方波发生器：电子爱好者的神器！

方波发生器：电子爱好者的神器！

引用

CSDN

等

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来源

1.

https://blog.csdn.net/2201_75940997/article/details/138309951

2.

https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/136467295

3.

https://blog.csdn.net/yybyybds/article/details/139890234

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https://blog.csdn.net/weixin_64090921/article/details/139096598

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https://wenku.csdn.net/column/2svi7n518k

6.

https://blog.csdn.net/m0_74712453/article/details/137653604

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https://blog.csdn.net/black_sneak/article/details/136838889

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https://blog.csdn.net/2301_79745346/article/details/137106843

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https://www.elecfans.com/d/3985492.html

10.

https://oshwhub.com/drzad1024/dds-mu-kuai-ad9850

11.

https://www.cnblogs.com/FBsharl/p/18425276

在电子爱好者的世界里，方波发生器无疑是一件神器。它不仅能产生稳定的方波信号，还能用于控制时钟信号、模拟乐器声音等多种场景。今天，我们就来一起探索这个神奇的电子元件。

方波发生器是一种能够自主产生周期性方波信号的电子设备。方波信号是一种特殊的非正弦波形，其波形在固定的最小值和最大值之间以规则的频率交替变化，类似于矩形波，但通常方波特指其上升沿和下降沿均为垂直的波形。方波发生器广泛应用于电子测量、通信、科研、教育等多个领域，是电子工程师和科研人员常用的测试工具之一。

方波发生器的工作原理可以概括为通过电路中的振荡、比较和反馈机制，产生稳定的周期性方波信号。具体来说，其工作原理包括以下几个关键步骤：

1. 振荡器产生周期性信号：方波发生器通常包含一个或多个振荡器，这些振荡器能够自主产生周期性变化的电信号。振荡器可以是RC振荡器、LC振荡器或其他类型的振荡电路。振荡器的工作原理基于正反馈和负反馈的结合，通过调整电路中的元件参数（如电阻、电容、电感等），可以控制振荡器的频率和振幅。

2. 比较器将振荡器输出信号与参考阈值进行比较：在方波发生器中，通常会有一个或多个比较器电路。比较器的功能是将振荡器产生的周期性信号与预设的参考阈值进行比较。当振荡器输出信号的电压高于参考阈值时，比较器输出高电平；当振荡器输出信号的电压低于参考阈值时，比较器输出低电平。这样，比较器就将振荡器的连续变化信号转换为了离散的方波信号。

3. 反馈电路保持稳定的方波信号产生：为了保持方波信号的稳定性和周期性，方波发生器中通常还包含反馈电路。反馈电路将比较器的输出信号反馈回振荡器或比较器本身，通过调整电路中的参数和状态，使得输出信号能够稳定地保持在两个稳定状态之一（即高电平或低电平），并在达到一定条件时自动翻转到另一个状态。这种正反馈和负反馈的结合使得方波发生器能够持续、稳定地产生方波信号。

1. 使用施密特触发器的简易方波发生器

施密特触发器方波发生器电路的工作与与非门的实现非常相似。施密特触发器电路如图所示。这里也由 RC 网络提供时序。逆变器将其反馈形式的输出作为输入之一。

最初，非门输入小于最小阈值电压。所以输出状态为高。现在电容器开始通过电阻 R 充电1. 当电容器两端的电压达到最大阈值电压时，输出状态再次下降到低电平。这个循环一次又一次地重复并产生方波。

2. 基于单片机的多功能函数发生器

基于单片机的多功能函数发生器是一个集电子技术、信号处理和单片机控制于一体的综合性项目。该系统能够产生多种波形信号，如正弦波、方波、三角波等，并具备频率和幅度调节功能。同时，系统还提供了用户友好的操作界面和扩展接口，方便用户进行参数设置和功能扩展。

