器等新种类。各类信号发生器得性能指标也都有了大幅度提高,据调查得知,在低价格、高时钟频率、高性能得新一代ＤDS 问世后，以后信号发生器得发展不可估量！信号发生器应用己经遍及国民经济得各个领域,深入了人们得日常生活。增加课题应用技术得论述,所以我选择利用 FＰGＡ实现信号发生器得设计 我作为新时代大学生中得一员，在学习了通信工程专业知识后，又加入了ＷNC企业中实习。实物接触应用机会多了，对信号发生器了解日渐加深,我想把理论知识转变为实际运用——完成信号发生器得设计与实现。在实际操作中找到自己不足,学习更全面得知识应用。自六十年代以来,信号发生器迅速得发展，种类繁多，可分为:

1、正弦信号发生器:正弦信号主要用于测量电路与系统得频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器与微波信号发生器；按输出电平可调节范围与稳定度分为简易信号发生器(即信号源）、标准信号发生器(输出功率能准确地衰减到—100 分贝毫瓦以下)与功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变得方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器与频率合成式信号发生器等。

２、低频信号发生器：包括音频(２00～20000 赫)与视频(1 赫～1０兆赫)范围得正弦波发生器。主振级一般用 RC 式振荡器,也可用差频振荡器。为便于测试系统得频率特性，要求输出幅频特性平与波形失真小。

３、高频信号发生器：频率为 100 千赫~30 兆赫得高频、３０～３0０兆赫得甚高频信号发生器。一般采用 LC 调谐式振荡器，频率可由调谐电容器得度盘刻度读出。主要用途就是测量各种接收机得技术指标。输出信号可用内部或外加得低频正弦信号调幅或调频,使输出载频电压能够衰减到 1 微伏以下。（图 1)得输出信号电平能准确读数,所加得调幅度或频偏也能用电表读出。此外,仪器还有防止信号泄漏得良好屏蔽。

4、微波信号发生器:从分米波直到毫米波波段得信号发生器。信号通常由带分布参数谐振腔得超高频三极管与反射速调管产生,但有逐渐被微波晶体管、场效应管与耿氏二极管等固体器件取代得趋势。仪器一般靠机械调谐腔体来改变频率,每台可覆盖一个倍频程左右,由腔体耦合出得信号功率一般可达 10 毫瓦以上。简易信号源只要求能加 1000 赫方波调幅，而标准信号发生器则能将输出基准电平调节到 1 毫瓦,再从后随衰减器读出信号电平得分贝毫瓦值;还必须有内部或外加矩形脉冲调幅,以便测试雷达等接收机。

5、扫频与程控信号发生器：扫频信号发生器能够产生幅度恒定、频率在限定范围内作线性变化得信号。在高频与甚高频段用低频扫描电压或电流控制振荡回路元件（如变容管或磁芯线圈)来实现扫频振荡；在微波段早期采用电压调谐扫频,用改变返波管螺旋线电极得直流电压来改变振荡频率，后来广泛采用磁调谐扫频,以ＹIG 铁氧体小球作微波固体振荡器得调谐回路,用扫描电流控制直流磁场改变小球得谐振频率。扫频信号发生器有自动扫频、手控、程控与远控等工作方式.6、频率合成式信号发生器：这种发生器得信号不就是由振荡器直接产生,而就是

以高稳定度石英振荡器作为标准频率源,利用频率合成技术形成所需之任意频率得信号,具有与标准频率源相同得频率准确度与稳定度。输出信号频率通常可按十进位数字选择,最高能达 11 位数字得极高分辨力。频率除用手动选择外还可程控与远控,也可进行步级式扫频，适用于自动测试系统。直接式频率合成器由晶体振荡、加法、乘法、滤波与放大等电路组成,变换频率迅速但电路复杂,最高输出频率只能达 1000 兆赫左右.用得较多得间接式频率合成器就是利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器（在环路中同时能实现倍频、分频与混频),使之产生并输出各种所需频率得信号.这种合成器得最高频率可达２6、５吉赫.高稳定度与高分辨力得频率合成器,配上多种调制功能(调幅、调频与调相)，加上放大、稳幅与衰减等电路,便构成一种新型得高性能、可程控得合成式信号发生器，还可作为锁相式扫频发生器。

