基于ICL8038的 函数信号发生器设计说明

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icl8038信号发生器原理说明

icl8038信号发生器原理说明
计与实现 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器,随着大规模集成电路的迅速发展,多功能信号发生器已被制作成专用集成电路,如国内生产的5G8038单片函数波形发生器,可以产生精度较高的正弦波、方波、矩形波,锯齿波等多种信号。该产品与国外的ICL8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调节,为快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。 本文主要介绍了由运算放大器LM318和5G8038、电位器等组成的多功能函数信号发生器,该电路能够产生正弦波信号、三角波信号、频率与占空比可调节的矩形波信号,其输出频率能在20Hz-5kHz范围内连续调整,达到调试简单、性能稳定、使用方便等优点。 1 5G8038的特性[1] 5G8038性能特点如下: (1)输出各类波形的频率漂移小于50×10-6Hz/℃; (2)通过调节外接阻容元件值,很容易改变振荡频率,使工作频率在0.001Hz-300kHz范围内可调节。 (3)输出的波形失真小; (4)三角波输出线性度可优于0.1%。 (5)矩形脉冲输出占空比调节范围可达1-99%,可获得窄脉冲、方波、宽脉冲输出; (6)输出脉冲(或方波)电平可从4.2-28V; (7)外围电路简单(外接元件较少),引出线比较灵活、适用性强。 5G8038是上海元件五厂生产的,而国外生产的同类产品ICL8038的性能特点要优于以互换使用。5G8038引脚排列如图1所示。 集成电路5G8038管脚说明: 1:正弦波失真调节端; 2:正弦波输出端; 3:三角波/锯齿波输出端; 4:恒流源调节(4脚和5脚外接电阻,以实现占空比的调节); 5:恒流源调节(外接电阻端); 6:正电源; 7:基准源输出; 8:调频控制输入端; 9:方波/矩形波输出端(集电极开路输出); 10:外接电容C; 11:负电源或接地端; 12:正弦波失真调节; 13:空置端; 14:空置端。 2 5G8038的典型应用--构成多功能信号发生器 (1)5G8038多功能函数发生器的内部结构[2]和工作原理如图2所示。 由5G8038构成的函数发生器原理框图可知:他由1个恒流充放电振荡电路和1个正弦波变换器组成,恒流充放电振荡电路产生方波和三角波,三角波经正弦波变换器输出正弦波。图中2个比较器C1,C2组成1个参考电压分别设置在2/3Vcc和1/3Vcc上的窗口比较强。2个比较器的输出分别控制RS触发器的置位端和复位端。2个恒流源I1,I2担任对定时电容C的充放电,而充电和放电的转换则为RS触发器的输出通过电子开关S的通或断来进行控制。当电子开关S断开时,电路对外接电容C充电,当电子开关S接通时,电容C放电,所以,若电路参数设计恰当,可在电容C上产生良好的三角波,经缓冲器由3脚输出。为了得到在比较宽的频率范围内三角波到正弦波的转换,可用1个由电阻和晶体管组成的折线近似转换网络将三角波转换为正弦波,由2脚输出。而用于控制开关S的信号,即RS触发器的输出,就是方波,经缓冲器由9脚输出。 2) 5G8038应用电路设计 由5G8038构成的多功能信号发生器如图3所示。 为了提高信号源的带负载能力,可使三角波、正弦波信号经由LM318高速运算放大器放大后输出。 通过调节电位器Rp1的位置,既可调节函数发生器的输出振荡频率的大小,又可用来调节输出矩形脉冲波的占空比。 调节电位器Rp2,可调节输出正弦波信号失真度。 调节Rp3,Rp4,可调节信号输出幅度。 图中3个电位器Rp1,Rp2,Rp3采用精密多圈电位器。 为了使振荡信号获得最佳的特性,流过5G8038集成电路4脚和5脚的电流不能过大或过小。若电流过大,将使三角波的线性变坏,从而导致正弦波失真度增大;若过小,则电容的漏电流影响变大。流过5G8038集成电路4脚和5脚的最佳电流为1μA-1mA。为此 3 结 语 在本文的设计中使用了5G8038单片函数波形发生器,可以产生精度较高的正弦波、方波、矩形波、三角波、锯齿波等多种信号,而且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。特别适用于工控和电子实验室,当输出缓冲电路独立设置多路时,可同时多路输出三种信号,比较容易满足实际需要