3. 利用RP2040开发板实现示波器和波形发生器一体化

使用 Raspberry pi Pico 作为这个项目的大脑。来自 Pico 的信号通过 USB 传输至手机，通过手机显示波形。

特征：

• 200Khz带宽
• 支持2通道
• 500KS/s采样率
• 时间/格：5us至20s
• 板载1khz波用于测试
• 低功耗
• USB接口

安装步骤：

1. 从下方链接下载最新的固件
   链接：https://pan.baidu.com/s/1kfXb7q2Te1PVH7h4vMwMmQ?pwd=open 提取码：open
2. 将开发板连接到计算机时按住 BOOTSEL 按钮
3. 将之前下载的固件文件复制到 RP2040
4. 板载 LED 开始闪烁。

这里，GPIO26 为通道一，GPIO27 为通道 2。给任意通道一个 0 到 +3.3 V的信号，信号的 GND 接到 Pi 的 GND，通过 USB 连接 USB 到智能手机就完成了所有连接。

对于高电压，可以在通道引脚上添加一个 100k 电阻。为了测量负电压和信号（例如 -3.3 至 +3.3 伏），我们可以使用 3.3v 和GND之间的 1k 电阻器制作一个电阻分压器网络。

示波器屏幕

这里提供了一个专用应用程序来显示从 Pico 接收的波形和信号--名为SCOOPY（仅可以使用单通道）。

它具有出色的波形分析界面们可以调整波在 XY 方向上的位置。增加/减少每格时间和每格电压。该应用程序可以在 Android 智能手机上运行。

提供占空比为 50% 的50Hz正弦波演示信号来检查通道或在应用中进行校准。触摸屏也使移动更加容易。

此外，信号的实时读数显示在角落，包括电压、频率、时间和占空比。

应用程序还具有信号发生器和逻辑分析仪功能，这些功能随应用程序的免费版本一起提供。信号发生器仅支持频率范围为1.25Mhz的正弦波和方波。

PCB文件

设计了一款扩展板，可以直接使用。
链接地址：
https://pan.baidu.com/s/17u7BIECX7-ZHWYcGphLnmg?pwd=open

代码

https://pan.baidu.com/s/17u7BIECX7-ZHWYcGphLnmg?pwd=open

问题

该示波器只能测量小信号。同时，可以将之前的逻辑分析仪（几块钱几分钟打造100MHz采样率逻辑分析仪）集成进来，形成强大的工具。

方波发生器在电子项目中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：

1. 脉冲分析：在数字电路测试中，方波发生器可以产生精确的脉冲信号，用于测试和分析电路的响应特性。

2. 无线电测试：在无线通信系统中，方波发生器可以作为信号源，用于测试接收机的灵敏度和选择性。

3. 音乐合成：在电子音乐制作中，方波发生器可以产生独特的音色，常用于合成器和电子乐器中。

4. 教育和实验：在教学和科研中，方波发生器是必不可少的实验设备，用于演示和研究各种电子现象。

AD9834是一款75 MHz 、低功耗DDS器件，能够产生高性能正弦波和三角波输出。其片内还集成一个比较器，支持产生方波以用于时钟发生。当供电电压为3 V时，其功耗仅为20 mW，非常适合对功耗要求严格的应用。

AD9834提供相位调制和频率调制功能。频率寄存器为28位；时钟速率为75 MHz，可以实现0.28 Hz的分辨率。同样，时钟速率为1 MHz时，AD9834可以实现0.004 Hz的分辨率。影响频率和相位调制的方法是通过串行接口加载寄存器，然后通过软件或SELECT/PSELECT引脚切换寄存器。

AD9834通过一个三线式串行接口写入数据。该串行接口能够以最高40 MHz的时钟速率工作，并且与DSP和微控制器标准兼容。

该器件采用2.3 V至5.5 V电源供电。

该项目使用AD9834芯片设计了一个DDS模块，可用于30 MHz以内的正弦波、三角波和方波的的信号发生。正弦波输出带30 MHz LC低通滤波器，正弦波输出会带直流分量。

方波发生器作为电子爱好者必备的工具之一，其重要性不言而喻。无论是简单的施密特触发器电路，还是功能强大的单片机控制系统，亦或是基于RP2040的集成方案，都能让电子爱好者根据自己的需求和能力，制作出适合自己的方波发生器。希望本文能激发你动手制作的兴趣，开启你的电子创作之旅！