7、函数发生器:又称波形发生器。它能产生某些特定得周期性时间函数波形（主要就是正弦波、方波、三角波、锯齿波与脉冲波等)信号。频率范围可从几毫赫甚至几微赫得超低频直到几十兆赫。除供通信、仪表与自动控制系统测试用外，还广泛用于其她非电测量领域。图２为产生上述波形得方法之一,将积分电路与某种带有回滞特性得阈值开关电路（如施米特触发器)相连成环路,积分器能将方波积分成三角波.施米特电路又能使三角波上升到某一阈值或下降到另一阈值时发生跃变而形成方波，频率除能随积分器中得ＲC 值得变化而改变外,还能用外加电压控制两个阈值而改变.将三角波另行加到由很多不同偏置二极管组成得整形网络，形成许多不同斜度得折线段，便可形成正弦波．另一种构成方式就是用频率合成器产生正弦波,再对它多次放大、削波而形成方波，再将方波积分成三角波与正、负斜率得锯齿波等。对这些函数发生器得频率都可电控、程控、锁定与扫频，仪器除工作于连续波状态外，还能按键控、门控或触发等方式工作。

8、脉冲信号发生器:产生宽度、幅度与重复频率可调得矩形脉冲得发生器,可用以测试线性系统得瞬态响应,或用模拟信号来测试雷达、多路通信与其她脉冲数字系统得性能.脉冲发生器主要由主控振荡器、延时级、脉冲形成级、输出级与衰减器等组成。主控振荡器通常为多谐振荡器之类得电路,除能自激振荡外，主要按触发方式工作。通常在外加触发信号之后首先输出一个前置触发脉冲,以便提前触发示波器等观测仪器,然后再经过一段可调节得延迟时间才输出主信号脉

冲,其宽度可以调节.有得能输出成对得主脉冲,有得能分两路分别输出不同延迟得主脉冲.9、随机信号发生器：随机信号发生器分为噪声信号发生器与伪随机信号发生器两类。

1０、噪声信号发生器:完全随机性信号就是在工作频带内具有均匀频谱得白噪声。常用得白噪声发生器主要有:工作于 1000 兆赫以下同轴线系统得饱与二极管式白噪声发生器;用于微波波导系统得气体放电管式白噪声发生器;利用晶体二极管反向电流中噪声得固态噪声源(可工作在 18 吉赫以下整个频段内）等.噪声发生器输出得强度必须已知，通常用其输出噪声功率超过电阻热噪声得分贝数（称为超噪比)或用其噪声温度来表示。噪声信号发生器主要用途就是：①在待测系统中引入一个随机信号,以模拟实际工作条件中得噪声而测定系统得性能;②外加一个已知噪声信号与系统内部噪声相比较以测定噪声系数；③用随机信号代替正弦或脉冲信号,以测试系统得动态特性。例如,用白噪声作为输入信号而测出网络得输出信号与输入信号得互相关函数,便可得到这一网络得冲激响应函数。

1１、伪随机信号发生器:用白噪声信号进行相关函数测量时,若平均测量时间不够长,则会出现统计性误差,这可用伪随机信号来解决。当二进制编码信号得脉冲宽度墹Ｔ足够小，且一个码周期所含墹 T 数 N 很大时,则在低于 fb=１/墹 T 得频带内信号频谱得幅度均匀，称为伪随机信号。只要所取得测量时间等于这种编码信号周期得整数倍，便不会引入统计性误差。二进码信号还能提供相关测量中所需得时间延迟。伪随机编码信号发生器由带有反馈环路得 n 级移位寄存器组成,所产生得码长为 N＝2－1。

二。

国内外发展状况 1、发展史：单片微型计算机简称信号发生器,就是指集成在一块芯片上得计算机，信号发生器得产生与发展与微处理器得产生与发展大体同步自 197１年美国 Inｔｅl 公司首先推出 4 位微处理器以来它得发展到目前为止大致可分为５个阶段:

第 1 阶段（1971~１976):信号发生器发展得初级阶段。发展了各种 4 位信号发生器。

第 2 阶段(1９7６~19８0)：初级 8 位机阶段。以 197６年 Inｔel 公司推出得 MＣＳ—4８系列为代表，采用将 8 位 CＰU、8 位并行 I/O 接口、8 位定时／计数器、RＡM 与 ROＭ等集成于一块半导体芯片上得单片结构，功能上可满足一般工业控制与智能化仪器、仪表等得需要。