根据ICL8038的信号发生器的设计

根据ICL8038的信号发生器的设计

目录1技术指标 (1)2设计方案及其比较 (1)2.1方案一 (1)2.2方案二 (3)2.3方案比较 (4)3实现方案 (5)4调试过程及结论 (6)5心得体会 (16)6参考文献 (17)基于ICL8038的信号发生器的设计1技术指标设计、组装、调试信号发生器电路,使它能输出正弦波、方波和三角波;其频率在20-20kHz范围内可调;输出电压:方波Up-p≤4V,三角波Up-p=6V,正弦波Up-p=1V。

2设计方案及其比较2.1方案一分采用立器件实现电路组成,主要部件有电压迟滞比较器、积分运算电路、uA741运算放大器、选择开关、电位器和一些电容、电阻、二极管组成。

该方案有三级单元电路组成的,第一级单元可以产生方波,第二级可以产生三角波,第三级可以产生频率可变的正弦波,产生频率可变的正弦波比产生频率可变的方波更困难,第三级电路能将正向和负向的三角波转换成正弦波。

电路原理图如图1所示:图1 电路原理图工作原理:通过迟滞比较器产生方波,再通过积分器产生三角波,正弦波产生电路实际上是一个增益与输出电压幅度成反比例变化的放大器。

两个10k欧的电位器RP4和RP5设定了输出电压过零点附近的斜率。

当输出电压增加时,RP4应调整到二极管VD3~VD6开始正偏。

为了得到正弦波平滑变化的顶部,电位器RP3应细心调节,并仔细选配二极管VD1和VD2.用双踪示波器来观察输入和输出,仔细调节RP3、RP4和RP5,可使正弦波调节到最佳状态。

计算公式:(1)当U1与U2分开时,U1、R1、R2、R3、RP1组成电压比较器,运放U2与R4、RP2、C1与R5组成方向积分器,其输入信号为方波Uo1,则积分器的输出电压Uo2为:214211()O O dt U UC R RP -=+⎰当Uo1=+Vcc=+12V 时tC RP R V t C RP R V U CC CC O 1241242)()()(+-=++-=当Uo1=-V EE =-12V 时tC RP R V t C RP R V U CCEE O 1241242)()()(+=+--=(2)若比较器与积分器首尾相连,形成闭环回路,则自动产生方波三角波。

基于icl8038的信号发生器的设计

基于icl8038的信号发生器的设计

武汉理工大学《专业课程设计(一)》课程设计说明书目录1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较 (1)2.1 方案一 (1)2.2 方案二 (2)2.3 方案三 (2)2.4 方案比较 (2)3 实现方案 (3)3.1 ICL8038简介: (3)3.2系统框图 (3)3.3相关元件参数计算公式 (4)3.4 元件清单 (5)3.5电路图如下所示: (5)3.6实物图如下所示: (6)4 调试过程及其结论 (6)4.1方波的产生 (6)4.2正弦波的产生 (7)4.3 三角波的产生 (7)4.4 结论 (7)5 心得体会 (8)6.参考文献 (8)7 附录 (9)基于ICL8038的信号发生器的设计1 技术指标设计、组装、调试信号发生器电路,使它能输出正弦波、方波和三角波;其频率在20-20kHz范围内可调;输出电压:方波Up-p ≤4V,三角波Up-p=6V,正弦波Up-p=1V。

2设计方案及其比较2.1 方案一采用传统的直接频率合成器。

这种方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高,而且容易产生过多的杂散分量,难以达到较高的频谱纯度。

