基于AT89C51的函数信号发生器设计.doc

基于AT89C51的函数信号发生器设计 设计团队： 指导老师： 2011-11-13 目录 1、概述 3 2、技术性能指标 3 2.1、设计内容及技术要求 3 3、方案的选择 3 3.1、方案一 4 3.2、方案二 6 3.3、方案三 6 4、单元电路设计 6 4.1、正弦波产生电路 6 4.2、方波产生电路 8 4.3、矩形波产生锯齿波电路 9 5、总电路图 10 6、波形仿真结果 10 6.1正弦波仿真结果 10 6.2矩形波仿真结果 11 6.3锯齿波仿真结果 12 7、 PCB版制作与调试 13 8、元件清单 14 结 论 15 总结与体会 15 参 考 文 献 16 函数信号发生器 1、 概述 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。技术性能指标。方波和三角波发生器的工作原理： A1构成迟滞比较器 同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： ⑴ 当 Vp＞0时，A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0时，A1输出为负即VO1 =-Vz。 A2构成反相积分器 VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1=-Vz，线性增加。 当： 时，可得： ⑵ 当VO2上升到使Vp略高于0V时，A1的输出翻转到VO1=+Vz。 同样： 时 当VO2下降到使Vp略低于0时，VO1 =-Vz 。这样不断的重复，就可以得到方波VO1和三角波VO2。其输出波形如图2-6所示。输出方波的幅值由稳压管DZ决定，被限制在稳压值±Vz之间。 电路的振荡频率： ⑶ 方波幅值： =± ⑷ 三角波幅值： = ⑸ 调节 可改变振荡频率， 但三角波的幅值也随之而变化。 图2 方波和正弦波波形图 3.2、方案二 图3 信号发生器方框图 用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用电压比较器产生方波，再经积分电路产生三角波，电路框图如图二。此电路结构简单，且有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生同步的三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波的输出幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。而且方波占空比[2]和锯齿波幅度改变会同时引起其它波形的变化。 3.3、方案三 在方案二的基础上，我们添加方波产生电路作为锯齿波产生的信号源，解决了课程设计中提出的对锯齿波和矩形波调节而互不影响的要求 4、单元电路设计 4.1、正弦波产生电路 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。　　常用LC振荡电路[3]产生的正弦波频率较高，若要产生频率较低的正弦振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但元件体积大、笨重、安装不便，而且制造困难、成本高。因此，200kHz以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。常用的RC振荡电路有相移式和桥式两种。　　(1) RC移相式振荡器，具有电路简单，经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、