第３阶段(1980～1９83)：高性能信号发生器阶段。这一阶段推出得高性 8 位信号发生器普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个 16 位定时器/计数器。片内RAＭ、ROM 得容量加大且寻址范围可达 64KＢ.第4阶段(１９83~80年代末):16位信号发生器阶段.198３年Inte公司又推出了高性能得１６位信号发生器 MＣS—96 系列,网络通信能力有显著提高。

第 5 阶段(90 年代）:信号发生器在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。

2、现状：目前，信号发生器正朝着高性能与多品种方向发展,尤其就是八位信号发生器已成为当前信号发生器中得主流。信号发生器得发展具体体现在如下四个方面:(1)ＣPU 功能增强:CＰU 功能增强主要表现在运算速度与精度得提高方面.为了提高运算速度与精度，信号发生器通常采用布尔处理机与把ＣPU 得字长增加到１6 位或 3２位。例如 MCS—96／98 与 HPCI6040 等信号发生器.（２)内部资源增多：ＲOＭ容量已达 32KB,ＲＡM 数量已达 1KB，并具有掉电保护功能,常用I／O电路有串行与并行I/Ｏ接口,A／Ｄ与Ｄ／A转换器,定时器/计数器,定时输出与信号捕捉输入，系统故障监测与 DMA？通道电路等。

（3）

引脚得多功能化：随着芯片内部功能得增强与资源得丰富,信号发生器所需得引脚数也会相应增加，这就是不可避免得。例如：一个能寻址１MB 存储空间得信号发生器需要 20 条地址线与 8 条数据线。太多得引脚不仅会增加制造时得困难,而且也会使芯片得集成度大为减小。为了减少引脚数量，提高应用灵活性,信号发生器中普遍采用一脚多用得设计方案。

(4)低电压与低功耗:在许多应用场合,信号发生器不仅要有很小得体积,而且还需要较低得工作电压与极小得功耗。因此,信号发生器普遍采用 CHMＯS 工艺,并增加空闲与掉电两种工作方式。

三。

研究内容

本课题要求对信号发生器采用编程语言进行设计实现,并用仿真软件进行验证。可以综合运用前序课程《电力电子技术》、《电子设计自动化(EDA）

》、《通信原理 》等课程中得相关内容，结合图书馆资源完成对整个控制结构得设计，以采用编程语对信号发生器进行设计实现并仿真验证,具有一定得实际意义。

学习相关资料,在掌握工作原理得基础上,运用Ｖｅrilog 数字设计与ＥＤA 知识,完成设计与实现。

四。研究方法及手段

第一，通过查阅资料、自我学习以及向她人请教，掌握概念与基本思路,并在此基础上总结方法。

第二，自我分析,查阅资料提出信号发生器实现得办法； 第三,明确制作类型,选择相应得电位器、电压放大器、衰减器、功率放大器等。

第四，利用ＱｕartｕsⅡ进行编程调试,仿真验证.设计过程中要注意如下几点：

(1）注意理解掌握各种分段方式得异同点。

(2)设计信号发生器时,通过插入死区延迟时间有效地防止逆变器桥臂短路事故得发生。

(3）

震荡现象。

由于 FPGA 得编程软件 QuartusⅡ自身带有一些 IP 核使得编程实现 SVPWM 会相对简单一些，所以要对ＦＰGA 得编程语言 VHＤＬ进行详细得了解并掌握.参考各种相关文献进行学习,掌握其中得要点,结合自己所学,对 SＶPＷM 进行编程设计以及仿真验证，以达到课题要求。

五..毕业设计进度计划

第一周:实习调研,根据题目，查找课题相关资料文献，初步从整体上了解课题。并撰写调研报告。

第二周:学习相关资料,完成并上交不少于 30０0 字得调研报告,学习编程语言VHDL 得语法。

第三周:继续学习相关资料，开始翻译相关得外文文献,学习编程语言ＶＨDL 得语法。

第四周:继续学习相关资料,完成并上交不少于 300０字得与研究内容相关得英文文章翻译,学习编程语言 VHＤＬ得语法.第五周:阅读国内外有关得相关资料并总结信号发生器得特点，学习编程语言 VＨＤL 得语法。