其电路图如下:图2-1直接频率合成器12.2 方案二采用5g8038芯片,8038可同时产生正弦波、方波和三角波。

改变8038的调制电压,可以实现数控调节,其振荡范围为0.001Hz~300KHz。

2.3 方案三采用icl8038芯片,icl8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路,只需要调整外部的相关电容,电阻值就可以产生方波,三角波,正弦波低失真的脉冲信号。

在外界温度变化时产生低的频率漂移,工作变化周期宽,占空比可调,具有较高的电平输出范围,容易使用的特点。

具有电源电压范围宽,稳定度高,精度高等特点。

只需调节外部阻容值达到改变振荡频率的目的。

电设ICL8038

电设ICL8038

函数信号发生器的设计摘要函数信号发生器亦称为波形发生器,是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波,方波,正弦波等波形电路。

本次设计是以ICL8038集成块为核心器件,制作一种函数信号发生器,该芯片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从0.001HZ~30KHZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

通过振荡电路产生正弦波,然后通过变化电路产生其他波形,再通过功率放大电路达到所需的波形。

输出的频率和占空比还可以由电流和电阻控制。

关键字:ICL8038 信号发生器方波三角波正弦波Function signal generator design AbstractFunction signal generator also called waveform generator, is a kind of can producevarious waveform, such as triangle wave, sawtooth wave, such as pulse waveform circuit,sine wave. This design is the core component integrated blocks ICL8038, making for afunction signal generator. This chip is one kind has the various waveform output precisionoscillation integrated circuits, need only individual external components can produce the30KHZ~from 0.001 low distortion sinusoidal, triangle wave, rectangle wave etc pulsesignal. Through the oscillating circuit produce sine wave, then through other waveform,produce change circuit through power amplifier circuit again already achieve desired waveform. The output waveform of frequency and occupies emptiescompared to still cancontrol by current or resistance.Key word:ICL8038 function signal generator rectangle wavetriangle wave sine wave目录1.课题方案的设计与选择------------------------------------41.1 方案一---------------------------------------------------------------------------------41.2 方案二---------------------------------------------------------------------------------41.3 方案三---------------------------------------------------------------------------------------------52.电路的设计过程和分析-----------------------------------------6 2.1 ICL8038概述------------------------------------------------------------------------------------6 2.2 ICL8038特点--------------------------------------------------------------------------72.3 ICL8038芯片封装与引脚功能—————————————————-72.4 ICL8038内部结构与工作原理————————————————---93.ICL8038应用电路及元器件的选择计算----------------------114.proteus仿真验证--------------------------------------------------------------------------------135.制作与调试---------------------------------------------156.心得体会-----------------------------------------------167.参考文献-----------------------------------------------168.附录---------------------------------------------------171.课题方案的设计与选择1.1方案一采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数信号发生器。

集成函数发生器

集成函数发生器

函数信号发生器的设计一、设计内容采用集成函数发生器ICL8038 设计并制作一个能产生三角波、正弦波、方波信号函数信号发生器。

二、设计要求基本要求:信号频率范围1Hz~100kHz正弦波峰峰值3V 幅值可调方波峰峰值5V 幅值可调三角波峰峰值5V 幅值可调频率控制方式手动通过改变时间常数RC实现扩展要求:通过改变控制电压实现频率的压控,压控电压范围0~3V三、总体设计方案函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路。

当调节外部电路参数时,还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波,其频率范围从1Hz 到几百kHz,频率的大小与外接相应电阻和电容有关,目前广泛应用于仪器仪表之中。

