低频信号发生及分析仪

低频信号发生及分析仪是一种用于产生和分析低频电信号的设备，主要应用于电子工程、通信技术、教育实验等领域。本设计任务旨在构建一个具备双路信号发生和频域分析功能的仪器，以满足不同频率和波形的实验需求。 在基本要求方面，该设备需具备以下功能： 1. 提供两路独立的信号输出，能够产生正弦波、矩形波、三角波和锯齿波。频率范围限定在1000Hz到2000Hz，可预置且步进值不超过10Hz，频率精度至少达到1%。 2. 输出信号幅度最大为2.5V，幅度可预置，步进值不大于100mV，且每路信号的幅度可独立调整。 3. 能够生成相位差可预置的双相正弦信号，相位差范围0~360度，步进值10度，精度10度。 4. 输出矩形波的占空比可在1%到99%之间预置，步进值和精度均为1%。 5. 设备需考虑低功耗设计，以减少能源消耗。 发挥部分则要求： 1. 设计信号叠加电路，能将两路不同频率和幅度的正弦信号合成，保持合成信号的正确波形。 2. 分析仪需对叠加信号进行频域分析，显示原两路正弦信号的频率和幅度，误差不超过10%。 3. 显示叠加信号的频谱图，帮助用户直观理解信号成分。 4. 其他可能的创新设计或改进。 设计过程中，应避免使用集成DDS芯片，以增加设计挑战性和原创性。幅度定义为峰峰值，电源可以购买成品，也可以自行设计。评分标准涉及系统方案选择、理论分析、电路与程序设计、测试方案和结果、以及设计报告的结构和规范性。 在实际制作时，需对每个功能模块进行详细设计，例如： 1. 信号发生器部分可能采用振荡电路，如LC振荡器或晶体振荡器，结合D/A转换器来实现各种波形的输出。 2. 频率和幅度的控制可能通过微控制器实现，利用PWM或DA转换来调整输出信号的参数。 3. 相位控制可能涉及数字逻辑或模拟电路，通过延迟或提前信号触发来实现。 4. 频域分析部分可能利用FFT算法，将时域信号转换为频域信号，以显示信号的频率成分和幅度。 测试环节要验证各项功能的准确性，包括信号的频率、幅度、相位差和占空比等参数，同时评估叠加信号的正确性和频域分析的精确度。 低频信号发生及分析仪的设计和制作是一项综合性的工程任务，涉及信号产生、处理、分析等多个环节，要求开发者具备扎实的理论基础和实践经验，同时也鼓励创新和优化。