第六周：总结分析信号发生器得工作原理，进行分块总结,确定总体方案。

第七周:阅读资料，理解掌握信号发生器各个分块工作原理，学习编程语言 VＨDL 得语法.第八周：根据总体方案对各个分块进行编程实现，生成分块 IP 核。

第九周：根据总体方案对各个分块进行编程实现,生成分块ＩP 核。

第十周：将各个分块得 IP 核进行综合调试． 第十一周:检查验证最终综合模块得工作情况，进行错误纠正。

第十二周:继续检查修改各个模块得工作情况,并修改错误． 第十三周：完善修改综合程序,进行最终得结果仿真,验证结果，撰写毕业论文提纲,规划论文内容,并开始着手写毕业论文初稿.第十四周:整理材料,文件图标等,完成毕业论文得撰写，交指导教师审查。

第十五周:论文修改,打印，装订成册,并提交。复习各种资料，准备答辩.第十六周:答辩,毕业论文成绩评定.第十七周:整理毕业论文及相关资料，完成成册。

六..主要参考文献

[1] 中国信号发生器行业现状调研分析及市场前景预测报告、报告编号：159A71A [２］ 韩广兴等编著、电子元器件与实用电路基础[M］、电子工业出版社，2005 ［3] 康华光、电子技术基础(模拟部分)[Ｍ]、高等教育出版社，２007 [4］ 康华光、电子技术基础（数字部分）［M］、高等教育出版社，2007 ［５］ 潘松、黄继业、、ＥDＡ技术与 VHDＬ［Ｍ]、清华大学出版社,200５：

３1７—３47 ［６] 李俊、EDA 技术与 VＨＤL 编程 [M]、高等教育出版社,20１2: 47—94 ［７］ 李季、信号发生器发展浅析（上)[J]、电子产品世界、２０0２(1９)［8］ 李季、信号发生器发展浅析(下）[Ｊ］、电子产品世界、2０0２(19）

［9] 张兰英、双通道宽带信号发生器得设计[Ｄ]、哈尔滨理工大学 20１0 ［1０］ Pong Ｐ、Ｃhu、FPGA Pｒｏtotypiｎｇ by VHDL Ｅxamplｅs、Ｗiｌeｙ-inteｒsciｅnｃｅ，20０8：

56—63

[１1] Tesｔermaｎ C, Vａndeｒ Griｅnd R、Evａluaｔiｏn oｆ aｎkle instabilitｙ using the Bｉｏdex Stabｉliｔy Ｓｙsｔｅm、[J］、Foot & ａnkle iｎｔernatiｏnａｌ ／ Amerｉcaｎ Ｏｒthopaedic Fooｔ and Ａｎkｌe Society ［aｎｄ］ Ｓwｉss Foｏt ａnd Ankle Sociｅty，19９9, 20（5)、

第二篇：函数信号发生器课程设计报告.

漳州师范学院 《模拟电子技术》课程设计 函数信号发生器 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师： 2012年4月3日 函数信号发生器 摘要

利用集成电路LM324设计并实现所需技术参数的各种波形发生电路。根据电压比较器可以产生方波，方波再继续经过基本积分电路可产生三角波，三角波经过低通滤波可以产生正弦波。经测试，所设计波形发生电路产生的波形与要求大致相符。

关键词：波形发生器；集成运放；RC 充放电回路；滞回比较器；积分电路 目录

中文摘要..........................................................错误！未定义书签。1.系统设计........................................................................................4

1.1设计指标................................................................................................................................4 1.2方案论证与比较....................................................................................................................4 2.单元电路设计................................................................................5 2.1方波的设计............................................................................................................................5 2.2三角波的设计........................................................................................................................8 2.3正弦波的设计........................................................................................................................8 3．参数选择....................................................................................11 3.1方波电路的元件参数选择...................................................................................................11 4.系统测试......................................................................................11 4.1正弦波波形测试..................................................................................................................11 4.2方波波形测试......................................................................................................................11 4.3三角波波形测试..................................................................................................................12 5．结果分析....................................................................................12

6．工作总结....................................................................................12 7．参考文献....................................................................................13 8．附录............................................................................................13 1.系统设计 1.1设计指标 1.1.1 电源特性参数 ①输入：双电源 12V ②输出：正弦波V pp >1V，方波V pp ≈12 V，三角波V pp ≈5V，幅度连续可调，线性失真小。

1.1.2工作频率

工作频率范围：10 HZ～100HZ ,100 HZ～1000HZ 1.2方案论证与比较

1.2.1 方案1：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形

主要是应用集成运放LM324，其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的, 通过RC 文氏电桥可产生正弦波，通过滞回比较器能调出方波, 并再次通过积分电路就可以调试出三角波，此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能，电路较简单，调试方便，是一个优秀的可实现的方案。

