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电子电路课程设计说明书

设计题目：函数信号发生器

课程代码：8207251

专业及班级：自动化一班

学生姓名：陈银龙

学号：312008*********

指导教师：唐浦华

一、设计题目

函数信号发生器

二、设计内容

设计一个能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数发生器

三、功能要求

设计并制作一个函数信号发生器，其要求如下：

[1] 信号频率范围：1Hz∽100kHz；

[2] 频率控制方式：

①手控通过改变RC参数实现；

②键控通过改变控制电压实现；

③为能方便地实现频率调节，建议将频率分档；

[3] 输出波形要求

①方波上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%∽50%之间；

②非线性误差≤2%；

③正弦波谐波失真度≤2%；

[4] 输出信号幅度范围：0∽20V；

[5] 信号源输出阻抗：≤1Ω；

[6] 应具有输出过载保护功能；

[7] 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能

四、基本设计思路

本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压U C的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。该方案的特点是十分明显的：

⑴线性良好、稳定性好；

⑵频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；

⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；

⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。

五、基本原理

ICL8038 芯片简介

1、性能特点

具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件。

2、I CL8038的应用

ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形。

（1）ICL8038电源电压范围宽，采用单电源供电时，V+-GND的电压范围+10-+30V；采用双电源供电时，V+-V-的电压可在±5-±15V内选取。电源电流约15mA。

（2）振荡频率范围宽，频率稳定性好。频率范围是0.001Hz-300kHz，频率温漂仅50ppm/℃(1ppm=10-6)。

（3）输出波形的失真小。正弦波失真度＜5%，经过仔细调整后，失真度还可降低到0.5%。三角波的线性度高达0.1%。

（4）矩形波占空比的调节范围很宽，D=1%-99%，由此可获得窄脉冲、宽脉冲或方波。

（5）外围电路非常简单，易于制作。通过调节外部阻容元件值，即可改变振荡频率，产生高质量的中、低频正弦波，矩形波（或方波，窄脉冲）,三角波（或锯齿波）等函数波形，其应用领域比普通单一波形的信号发生器更为广阔。此外8038还能实现FM调制，扫描输出

3、ICL8038原理简介

ICL8038采用DIP－14封装，管脚如下图所示。芯片内部包括两个恒流源, 两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关，RS触发器。

在构成

函数波形发生器时，应将第7,8两脚短接。其工作原理如下：利用恒流源对外接电容进行充放电，产生三角波(或锯齿波)，经缓冲器I从第3脚输出，由触发器获得的方波（或锯形波），经缓冲器Ⅱ从第九脚输出。再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，从第2脚输出。改变电容器的充放电时间，可实现三角波与锯齿波方波与矩形波的互相转换。

如图为ICL8038的管脚排列图，工作频率0.001HZ~300KHZ，电源电压Vcc=30V，输出三角波线性度≤0.1%，输出电压4.2V-28V，输出正弦波失真度≤1%，占空系数在1-99%内可调。4脚、5脚可外接电阻来调节恒流源的I2与I1比值，以改变输出脉冲占空比。如果输出方