多波信号发生器报告

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1、多波信号发生器1•总体设计框图:2.各模块方案选择及论证：1)控制模块：方案一：采用AT89C51单片机作为系统控制器。本设计中单片机需要对采样信号进行处理，还要控制信号输出以及频率、幅值的显示、51系列单片机可以很容的实现以上功能。。方案二：可编程逻辑器件CPLDCPLD可实现各种复杂的逻辑功能，体积小，性能高，但价格较高,STC89C52体积小，性能高，价格便宜，以扩张，结构简单，最终选择STC89C51o2)信号发生模块：方案一：采用单片集成芯片MAX038来设计函数信号发生器。该信号芯片的主要

2、技术指标：频率范围：0.1Hz〜20MHz输出信号幅度：2V(p-p)输出波形：正弦波、三角波和矩形波占空比调节范围：方波占空比可在10%〜90%范围内调节MAX038精度高且频率调节方便，并且能够产生多种波形，是性价比较高的信号发生芯片。MAX038芯片具体介绍如下：MAX038的工作频率范围为0.lHz~20MHz,引脚图如图8所示：REF1■2GND叵ao[TAl[7MAX038COSC5GND6DADJRFADJ叵GND叵IINioOUTGMDVtDGNDSYNCPDPDOGND图8MAX03

3、8引脚图MAX038使用±5V的电源。输出幅度为2Vp-p,输出阻抗典型值为0.IQ,可直接驱动100Q的负载。输出的波形由地址AO、Al的输入数据进行选择：A1为1、A0任意，输出波形为正弦波；AO、A1均为0时，输出波形为方波；A1为0、A0为1时，输出波形为三角波。振荡频率由Cose引脚的电容量和Iin引脚的电流决定。在Fadj引脚接地时，Iin引脚的电流变化范围为2.5〜750AA；而Fadj引脚通过一个12kQ电阻接地时,其电流的变化范围为1.25~400Mo当Iin引脚的电流在10〜400

4、AA范围变化时，电路可以获得最佳的工作性能。其实当Fadj引脚的电压在土2.4V范围变化时，振荡频率还可以有±70%的变化，据此可以对振荡频率进行精确的调整。输出频率与外接振荡电容器C0SC的容量.参考电流IIN及频率调节电压VFADJ有关。当VFADJ二0V时，输出振荡频率由下式决定:F0(MHZ)=IIN(uA)4-CF(PF)式中IIN为当前输入到IIN引脚的电流(2uAWIINW750uA),IIN可由电流源IIN或电压源VIN与电阻RIN串联来驱动(在REF和IIN之间接一个电阻就可产生II

5、N)o使用电压源与电阻串联的振荡器振荡频率按F0(MHz)二Vin/[Rin*Cf(pF)]计算。推荐的参考电流IIN范围：10uA到400uAoCF二外接振荡电容器COSC的容量(lOpfWCOSCWIOuf)根据这一特性，我们在REF与INN之间串接了一个100K的可调电阻和一个6.8K的精密电阻，以达到MAX038最好的工作状态,实现频率精密调节的目的。MAX038是产生信号的核心电路，其他均为控制辅助电路。方案二：原理方框图设计电路图如下:原理描述：555定时器接成多谐振荡形式，c2为定时电容

6、，C2的充电回路是RV1R2RV2C2；C2的放电回路是C2RV1R2IC的7脚（放电管），由于RV1、RV2为可调电阻，因此充放电时间常数可调，同时频率在一定的范围内可调，当充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波；当充电时间常数与放电时间常数不相等时，由IC的3脚输出的是矩形波。IC的3脚输出的方波经过R5与C5组成的积分电路时，此时会对C5进行充放电，输出三角波。三角波经过二级低通滤波器，滤除高次谐波，产生正弦波。发光二极管VD用作电源指示。最终方案：由于方案二整体不

7、稳定，且要达到题目要求的指标比较困难，进行综合比较，我们选择方案一A：波形选择：用单片机对MAX038的AO、A1口进行设置，实现波形的选择，设置方法如下表所示：A0A1波形X1正弦波00矩形波10三角波当AO、Al口同时为低电平时输出矩形波；当A0为高电平，A1为低电平时输出三角波；当A1为高电平，A0为任意状态时输出正弦波。B：输出信号的电压峰值步进可调通过单片机对比例运放电路中程控电阻的控制实现对幅度的调节，可使其在0〜5V内以0.1V步进可调。3）放大模块：方案一：采用搭建的简单放大电路进行信

8、号的一级放大。方案二：采用简单集成芯片LM358,进行放大，外电路简单。本次反大部分电路图如下所示:CapSemi3O.OOluf+5vR4iodicR2100kR1100k2481lm358•PortR3>100k4）采样模块：对输出的放大信号进行采样，采样信号输入到单片机,进行幅值、频率计量。+5v5）键盘模块：本系统采用51单片机作为显示和键盘的接口，显示器为八个七段LED显示器，键盘安排如下：正弦波、方波、三角波输出选择的切换功能键一个，输出频率