函数信号发生器课程设计说明书

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1、 第 1 页 1 1 前言前言 函数信号发生器的应用非常广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分通用和专用 两大类，专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、 脉冲编码信号发生器等。这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。其次，信号 发生器按输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器和任意 波发生器等。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

2、形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提 高。本次设计中用到了多块集成芯片包括：NE555、OPA2228、74HC161 函数发生器是现代电子系统的重要组成部分，是决定电子系统性能的关键设备之一。随 着现代通信技术的发展，系统对频率合成器提出了越来越高的要求。低相位噪声、高频 谱纯度、高捷变速率和高频率分辨率的频率合成器已经成为频率合成技术发展的主要趋 势。本次设计是通过分立元件的方法实现方波、三角波、正弦波的产生用户可分别调节 该函数发生器产生的正弦波、矩形波、三角波等波形的频率和波幅，该函数发生器应具 有一定的带负载能力，发生器能测量仪器产生的波形的频率，用五位十进制数字显示。

3、 本次设计采用分立元件的方法实现各个波形的产生，这样对于所产生的波形的高频 率部分和各个电子元件的工作频率就存在选取的问题，而且所输出的函数信号还要求具 备一定的带载能力；对于本次的设计采用的方法是分离元件法 将方波产生电路、三角波产生电路、正弦波产生电路三个模块有序搭建，将所产生 的波形通过示波器显示出来，这样可以方便用户对所产生的波形进行观察，对于所产生 的波形的频率部分则是采用 5 个共阴极的 7 段数码管来显示的，这样用户可以方便读取 波形的频率值；本次设计最终达到预期的要求和条件，能够实现对所产生的波形进行频 率和幅度的调节，并且本次的函数信号发生器所产生的函数信号也到达了要求所规定

4、的 带负载能力；通过分立元件法实现函数信号的产生使得电路的模块化程度更高，更高的 减少了各个信号发生模块相互间的干扰，这样电路的应用性和可移植性更强。 第 2 页 2 2 总体方案设计总体方案设计 方案一：通过 NE555 产生占空比、幅度可调时钟脉冲信号，通过高速集成运算放大 器构成减法电路将脉冲信号转变成方波信号，然后将方波信号通过高精度集成运算放大 器构成的积分电路将方波信号转变为三角波信号，最后将三角波信号通过差分放大电路 变换为正弦信号，从而实现各个波形的转换。通过 74HC161 构成异步 10 进制计数器、 74LS48 编码器和 7 段共阴极数码管构成频率显示模块。 图 2.1 方案一 方案二：通过 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器产生频率、幅度可调的正弦波信号； 通过 NE555 产生占空比、幅度可调时钟脉冲信号，通过高速集成运算放大器构成减法电 路将脉冲信号转变成方波信号，然后将方波信号通过高精度集成运算放大器构成的积分 电路将方波信号转变为三角波信号。频率采集分为两部分，先将 RC 串并联网络振荡器 产生频率、幅度可调的正弦波信号通过电压比较器转换为方