1.2.2 方案2：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形

主要是应用集成运放LM324, 其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的, 通过电压比较器可以形成方波, 方波经过积分之后可以形成三角波, 三角波再经过低

通滤波可以形成正弦波, 此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能, 电路较简单, 调试方便, 相比第一方案, 其操作成功率较低.2.单元电路设计 2.1方波的设计 2.1.1原理图

2.1.2工作原理

矩形波发生电压只有两种状态, 不是高电平, 就是低电平, 所以电压比较器是它的重要成分;因为产生振荡, 就是要求输出的两种状态自动地相互转换, 所以电路中必须引入反馈, 因为输出状态应按一定时间间隔交替变化, 即产生周期性变化, 所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间.图所示的矩形波放生电路, 它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Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。Uo 通过R3对电容C 正向充电，反相输入端电位随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，Un 趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 就从+Uz跃变为—Uz，与此同时Up 从+Ut跃变为—Ut。随后，Uo 又通过R3对电容C 反向充电，或者说放电。反相输入端电位Un 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋于无穷时，Un 趋于—Uz ；但是，一旦Un=—Ut, 再稍减小，Uo 就从—Uz 跃变为+Uz，与此同时Up 从—Ut 跃变为+Ut，电容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

图2.3滞回比较器的电压传输特性

2.2.2工作原理

积分电路是一种运用较为广泛的模拟信号运算电路，它是组成各种模拟电子电路的重要基本单元，它不仅可以实现对微分方程的模拟，同时在控制和测量

2.6方波-三角波发生电路波形图系统中，积分电路也有着广泛运用，利用其充放电过

程可以实现延时，定时以及各种波形的产生.积分电路还可用于延时和定时。在图2.3所示三角波发生电路图中，将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。.U O 3=-⎰ I C 1 =-U O 2dt C RC ⎰(式2.10

U O 3=-1 U O 2(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.11 式中 U O 2(t 0 为初始状态时的输出电压。设初始状态时U O 2正好从-U Z 跃变为 +U Z，则式2.10应写成 U O 3=-1 U Z(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.12 积分电路反向积分, U O 2随时间的增长线性下降，根据图2.4所示电压传输特性，一旦U O 2=U T-，再稍减小，U O 2将从+U Z 跃变为-U Z。使得式2.10变为

U O 3=-1 U Z(t 2-t 1+U O 2(t 1(R 4+R W C(式2.13 为 U O 2(t 1

U O 2 产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，U O 2 随时间的增

长线性增大，根据图2.3的电压传输特性，一旦U O 2=U T +，再稍增大, U O 2将从-U Z 跃变为+U Z，回到初态，积分电路又开始反向积分。

2.3正弦波的设计

2.3.1工作原理

采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。图中采用的是简单的二阶低通滤波电路，与同相输入端电路类似，增加RC 环节，可以使滤波器的过渡带变窄，衰减斜率的值加大，电路如图所示。

输出三角波。三角波再经R10、C1积分网络，输出近似的正弦波。总的原理图

4C 3．参数选择

3.1方波电路的元件参数选择 3.2.1 稳压管

由于要求方波输出电压约等于12V，所以采用的稳压管的稳压约等于6V，所以应采用6.2V 的稳压管两支。

电容

库房里可以提供0.1uF 的电容，所以电路里都采用0.1uF 的电容，电阻

频率范围是10HZ ～100HZ ,100HZ～1000HZ, 根据公式f=R2/(4*R1*R3*C取 R1=2K R2=5K R3=100 RW1=5K Rw2=100K

经过公式计算后得到接近的电阻阻值，再把数据代入到仿真软件进行仿真调整，得到正确的波形图和数值。

4.系统测试 4.1方波波形测试

由于在电路图中方波的幅值约等于+12V，所以只要电路没有出现问题，阻值选择合适，那么波形就可以出来。

4.2三角波波形测试

同样保持电路完整，接入电源，通过调节RW1可改变三角波伏值及频率，通过调整RW2使电路的周期发生变化，同时频率也发生变化。

4.3正弦波波形测试

将电源电路接入变压器使双电源输出 12V，通过调节RW1、RW2可调节正弦波的峰峰值和频率。

5.结果分析

实验结果和预先所设定的参数存在一定的误差，其中跟元器件的选择参数有关，在电子仿真软件中的电阻参数在库房里没有相吻合的参数，其次在实验焊接过程中也可导致误差，库房所提供的电阻其本身误差较大，综合各方面的考虑，实验结果的误差不可避免，而制作出来的电路板所能出现的波形，在一定程度上会出现失真现象。

