模拟电子课程设计--波形信号发生器

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1、 模拟与数字电子技术课程设计报告 设计课题：波形信号发生器 专业班级：电子信息工程 1002 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 题目：信号发生器 摘要 信号发生器又称为波形发生器，是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和 电工电子实验室中经常使用的电子仪器之一。信号发生器可以有多种实现方法，而频率 越高产生波形越多的信号发生器越好，可以从信号发生器的制作条件及使用领域方面考 虑其实现方法数字系统中需要的特殊信号，如方波、三角波等，例如在通信、广播、电 视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频） 、视频 信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业

2、、农业 、生物医学 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。波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随 着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计 的正是多种波形发生器。 关键词：正弦波；方波；三角波；低频信号源 引言：信号发生器是科研、教学、制造业中一种最常用的通用仪器，输出波形一般 固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波，不能实现有时在实验或工程应用中需要的特殊 信号给用户使用带来不便。虽然目前市场上的高性能的任意信号发生器已经出现，但是 价格昂贵，对于一般机电控制的用户而言频带不需要很

3、宽。所以一种既能满足一定频率 和波形性能要求又价格低廉的超低频任意信号发生器就成为了一种需求。本课题提出一 种既能满足使用要求又价格低廉的原理样机设计方案，并对原理样机的性能提出了改进 方案。 1 设计任务与要求 （1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能； （2）正弦波幅值10V，方波幅值10V； （3）三角波峰-峰值 20V，各种输出波形幅值在一定范围内可调； （4）输出波形工作频率范围为 100HZ10KHZ，且连续可调。 2 方案设计与论证 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

4、、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： 经过思考和讨论，信号发生器主要应用运算放大器组成的滞回比较器积分器和带通 滤波器来产生各种信号。这种方法调试方便，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。 图 1. 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图 文氏电桥正弦波文氏电桥正弦波 发生器发生器 电压比较器产生方波电压比较器产生方波 积分电路产生三角积分电路产生三角 幅度控制幅度控制 频率控制频率控制 RC 正弦波振荡电路、 电压比较器