GPT-4o给出的设计方案：

一、设计思路

1. 信号生成

   • 采用DDS（直接数字合成）技术或使用函数发生器IC（如AD9833）产生正弦波、方波和三角波。
   • 参数调整电路和频率控制电路用于设置信号频率和幅度。

2. 信号输出

   • 使用缓冲放大器保证信号的驱动能力。
   • 使用功率放大电路提高负载能力，以确保在1kΩ负载下满足输出要求。

3. 稳压电源

   • 设计稳定可靠的电源电路，为系统提供稳定的工作电压。

二、简单论证

使用AD9833作为核心信号发生芯片，它能够产生正弦波、方波和三角波信号，并支持频率及幅度的调整。通过MCU控制AD9833，使用缓冲电路输出信号并具备足够的驱动能力和稳定性。稳压电源提供稳定的工作电压，确保误差和噪音最小。

三、重要的指标和理论分析

1. 信号频率范围

   • 要求频率范围100Hz~100kHz，且频率稳定度优于10^-3。
   • 在发散频率范围10Hz1MHz时，步进频率为10Hz（10Hz1kHz时）及1kHz（1kHz~1MHz时）

2. 信号幅度

   • 输出信号的峰-峰值在0~5V范围内可调，调节步进间隔为0.1V。

3. 负载能力

   • 在1kΩ和50Ω负载条件下，确保输出波形质量。

四、重要电路原理图设计要点

1. AD9833信号发生电路

   • AD9833芯片通过SPI接口与MCU连接；
   • 输出的波形信号通过运算放大器进行缓冲放大和调节。

2. 缓冲放大电路

   • 运算放大器（如OPA2350）用于信号放大和缓冲。
   • 输出信号通过可调电位器调节电压幅度。

3. 稳压电源电路

   • 使用稳压芯片（如LM7805）提供5V稳定电压。

五、核心器件设计要点

1. AD9833 函数发生器IC

   • 提供多种波形输出：正弦波、方波、三角波；
   • 通过SPI接口进行编程和控制；
   • 频率稳定度高，适用于高精度信号生成。

2. OPA2350 运算放大器

   • 具有高精度、低噪声的特点；
   • 用于缓冲和放大AD9833输出的信号。

3. MCU（如STM32F103）

   • 控制AD9833，通过按键输入实现频率和幅度的调整；
   • 提供SPI接口与AD9833通信。

六、MCU重要功能的C代码

以下为实现基本控制逻辑的示例代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "ad9833.h"

// 初始化AD9833
void AD9833_Init(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(AD9833_CS_GPIO_Port, AD9833_CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(1);
    HAL_GPIO_WritePin(AD9833_CS_GPIO_Port, AD9833_CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(1);
    // 复位
    AD9833_Write(0x0100);  
}

void AD9833_SetFrequency(uint32_t frequency) {
    uint32_t freq_reg = (uint32_t)((frequency * (uint64_t)268435456) / 25000000);
    AD9833_Write(0x2100);
    AD9833_Write(0x4000 | (freq_reg & 0x3FFF));
    AD9833_Write(0x4000 | ((freq_reg >> 14) & 0x3FFF));
    AD9833_Write(0x2000);
}

void AD9833_SetVolume(uint16_t volume) {
    // 控制信号输出幅度，具体设计依据电路实现
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_SPI1_Init();

    AD9833_Init();
    AD9833_SetFrequency(1000);  // 设置信号频率为1kHz
    AD9833_SetVolume(2);  // 设置信号幅度为2V

    while (1) {
        // 用户控制逻辑
    }
}

本题考察的主要知识点：

1. 信号生成技术

   • 了解如何产生三种波形信号（正弦波、方波、三角波）。
   • 应用DDS（直接数字合成）技术或函数发生器IC（如AD9833）来生成稳定的信号。

2. 频率和幅度调节

   • 信号频率范围100Hz~100kHz以及在10Hz~1MHz范围内的细化控制。
   • 电压峰-峰值范围0~5V可调，并实现0.1V的步进调节。

3. 负载特性

   • 在1kΩ和50Ω负载条件下如何保证信号无明显失真。

4. 电路设计与稳定性

   • 器件选择和偏置设计以实现稳定性和性能。
   • 设计稳压电源以确保系统稳定工作。

5. MCU与外围电路

   • 编程控制AD9833等器件，实现参数调节。
   • 使用运算放大器做缓冲放大，提升信号的驱动能力。