基于振荡器构成的函数信号发生器的设计

基于振荡器构成的函数信号发生器的设计

基于振荡器构成的函数信号发生器的设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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基于振荡器构成的函数信号发生器的设计

               基于振荡器构成的函数信号发生器的设计
波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。波形产生电路的关键部分是振荡器,而设计振荡器电路的关键是选择有源器件,确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。具体设计可有以下思路:
(1)正弦波振荡器产生正弦波输出,正弦波信号通过变换电路得到方波输出(例如用施密特触发器),用积分电路将方波变换成三角波或锯齿波输出;
(2)利用振荡器产生方波输出,用积分电路将方波换成三角波输出,用折线近似法将三角波变换成正弦波输出;
(3)用振荡器产生方波信号输出,方波经滤波电路得正弦波输出,方波经积分电路可得三角波输出;
以上三种都为开环电路,结构简单,产生的正弦波和方波的波形失真较小。但是对于三角波的产生则有一定的麻烦,因为题目要求有倍数很高的频率覆盖系数,然而对于积分器的输入输出关系为:
 
显然对于10倍的频率变化会有积分时间dt的10倍变化从而导致输出电压振幅的10倍变化。而这是电路所不希望的,幅度稳定性难以达到要求。而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调,显然这对本课题不适用。
 
3.2 方案二:单片机控制的信号发生器
电源:AT89C51单片机需要5V直流稳压电源。为了使电路性能更好,可以在DAC0832的V+ 和GND上跨接一个0.1F的瓷片电容,进行滤波消噪。
D/A转换电路: 采用芯片U2(DAC0832),将单片机输出的数字信号转变为模拟信号,经74LS245放大输出,将示波器的一个通道接到OUT端即可看到发出的相应波形。
其原理图如下图所示:

 

该装置采用键盘操作控制输出方波、正弦波、三角波,可用键盘方便地控制频率和幅值的变化,并将幅值和频率用6位十进制数通过LED数码显示出来。目前用集成电路组成的函数信号发生器,大都需手动进行波形切换,一般可靠性较差,准确度较低,难以满足科研和高精度实验的需要。现用单片机和支持软件及其外设电路构成的智能函数信号发生器,采用编程的方法来实现方波、三角波、锯齿波、正弦波和脉冲信号等波形。将产生不同波形的程序用子程序的形式编写,在需要某种波形时再调用相应子程序,经数模转换、运算放大器处理后,作为该信号源输出。这种信号源的频率改变十分方便,而且线路简单,调试和修理简捷,功能强大,性价比高,根据波形的不同要求只要改变程序、而不需要花费大量时间改装电路就可以产生较复杂信号。并可通过外置按键或键盘来设定需要产生信号源的种类和频率,还可接入显示部件,显示出波形的相关信息。如在外设电路加上真有较值转换电路和利用软件实现放大器零点校准和增益校准、数字滤波,波形的准确度将有一个飞跃的提高。
芯片的选择主要从两方面考虑:其一是目标系统需要那些资源,其二是根据成本的控制选择价格最低的产品,即所谓“性价比”,从本课题的设计任务看来用此方案设计软件和硬件有些繁琐,因此方案二不是最佳。
 

  • 关键词 振荡器 构成 函数 信号发生器
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