51单片机多功能信号发生器设计+PCB图+实物图(5)
方案三：一般在电子竞技中广泛采用，毕竟它各项性能指标都不错，也可与单片机联调实现可控信号的输出，但与本论文牵涉不是很紧密，本论文采用单片机编程出信号波形，不是用单片机控制MAX038输出哪种波形。
方案四：其本质上与方案一相同，先矩形波其次三角波再正弦波。与方案一相比，只是输出矩形波更加专业了，它内部也是运放组成的电压比较电路。这比起第一种方案实现矩形波的效果更好，但从学习角度，不如第一种方案设计的电路面广。
方案五：性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少，输出频率稳定性高，频率输出线形度好、波形规范，频率变换时间较短，相位噪声较小等优点。
方案吹冰：虽各项指标都非常好，所需的外围电路也非常少，但是成本较高，而且不符合本文研究的重点。。
首先明确本论文的宗旨：通过一些常用电路的训练实践，掌握设计电路最基本的方法，与此同时了解常见的元器件并合理地使用；此外，本文的题目是单片机控制的信号发生器，这使得本文立意须与单片机保持一致，因为选用第一和第五种方案。另外，在做实物是要考虑到在满足工作要求的前提下保证仪器的性价比。从上面的分析可以看出，所有方案都能达到设计基本要求，但不同方案间电路复杂程度不同，产生信号的效果有较大差异。虽然如方案二、方案三、方案吹冰虽然能达到很好的要求，但性价比欠佳。所以决定采用方案一和方案五的设计方法。它不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精度的准确性得以保证，而且组成它的元器件都是常用的元器件，容易得到，性价比高。
2.3 系统结构框图
2.3.1 由分立元件实现的结构框图
从先产生正弦波还是最后产生正弦波总体上有两种方法，一种是文氏桥电路，直接起振正弦波，另一种是比较器电路先比较形成矩形波再形成正弦波。不过从生成正弦波的效果来看，文氏桥电路效果较好，但起振不易而且频率调节非常窄。现来具体阐述两种电路。
（1） 三角波变正弦波
图 2 三角波变正弦波框图
第一个是比较器电路用以产生矩形波。因为我们知道运放输出不是高电平就是低电平，姑且称之为“二轨”特性，因为只要微笑的偏差输出归为限幅值。为了让其自动的在高低电平间转换，须在电路中引入正反馈。因为要实现输出高低电平状态按时间交替变换形成矩形波，还要引入之后环节，具体的电路在下文硬件设计中详细讲述。
第二个是积分器通过积分环节线性地增加幅值，用以产生所需的三角波。这个电路是三个电路中最简单的，用一个运放产生积分器即可。
第三个是把三角波变换成正弦波的电路。总共有两种方法，一是滤波法，就是滤剩下基波。方法是通过一个低通滤波器，使之通带截止频率大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率，这样就能把正弦波滤除来。不过三角波最高频率不能太高，其最高频率不能超过其最低频率的三倍，否则只能用折线法来实现变换[1] 。第二种方法就是折线法，其原理是基于三角波和正弦波的差异来分段实现的，把三角波衰减并无线逼近正弦波。在单片机部分也会讲到一个周期内取256个点，是同样的道理。
（2） 正弦波变三角波
图 3 三角波变正弦波框图
第二种方法是先产生正弦波，在下文的电路设计出将会发现无论是用滤波法还是折线法，波形效果都不太理想，有点像三角波。因此换一思路，送RC振荡来产生正弦波，行业上称之为“文氏桥”。它的原理是靠引入正反馈来文持振荡，靠选频网络来确定振荡的频率，靠运放放大倍数来起振，靠稳幅环节来输出稳定电压。后面生成矩形波和三角波就差不太多了，输入一个比较器就可以生成矩形波，再输入以及积分器就可以生成三角波。
上一篇：LED驱动电路设计仿真+文献综述