单片集成函数发生器ICL8038 的原理框图及管脚排列图分别见图2-1-2。

ICL8038 是一款性能优良的集成函数发生器,即可用单电源供电,也可双电源供电。

单电源供电时,将引脚11 接地,6 脚接+VCC,其值为10~30V:可双电源供电时,引脚11接-VEE,引脚6 接+VCC,它们的值为±5~±15V。

频率的可调范围为0.001Hz~300 kHz。

输出矩形波的占空比可调范围为2%~98%,上升时间为180ns,下降时间为40 ns,输出三角波的非线性小于0.05%,输出正弦波的失真小于1%。

在图2-1-1 中,缓冲电路Ⅰ是电压跟随器,缓冲电路Ⅱ是反相器,用于隔离波形发生电路和负载,以提高负载能力;电压比较器Ⅰ和电压比较器Ⅱ的阀值电压分别为2/3 VCC和1/3VCC,它们的输入电压为电容C 两端的电压uc,它们的输出电压分别控制RS 触发器的置位端和复位端;为得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换,内设一个图2-图2-1-1 ICL8038原理框图由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络(正弦波变换器),以得到低失真的正弦信号输出;RS 触发器的状态输出端用来控制电子模拟开关S,以实现对电容的充放电功能;电流源电流IS1与IS2的大小可通过外接电阻调节,但IS2 必须大于等于IS1,若IS2= IS1,则触发器的输出为方波,经缓冲电路2输出到管脚9;在IS2= 2IS1的条件下,UC 上升与下降的时间相等,其电压输出为三角波,经缓冲电路Ⅰ输出到管脚2,并通过三角波变正弦波的变换电路从管脚3 输出正弦波,当IS1﹤IS2﹤2IS1时,UC上升与下降的时间不相等,管脚2 输出锯齿波,管脚9 输出矩形波。

ICL8038信号发生器课程设计报告

ICL8038信号发生器课程设计报告

武汉理工大学《专业课程设计(一)》课程设计说明书课程设计报告题目:基于icl8038信号发生器的设计学院:理学院专业:光信息科学与技术班级:1003班******学号:0121014430306指导教师:吴薇日期:2011年12月30日目录技术指标 (3)设计方案及其比较.................... 错误!未定义书签。

方案一 ...................................... 错误!未定义书签。

方案二 ...................................... 错误!未定义书签。

方案三 ...................................... 错误!未定义书签。

方案比较 (4)实现方案 (4)调试过程及其结论 (8)心得体会 (9)参考文献 (10)课程设计成绩鉴定表 (11)基于icl8038信号发生器任务书1.技术指标设计、组装、调试信号发生器电路,使它能输出正弦波、方波和三角波;其频率在20-20kHz范围内可调;输出电压:方波U p-p≤4V,三角波U p-p=6V,正弦波U p-p=1V。

2.设计方案及其比较2.1方案一采用传统的直接频率合成器。

这种方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高,而且容易产生过多的杂散分量,难以达到较高的频谱纯度。

其电路图如下:2.2方案二采用5g8038芯片,8038可同时产生正弦波、方波和三角波。

改变8038的调制电压,可以实现数控调节,其振荡范围为0.001Hz~300KHz。

2.3方案三采用icl8038芯片,icl8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路,只需要调整外部的相关电容,电阻值就可以产生方波,三角波,正弦波低失真的脉冲信号。

在外界温度变化时产生低的频率漂移,工作变化周期宽,占空比可调,具有较高的电平输出范围,容易使用的特点。

2013年函数信号发生器的设计报告

目录一、设计要求 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计任务与要求 (2)1.21设计任务 (2)1.22设计要求 (2)二、设计方案与论证 (3)三、设计原理及电路图 (4)3.1 ICL8038函数发生器方框图 (4)3.2 ICL8038引脚排列图 (5)四、元器件清单 (7)五、元器件的识别与检测 (8)5.1色环电阻识别方法 (8)5.2电容的识别方法 (8)六、硬件电路制作与调试 (9)6.1硬件电路的调试 (9)6.2电路仿真分析 (10)七、设计心得 (11)八、参考文献 (12)一、设计要求1.1 设计目的以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。