6.工作总结

在这次课程设计中，我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简

单、定型，而不是真实的生产、科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。

在实验过程中收益最大的就是懂得如何去调试电路，查找电路的缺陷和看PCB 图，通过自己动手更能对电路有更深刻的了解。

7.参考文献 元件清单表 附录1 器件清单

附录2 原理图

4C 附录3 电子仿真 3.1输出方波电路的仿真 图 输出方波电路的仿真 3.2方波—三角波电路的仿真

3.3 正弦波电路的仿真 16 17

第三篇：函数信号发生器设计

函数信号发生器设计设计任务与要求

⑴ 设计并制作能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数发生器，本信号发生器可以考虑用专用集成芯片（如5G8038等）为核心实现。⑵ 信号频率范围： 1Hz∽100kHz；

⑶ 频率控制方式：

① 手控通过改变RC参数实现；

② 键控通过改变控制电压实现；

③ 为能方便地实现频率调节，建议将频率分档；

⑷ 输出波形要求

① 方波上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%∽50%之间；② 非线性误差≤2%；

③ 正弦波谐波失真度≤2%；

⑸ 输出信号幅度范围：0∽20V；

⑹ 信号源输出阻抗：≤1Ω；

⑺ 应具有输出过载保护功能；

⑻ 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。

第四篇：DSP-任意信号发生器

任意信号发生器

实验报告

姓

名: 学院(系): 专

业: 组

员: 指导老师：

学 号：

电子工程与光电技术学院

通信工程

一、实验目的

1.熟悉 DSP 硬件开发平台； 2.熟悉 DSP 集成开发环境（CCS）； 3.掌握 TMS320F2812 的存储器配置表； 4.学习TMS320F2812 的编程开发； 5.熟悉代码调试的基本方法。

二、实验仪器

计算机、C2000 DSP 教学实验箱、XDS510 USB 仿真器、示波器

三、实验内容

建立工程，编写DSP 的主程序，并对工程进行编译、链接，利用现有 DSP平台实现任意波的产生，通过示波器观察结果。对于实验所要求的内容，完成情况如下：

（1）、独立完成项目编译、链接、调试的全过程；

（2）、利用数码显示管，在DSP初始化子模块后添加语句或者编写子程序，使之能够显示实验日期2014.11.15。答：如图所示：

（3）、记录实验中个子程序包括主程序的入口实际地址，与 memory 比较，指出分别位于什么类型的存储器中。

答：入口地址为：0x00000000；位于片上M0.M1 SARAM。（4）、指出波形数据保存的空间地址，并以图形方式显示线性调频信号的波形，并保存，附在实验报告中。答：空间地址为：0x01000000 线性调频信号的波形如图所示：

四、实验中出现的问题及解决方案

1、改变信号频率的方式并编程实现，在示波器上验证：

首先需要改变原来的程序，初始程序为cos余弦函数，我们把它改成了sin正弦函数；另外信号频率需要不断变化，因此在源程序基础上增加了一个变量m.具体程序如下所示： 初始程序：

修改后程序：

改变信号频率后，示波器上验证的图形如下： A、m=2时，T=5.3ms;

B、m=3时，T=3.6ms;

C、m=4时，T=2.65ms;

D、m=8时，T=1.32ms;

2、在实验过程中，由于实验进行的比较顺利，因此我们还利用数码显示管显示了其他内容，例如下面图形所示，寓意为“304C一生一世”（304C为宿舍号）：

五、实验感想

在进行本实验时，由于我们之前对CCS这个集成开发环境有了一定的熟悉，因此做起来少了生疏感。主要出现的问题在于编程方面，在编写正余弦函数表达式上我们是通过了学习他人的方式完成的。

该实验让我学会了利用DSP的运算能力计算出波形的数值信息，在现有平台上实现任意波形的生成，还让我学会了通过改变程序来控制数码显示管的输出。总之，通过实验，我发现了许多以前不知道的DSP的用处，感谢实验带给我新的知识和领悟。

第五篇：函数信号发生器论文

函数信号发生器的设计与制作

系别：电子工程系 专业：应用电子技术 届：XX届 姓名：XXX 摘 要

本系统以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测量使用。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0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。

