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    函数信号发生器制作方法的

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    函数信号发生器制作方法的

    年第期青岛远洋船员学院学报文章编号一一一函数信号发生器制作方法的比较与分析马玉丽‘康丽女扩青岛远洋船员学院,山东青岛青岛大学,山东青岛提要本文介绍函数信号发生器的四种不同的设计方案,并对每种方案的利弊进行了陈述,给出了较具体的电路和芯片型号。不同应用场合可以根据需要来选择合适的方案。关键词函数信号发生器单片机直接数字式频率合成中图分类号文献标识码引言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。在现代电子学的各个领域,常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好,但器件成本和技术要求也大大提高,因此在满足工作要求的前提下,性价比高的发生器是我们的首选。函数信号发生器的实现方法用分立元件组成的函数发生器传统的信号发生器多应用此类方法。但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小,电路复杂和体积大等缺点。如图所示是传统函数信号发生器的两种常用的组成框图。本文以正弦式函数信号发生器为例来讲解一下应用分立元件组成的传统信号发生器的制作方法。正弦式函数信号发生器工作过程是正弦振荡器输出正弦波,经缓冲级隔离后,分为两路信号,一路送放大器输出正弦波,另一路作为方波形成器的触发信号。方波形成器通常是施密特触发器,它输出两路信号,一路送放大器,经放大后输出方波另一路作为积分器的输人信号。积分器将方波变换为三角波,经放大后输出。三种波形的输出由开关进行控制。图函数信号发生器的基本组成正弦振荡器大多都采用文氏桥式振荡器,其特点是频率稳定,易于调节,并且波形失真小和易于稳幅。文氏桥振荡器的典型电路如图所示。图文氏电桥振荡器一般取,,,,其振荡频率决定于式反馈网络的谐振频率,表达式为、揣通过调节,值即可调节输出正弦波的频率。方波形成电路通常是施密特触发器,典型电路如图所示。、为从缓冲器输出的正弦波,通收稿日期一一第一作者简介马玉丽,女,助教年第期青岛远洋船员学院学报过触发器使正弦波转变为方波信号。。图施密特触发器图积分器典型积分电路如图所示,、为施密特触发器输出的方波信号,通过积分电路得到二一俞‘。如果输人电是一恒定直、的电压值,实现频率微调和占空比调节。图所示电路是以为核心器件的三种输出波形的函数信号发生器设计实例,它的输出波形有三种,由波形设定端。,,控制,其编码如表所示。其中表示任意状态。为高电平,为低电平的输出频率由、端电压和主振荡器的外接电容器三者共同确定。一雾十﹁占日日流电压,则有分时间成正比。丽二。这时,输出电压与积利用专门的函数发生器集成芯片利用专门的函数发生器集成芯片能产生多种波形,达到较高的频率,外围电路简单且易于调试。早期的函数信号发生器芯片,如、、甩等,它们的功能较少,精度不高,频率上限只有,无法产生更高频率的信号,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。鉴于此,美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器芯片,它克服了上述芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片望尘莫及的。频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器芯片。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,都是优选的器件。的性能特点能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波方波、正弦波信号。频率范围从一,最高可达,各种波形的输出幅度均为一。占空比调节范围宽,占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是一。波形失真小,正弦波失真度小于,占空比调节时非线性度低于。用士双电源供电,允许有变化范围,电源电流为,典型功耗,工作温度范围为一℃。内设电压基准,可利用该电压设定如如丁石入‘‘特」」一」」」瞥瞥」」」一图应用电路。。波形形正弦波波方波波三角波波表波形编码基于单片机的数字化函数信号发生器基于单片机的数字化函数信号发生器具有线路相对简单,结构紧凑,价格低廉,频率稳定度高,抗干扰能力强,用途广泛等优点,并且能够对波形进行细微调整,改良波形,使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改,调整程序,即可完成功能升级。单片机的型号可以根据需要来具体选择,具体电路也可以有多种形式,本文以单片机为例来进行讲解。系统硬件接口电路设计公司的一系列中的单片机应用已很成熟,与以其为基核的其他位机都有极好的兼容性,应用十分方便。但是在本例中单片机的一个局限体现在中断数量太少。该信号发生器的硬件部分通过单片机控制数模转换芯年第期青岛远洋船员学院学报片输出不同的波形,再经过波形整形得到较为完美的波形,图所示为以和为核心的系统硬件电路。由于是电流输出型器件,所以在输出引脚和犯需要外接运放把电流转换为电压。图单片机与转换器接口本例中的函数信号发生器的主要技术指标如下①可以产生正弦波、方波和三角波三种波形,通过相应的按键进行波形的切换②共用一个按键实现一个三级变频③辐值连续可调一,由外接参考电压决定④位数码管动态显示辐值和频率系统软件设计方案及实现系统的主程序流程框图如图所示图主程序流程图初始化程序中包括定义波形标志位、频率标志位和显示标志位并赋初始值,开中断,设置定时器等。主程序主要通过扫描波形标志位来判断产生相应波形。波形标志位是通过个中断来改变。频率改变也是通过中断来改变变频标志位来完成的。基于单片机的函数信号发生器产生的种波形完全能够满足实验中的使用要求。采用的高性能数模转换芯片保证了输出波形的精度和稳定性。通过软件实现可以输出更多的基本波形如梯形波、三角波、反向锯齿波等,具有实际的使用价值。利用专用直接数字合成芯片的函数发生器利用芯片能产生任意波形并达到很高的频率。

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