低频函数信号发生器

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1、电子系统综合设计——低频函数信号发生器蔡忠法浙江大学电工电子基础中心学而时習之，不亦悦乎？——孔子《论语》道可道非常道。——老子《道德经》教学安排：第一阶段（前4天）：玉泉教4-404上午上课（8:30-11:30）；第4天：课堂测试。第三阶段（后4天）：东3实验室209、211上午8:00发车（玉泉后校门内）；下午5:00发车。第7天（8月23日）上午:领电路板，借电烙铁第7-10天焊接，实验调试第10天交课程报告和总结报告第二阶段（中间2天）：玉泉数字频率计VHDL设计，交实验报告和预设计报告教学内容：第11章电子设计基础知识实验12.2低频函数信号发生器的设计实验12.3低频数字频率计

2、的设计成绩评定：平时和测试成绩20分预设计和频率计VHDL20分实验结果40分实验报告和课程总结20分课件下载地址ftp:10.71.21.98:8021匿名登陆目录：/5-课程资料下载/蔡忠法预设计报告上传地址ftp:同上匿名登陆目录：/0-incoming/upto蔡忠法要求：文件名统一“学号姓名文档说明”电子系统设计概论常用电子系统：测控系统：航天飞机的飞行控制系统、工业生产控制系统测量系统：电能质量监测系统、多路数据采集系统、各种电量和非电量的测量仪器通信系统：数字通信系统、MODEM家电系统：调频收音机、VCD、照相机汽车电子：汽车防盗器、电动汽车电子系统组成框图：核心完成一个特定

3、功能的完整的电子装置称为电子系统。电子系统设计基本方法：系统元器件功能模块功能模块功能模块功能模块……单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路…………子系统子系统…电子系统设计过程：方案论证总体设计软硬件设计组装调试产品定型确定系统功能：“做什么？”确定性能指标：“做到什么程度？”确定组成方案：“怎么做？”系统软硬件划分系统功能划分及子系统框图选择硬件类型：通用IC、PLD、MCU、DSP、ASIC、SOC设计单元电路，确定元器件设计程序流程，编写源程序制作印刷板（或画出电路图）装配调试测试系统指标写出产品技术报告和说明书总结设计报告组装正式样机衰减器开关频率档级函数

4、选择函数/计数直流偏置占空比频率调节频率显示窗口幅度调节压控振荡输入同步信号输出信号输出端频率计数输入设计任务1.同时输出三种波形：方波、三角波、正弦波一、设计内容：设计一个低频函数信号发生器二、性能与技术指标2.频率范围：10Hz～10kHz3.频率稳定度:4.频率控制方式：(1)通过改变RC时间常数控制频率（手控方式）；设计任务书：(2)通过改变控制电压V1实现压控频率（即VCF），常用于自控方式。即:（V1=1～10V）为确保良好的控制特性，可分三段控制：①10Hz～100Hz②100Hz～1kHz③1kHz～10kHz5.波形精度：(1)方波：上升沿和下降沿时间均应小于2µs(2)三

5、角波：线性度(3)正弦波：谐波失真度（V1为基波有效值，Vi为各次谐波有效值)trtf0.1Vom0.9VomVomVom6.输出方式：(1)作电压源输出时，要求：①输出电压幅度连续可调，最大输出电压（峰峰值）不小于20V；(2)作电流源输出时，要求：①输出电流连续可调，最大输出电流（峰峰值）不小于200mA；②当RL=100Ω～1kΩ时，输出电压相对变化率(即要求Ro<1.1Ω);7.具有输出过载保护功能当因RL过小而使Iopp>400mA时，输出晶体管自动限流，以免进一步损坏电路元器件。8.采用数字频率显示方式。②当RL=0～90Ω时，输出电流相对变化率(即要求Ro>9kΩ)。(3)作

6、功率输出时，要求最大输出功率Pomax≥1W（RL=50Ω时）。低频函数信号发生器的设计一、总体方案讨论振荡部分输出电路输出频率调节幅度调节频率指示幅度指示函数信号发生器的原理框图信号产生部分的多种实现方案模拟电路实现方案数字电路实现方案模数结合的实现方案数字电路的实现方案，一般可事先在存储器里存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复。这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的时序处理等。其信号频率的高低，是通过改变D/A转换器输入数字量的速率来实现的。这种方案在信号频率较低时，具有较好的波形质量。随着信号频率的提高，需要提高数字量输入

7、的速率，或减少波形点数。波形点数的减少，将直接影响函数信号波形的质量，而数字量输入速率的提高也是有限的。因此，该方案比较适合低频信号，而较难产生高频信号（如>1MHz）。模数结合的实现方案，一般是用模拟电路产生函数信号波形，而用数字方式改变信号的频率和幅度。如采用D/A转换器与压控电路改变信号的频率，用数控放大器或数控衰减器改变信号的幅度等，是一种常见的电路方式。模拟电路的实现方案，是指全部采用模拟电路的方式