关键词 ICL8038，波形，原理图，常用接法

一、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。

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～300KHz。

三、系统工作原理与分析

3.1、ICL8038的应用

ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形；改变外接电阻、电容值可改变，输出信号的频率范围可为0.001Hz～300KHz；正弦信号输出失真度为1%；三角波输出的线性度小于0.1%；占空比变化范围为2%～98%；外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比（不对称度）；频率的温度稳定度（典型值）为120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；对于电源，单电源（V+）：+10～+30V，双电源（+V）（V-）：±5V～±15V。图1-2是管脚排列图，图1-2是功能框图。8038采用DIP-14PIN封装，管脚功能如表1-1所示。

3.2、ICL8038内部框图介绍

函数发生器ICL8038的电路结构如图虚线框内所示（图1-1），共有五个组成部分。两个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；两个电压比较器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为 和，它们的输入电压等于电容两端的电压uC，输出电压分别控制RS触发器的S端和 端；RS触发器的状态输出端Q和 用来控制开关S，实现对电容C的充、放电；充点电流Is1、Is2的大小由外接电阻决定。当Is1=Is2时，输出三角波，否则为矩尺波。两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。

3.3、内部框图工作原理

★当给函数发生器ICL8038合闸通电时，电容C的电压为0V，根据电压比较器的电压传输特性，电压比较器Ⅰ和Ⅱ的输出电压均为低电平；因而RS触发器的，输出Q=0，；

★使开关S断开，电流源IS1对电容充电，充电电流为

IS1=I

因充电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性上升。

★当上升为VCC/3时，电压比较器Ⅱ输出为高电平，此时RS触发器的，S=0时，Q和 保持原状态不变。

★一直到上升到2VCC/3时，使电压比较器Ⅰ的输出电压跃变为高电平，此时RS触发器的 时，Q=1时，导致开关S闭合，电容C开始放电，放电电流为IS2-IS1=I因放电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性下降。

起初，uC的下降虽然使RS触发的S端从高电平跃变为低电平，但，其输出不变。

★一直到uC下降到VCC/3时，使电压比较器Ⅱ的输出电压跃变为低电平，此时，Q=0，使得开关S断开，电容C又开始充电，重复上述过程，周而复始，电路产生了自激振荡。

由于充电电流与放电电流数值相等，因而电容上电压为三角波，Q和 为方波，经缓冲放大器输出。三角波电压通过三角波变正弦波电路输出正弦波电压。

结论：改变电容充放电电流，可以输出占空比可调的矩形波和锯齿波。但是，当输出不是方波时，输出也得不到正弦波了。

3.4、方案电路工作原理（见图1-7）

当外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器Ⅰ、Ⅱ的阀值分别为总电源电压（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须I2＞I1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I1给C充电，它的两端电压UC随时间线性上升，当达到电源电压的确2/3时，电压比较器I的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2接通，由于I2＞I1（设 I2=2I1），I2将加到C上进行反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压UC又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器Ⅱ输出电压便发生跳变，使触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压UC，上升与下降时间相等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波的两端变为平滑的正弦波，从2脚输出。

其中K1为输出频段选择波段开关，K2为输出信号选择开关，电位器W1为输出频率细调电位器，电位器W2调节方波占空比，电位器W3、W4调节正弦波的非线性失真。

图1-1

3.5、两个电压比较器的电压传输特性如图1-4所示。

图1-4

3.6、常用接法

如图（1-2）所示为ICL8038的引脚图，其中引脚8为频率调节（简称为调频）电压输入端，电路的振荡频率与调频电压成正比。引脚7输出调频偏置电压，数值是引脚7与电源+VCC之差，它可作为引脚8的输入电压。如图（1-5）所示为ICL8038最常见的两种基本接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻RL至+VCC。在图(a)所示电路中，RA和RB可分别独立调整。在图(b)所示电路中，通过改变电位器RW滑动的位置来调整RA和RB的数值。

图1-5

当RA=RB时，各输出端的波形如下图(a)所示，矩形波的占空比为50％，因而为方波。当RA≠RB时，矩形波不再是方波，引脚2输出也就不再是正弦波了，图(b)所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为

