函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)11通信2班小組成員：吳金海（12）明友（32）逢發(fā)（8）冠杰（5）一、設(shè)計(jì)任務(wù)書：1、基本要求(1)能輸出頻次f=1Hz10kHz并連續(xù)可調(diào)的正弦波，三角波和方波。正弦波：Vp-p1V三角波：Vp-p=8V方波：Vp-p24V(2)能輸出頻次f=1Hz10kHz并連續(xù)可調(diào)的鋸齒波和矩形波。鋸齒波：Vp-p=8V,負(fù)斜率連續(xù)可調(diào)。矩形波：Vp-p24V,占空比為50%90%并連續(xù)可調(diào)。2、擴(kuò)展功能(1)增加其余輸出波形產(chǎn)生電路，如階梯波等；(2)可經(jīng)過鍵盤設(shè)定信號(hào)輸出頻次，并加入頻次顯示電路；(3)能夠依照用戶設(shè)計(jì)需求產(chǎn)生隨意波形。二、方案比較及考證1、方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)

2、生器設(shè)計(jì)1）函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等電壓波形的電路或儀器。2）依照產(chǎn)生波形的先后，電路組成序次有所不相同。下面為先產(chǎn)生方波-三角波，再將三角波變換成正弦波的方案。2、鑒于單片集成函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)（1）單片集成電路函數(shù)發(fā)生器ICL8038ICL8038模擬集成函數(shù)發(fā)生器是美國英特西爾企業(yè)的產(chǎn)品，國產(chǎn)型號(hào)為5G8038。ICL8038擁有頻次圍寬、頻次牢固度高、外面電路簡單等特點(diǎn)，它能夠產(chǎn)生0.001300KHZ高質(zhì)量的正弦波、矩形波（或方波、窄脈沖）、三角波（或鋸齒波）等函數(shù)波形。其余，經(jīng)過外面電壓控制，利用ICL8038還能夠?qū)崿F(xiàn)FM調(diào)制和掃頻輸出。（2）單片集成電路

3、高頻函數(shù)發(fā)生器MAX038MAX038性能特點(diǎn)1）能雅致地產(chǎn)生三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波和脈沖波。2）頻次圍從0.1Hz20MHz，最高可達(dá)40MHz。3）各樣波形的輸出電壓峰峰值均為2V，擁有輸出過載/短路保護(hù)。4）占空比調(diào)治圍寬，占空比和頻次均可獨(dú)自調(diào)治，二者互不影響，占空比最大調(diào)治圍是1090。5）波形失真小，正弦波失真度小于0.75，占空比調(diào)治時(shí)非線性度低于2。6）設(shè)2.5V電壓基準(zhǔn)，可利用該電壓設(shè)定FADJ、DADJ的電壓值，實(shí)現(xiàn)頻次微調(diào)解占空比調(diào)治。3、鑒于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)該方案的主要思路是：在程序中起初成立待輸出波形一個(gè)周期的樣本表（數(shù)字化表示波形形狀），在

4、需要輸出該波形時(shí)將其樣本表數(shù)據(jù)依次讀出來，經(jīng)過數(shù)模變換（或控制PWM波輸出）、濾波等辦理后，輸出該波形信號(hào)。該方案優(yōu)點(diǎn)是輸出信號(hào)的頻次牢固，抗擾亂能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)隨意波形的信號(hào)簡單，可經(jīng)過外置按鍵或鍵盤來設(shè)定所需產(chǎn)生信號(hào)源的種類和頻次，還能夠夠經(jīng)過顯示器顯示波形的有關(guān)信息。不足之處是由于單片機(jī)的數(shù)據(jù)辦理速度有限，很難獲得較高的頻次。按鍵控制模DAC0832模塊塊AVR工作指示運(yùn)放波形輸出4、鑒于DDS的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)直接數(shù)字頻次合成（DirectDigitalFrequencySynthesizer簡稱DDFS或DDS）DDS的工作原理能夠描繪為：一個(gè)給定頻次的數(shù)字化波形能被以更高頻次的累加相位

5、方式合成。相位累加器用來實(shí)現(xiàn)這種過程，不相同的頻次對(duì)應(yīng)于不相同的相位累加步進(jìn)量。在參照時(shí)鐘的推動(dòng)下，相位累加器經(jīng)過對(duì)儲(chǔ)藏器中波形查找表的尋址，獲得輸出頻次的失散化振幅值；經(jīng)過D/A變換后獲得連續(xù)的量化振幅值；再經(jīng)過低通濾波器獲得所需頻次的模擬信號(hào)。經(jīng)過以上四種方案的比較及考證，我們決定采用第一種方案：方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)。三、單元電路設(shè)計(jì)1、方波-三角波產(chǎn)生電路1）方波的幅度比電源電壓+Vcc略小。2）調(diào)治電位器RP1，可調(diào)治三角波的幅度，但會(huì)影響其頻次；三角波的幅度小于+VCC。3）調(diào)治電位器RP2，可調(diào)治方波和三角波的頻次，但不會(huì)影響其幅度。若要求輸出頻次圍較寬，可取不相同的

6、C2改變頻次的圍，再用RP2實(shí)現(xiàn)頻次微調(diào)。2、三角波-正弦波變換電路1）以下列圖為擁有恒流源的單端輸入-單端輸出差分放大器。差分放大器工作點(diǎn)牢固，輸入阻抗高，對(duì)晶體管的零點(diǎn)漂移、電源顛簸、溫度變化等共模信號(hào)的影響擁有很強(qiáng)的控制能力。+12Vvo2RC1RC6*C2F10k10k0.1C5vo3C3C4RE2470F470F470F100T1T2RB2RPRP6.8k3447kRB1100R*6.8kT3T48kRE3BG319RE42）依照其傳輸特點(diǎn)曲線，當(dāng)輸入電壓按三角波規(guī)律變化時(shí)，差分對(duì)管的集電極電流近似為正弦波。由于vC2=VCC-iC2RC2，若VCC和RC2恒定，則vC2亦近似為正弦

7、波。（3）為使輸出波形更湊近正弦波，可采用的舉措有：1）傳輸特點(diǎn)曲線盡可能對(duì)稱，線性區(qū)盡可能窄；(RP4調(diào)治電路的對(duì)稱性，RE2用來減少線性區(qū)。其余，電路要盡可能對(duì)稱，T1與T2、T3與T4的特點(diǎn)應(yīng)相同。)2）三角波的幅度Vm應(yīng)湊近差分對(duì)管的截止電壓值。(RP3調(diào)節(jié)三角波的幅度)四、系統(tǒng)測試方法及結(jié)果1、方波-三角波發(fā)生電路的仿真2、三角波-正弦波變換電路的仿真五、總結(jié)為期一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這一星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過程中我感想頗深。使我對(duì)抽象的理論有了詳細(xì)的認(rèn)識(shí)。通過此次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的辨別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；認(rèn)識(shí)了電路的連結(jié)、焊接方法；以及怎樣提高電路的性能等等。其次，此次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更為默契，意會(huì)了在接好電路后測試出波形的那種歡樂。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們碰到了很多的問題。比方：波形失真，甚至不出波形這樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問題一一解決，那種心情別提有多快樂啊。實(shí)驗(yàn)中裸露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài)，老師們不勝其煩地為我們調(diào)整波形，解說知識(shí)點(diǎn)，實(shí)在令我感人。還有就是在實(shí)驗(yàn)中，很多同學(xué)被電烙鐵燙傷了，這不得不讓我想起安全問題，所