波形发生器的设计与制作

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1、明达职业技术学院实训(实践)报告2010－2011学年第二学期信息工程系　电子信息工程技术　专业班级09电信（一）班学号　　　　　课题名称波形发生器的设计与制作学生姓名　　苏欣　　　　　指导教师　　　王青2011-6-249波形发生器的设计与制作【摘要】本课题采用模拟电子技术，由555定时器和分立元件构成振荡电路和整形电路，产生三种波形。波形发生器是用来产生一种或多种特定波形的装置，这些波形通常有正弦波、方波、三角波、锯齿波，等等。以前，人们常用模拟电路来产生这种波形，其缺点是电路结构复杂，所产生的波形种类有限。随着单片机技术的发展，采用单片机电路产生各种波形的方法已变的越来越普

2、遍。虽然，可能产生的波形会呈微小的阶梯状，但是，只要设计得当，这一问题可以得到一定的解决。本设计使用的是555_virtual构成的发生器,可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变 本设计制作的波形发生器，可以输出多种标准波形，如方波、正弦波、三角波、锯齿波等【关键词】多谐振荡器555定时器比较器电阻电容引言　波形发生器是一种常用的信号源，广泛用于科学研究、生产实践和教学实践等领域。如设计和测试、汽车制造、生物医药、传感器仿真、制造模型等。　　传统的信号发生器采用模拟电子技术，由分立元件构成振荡电路和整形电路，产生各种波形。它在电子信息、通信

3、、工业等领域曾发挥了很大的作用。但是采用这种技术的波形发生器电路结构复杂、体积庞大、稳定度和准确度较差，而且仅能产生正弦波、方波、三角波等几种简单波形，难以产生较为复杂的波形信号。随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D/A，就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器分辨率较低，频率切换速度较慢。　　从2007年2月到2007年4月，在系统研究国内外波形发生器的基础上提出了基于Matlab和FPGA技术的波形发生器，在

4、FPGA内开辟高速存储器ROM做查询表，通过Matlab获得波形数据存入ROM中，波形数据不断地，有序地从ROM中送到高速D/A转换器对存储器的波形数据进行转换。因此只要改变FPGA中查找表数据就可以产生任意波形，因此该研究方法可以产生任意波形。　　随着我国四个现代化和经济发展，我国在科技和生产各领域都取得了飞速的发展和进步，同时这也对相应的测试仪器和测试手段提出了更高的要求，而波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此在国内发展波形发生器具有重大意义和实际价值。例如，它能模拟编码雷达信号、潜水艇特征信号、磁盘数据信号、机械振动瞬变过程、电视信号以及神经脉冲之类的波形，也能重

5、演由数字示波器捕获的波形等。9当然在电子电路及电子设备中一般都需要一组或几组搞完了定性的直流电源供电，直流电源的作用之一是为各级电路中的三极管提供合适的偏置，其次是作为整个电子电路的能源。干电池、畜电池把化学能转化为电能，应该说是一种高质量的电源，但他们的成本高，使用不方便。所以这里主要用传统的方法把电网电压的单向交流电（200V,50HZ），通过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换为12V直流电源，实现直流电源的性能指标及对多波形信号发生器电路的驱动。一、总体方案的设计与选择1.1、方案（一）的基本基本构想和原理：1、电路基本构想与组成：在电路中，运放A1组成是比较器，

6、A2是起反向积分的作用的按反相积分器，同时A1与A2共同组成了正反馈回路，形成自激振荡。由A1输出正负对称的方波，输出电压经过R9与R10的分压后输入A2的反相端，经A2进行计分运算后，输出三角波；输出的三角波，再经过R7、C2和R8、C3两次积分后输出正弦波。在电路中的不同的点取输出由此组成了可以同时产生正弦波、方波和三角波的电路。在次电路中使用LM324集成运放、电阻、电容以及稳压管来构成基本的电路。基本思路框图-(1)如下：三角波方波正弦波R7、C2和R8、C3滤波电路A1反相比较器A2反相积分器图--（1）整体电路草图如图--（2）所示9图--（2）1.2、方案（二）的基

7、本构想与电路原理：1.电路基本原理（设计思路）用555组成多谐振荡器产生方波信号，以方波作为输入信号进入积分电路输出生成三角波，再由三角波作为下一个积分电路的输入信号，积分电路输出生成正弦波。其原理框图如下：方波三角波积分电路积分电路正弦波555多谐振荡方波产生电路二、方案的选择及原理说明：经过对比发现，方案一比方案二简单，所用元器件较少，因此选择方案一进行实验。1、555定时器原理1）、555定时器内部结构555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施