故RA<2RB。

为了进一步减小正弦波的失真度，可采用如图（1-6）所示电路，电阻20K与电位器RW2用来确定8脚的直流电压V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，输出频率越低，反之亦然。RW2可调节的频率范围为20HZ20~KHZ。V8还可以由7脚提供固定电位，此时输出频率f0仅有Ra、Rb及10脚电容决定，Vcc采用双对电源供电时，输出波形的直流电平为零，采用单对电源供电时，输出波形的直流电平为Vcc/2。两个100kΩ的电位器和两个10kΩ电阻所组成的电路，调整它们可使正弦波失真度减小到0.5%。在RA和RB不变的情况下，调整RW2可使电路振荡频率最大值与最小值之比达到100:1。在引脚8与引脚6之间直接加输入电压调节振荡频率，最高频率与最低频率之差可达1000:1。

3.7、实际线路分析

可在输出增加一块LF35双运放，作为波形放大与阻抗变换，根据所选择的电路元器件值，本电路的输出频率范围约10HZ～20KHZ；幅度调节范围：正弦波为0～12V，三角波为0～20V，方波为0～24V。若要得到更高的频率，还可改变三档电容的值。

图1-6

表 1-1 ISL8038管脚功能

管 脚 符 号 功 能

1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形调整端。通常SINADJ1开路或接直流电压，SINADJ2接电阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和减小失真。SINOUT 正弦波输出TRIOUT 三角波输出

4，5 DFADJ1，DFADJ2 输出信号重复频率和占空比（或波形不对称度）调节端。通常DFADJ1端接电阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改变阻值可调节频率和占空比。V+ 正电源 FMBIAS 调频工作的直流偏置电压FMIN 调频电压输入端SQOUT 方波输出 C 外接电容到V-端，用以调节输出信号的频率与占空比V-负电源端或地

13，14 NC 空脚

四、制作印刷电路板

首先，按图制作印刷电路板，注意不能有断线和短接，然后，对照原理图和印刷电路板的元件而进行元件的焊接。可根据自己的习惯并遵循合理的原则，将面板上的元器件安排好，尽量使连接线长度减少，变压器远离输出端。再通电源进行调试，调整分立元件振荡电路放大元件的工作点，使之处于放大状态，并满足振幅起振条件。仔细检查反馈条件，使之满足正反馈条件，从而满足相位起振条件。

制作完成后，应对整机进行调试。先测量电源支流电压，确保无误后，插上集成快，装好连接线。可以用示波器观察波形发出的相应变化，幅度的大小和频率可以通过示波器读出。

五、系统测试及误差分析

5.1、测试仪器

双踪示波器 YB4325(20MHz)、万用表。

5.2、测试数据

基本波形的频率测量结果

频率/KHz

正弦波 预置 0.01 0.02 2 20 50 100

实测 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193 方波 预置 0.01 0.02 2 20 50

实测 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038 三角波 预置 0.01 0.02 1 2 20 100

实测 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191 5.3、误差分析及改善措施

正弦波失真。调节R100K电位器RW4，可以将正弦波的失真减小到1%，若要求获得接近0.5%失真度的正弦波时，在6脚和11脚之间接两个100K电位器就可以了。

输出方波不对称，改变RW3阻值来调节频率与占空比，可获得占空比为50%的方波，电位器RW3与外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节RW3可使波形对称。

没有振荡。是10脚与11脚短接了，断开就可以了

产生波形失真，有可能是电容管脚太长引起信号干扰，把管脚剪短就可以解决此问题。也有可能是因为2030功率太大发热导致波形失真，加装上散热片就可以了。

5.4、调试结果分析

输出正弦波不失真频率。由于后级运放上升速率的限制，高频正弦波（f>70KHz）产生失真。输出可实现0.2V步进，峰-峰值扩展至0～26V。

图1-2

图 1−7

六、结论

通过本篇论文的设计，使我们对ICL8038的工作原理有了本质的理解，掌握了ICL8038的引脚功能、工作波形等内部构造及其工作原理。利用ICL8038制作出来的函数发生器具有线路简单，调试方便，功能完备。可输出正弦波、方波、三角波，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高。系统输出频率范围较宽且经济实用。

七、参考文献

【1】谢自美《电子线路设计.实验.测试（第三版）》武汉：华中科技大学出版社。2000年7月

【2】杨帮文《新型集成器件家用电路》北京：电子工业出版社，2002.8

【3】第二届全国大学生电子设计竞赛组委会。全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编。北京：北京理工大学出版社，1997.【4】李炎清《毕业论文写作与范例》厦门：厦门大学出版社。2006.10

【5】潭博学、苗江静《集成电路原理及应用》北京：电子工业出版社。2003.9 【6】陈梓城《家用电子电路设计与调试》北京：中国电力出版社。2006