适合学生学习电子技术测量使用。

1.2 设计任务与要求1.21设计任务设计一个能产生正弦波、方波、三角波及单脉冲信号发生器。

1.22设计要求1、输出频率f=20Hz~5KHz连续可调的正弦波、方波和三角波。

2、输出幅度为5V的单脉冲信号。

3、输出正弦波幅度V0=0~5V可调,波形的非线性失真系数γ≤5%。

4、输出三角波幅度V0=0~5V可调。

5、输出方波幅度可在V0=0~12V之间可调。

6、具有单脉冲输出功能。

二、设计方案与论证随着集成制造技术的不断发展,多功能信号发生器已被制作成为专用集成电路。

该集成电路使用方便,调试简单,性能稳定,它不仅能产生正弦波,同时还能产生三角波和方波。

ICL8038就是其中的一种,采用这种芯片只需要简单的外围电路就可以实现三种波形的输出。

由图2可见,管脚8为调频电压控制输入端,管脚7输出调频偏置电压,其值(指管脚6与7之间的电压)是(V CC+V EE/5) ,它可作为管脚8的输入电压。

此外,该器件的方波输出端为集电极开路形式,一般需在正电源与9脚之间外接一电阻,其值常选用10k左右,如图3所示。

当电位器R p1动端在中间位置,并且图中管脚8与7短接时,管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。

ICL8038函数信号发生器

ICL8038函数信号发生器ICL8038函数信号发生器一、电路图2、工作原理此电路是利用专用集成电路ICL8038做为信号源,ICL8038引脚的功能:(1、12脚)正弦波波形调整端;(2脚)正弦波输出;(3脚)三角波输出;(4、5脚)频率和占空比调整;(6脚)V+,正电源;(7脚)频偏;(8脚)频率调整输入端;(9脚)方波输出端,该引脚为一个集电极开路的输出端。

工作时应接一个上拉电阻到正电源端。

若需要兼容TTL的方波,则上拉电阻需要接+5V电源;(10脚)定时电容端;(11脚)V-,负电源端或接地,使用正负双电源时,11脚接负电源,输出波形相对于0V对称,使用单一正电源,11脚接地,输出波形是单极性,平均电压是V+/2;(13、14脚)空脚。

ICL8038函数信号发生器设计的频率范围是10KHz-450KHz,分5个频段,用跳线J2来切换,RP1是频率调节,RP2是方波占空比调节,RP3是方波线性调节,RP4是正弦波失真度调节,RP5是输出幅度调节,电路可以采用12-24V单电源供电,由J1输入。

J4是波形输出端,其中1脚输出带直流电压分量,2脚输出纯波形,输出波形的类别可以用跳线J3来切换。

三、调试说明:按照元件清单表清点元件,电路中集成电路,二极管,三极管,电解电容均为有极性元件,注意不能装反方向,所有元件应紧贴电路板安装。

各个可调电阻调节时相互有影响,选择好适当的频段反复仔细调节,频率低于50Hz和高于200KHz时波形调节难度较大。

四、安装图如下【频率档位】近似值10Hz - 450Hz90Hz - 1.5KHz 940Hz – 15KHz6KHz – 120KHz 20KHz – 450KHz。

ICL8038函数信号发生器设计

设计题目:函数信号发生器__________系另应用电子与通信技术系 ______________ 班级:0992211 ________学生姓名: ________ 田大强___________指导教师:李冰____________成绩: _________________________________2012年3月21日课程设计任务书2012年3月5日开题2012年3月6日设计电路2012年3月7日选购元器件2012年3月8日一15日组装调试电路2012年3月16日验收电路2012年3月17日一21日撰写说明书2012年3月22日 绘制图纸,准备答辩2012年3月23日答辩设计要求 ........................ 指导教师评语 指导教师:2012年3月目录21日第 1 章绪论课题摘要本系统以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。

适合学生学习电子技术测量使用。

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从〜30KHZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

另外由于该芯片具有调制信号输入端,所以可以用来对低频信号进行频率调制。

函数信号发生器根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,其电路中使用的器件可以是分离器件,也可以是集成器件产生方波、正弦波、三角波的方案有多种,如先产生正弦波,根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系,再通过整形电路将正弦波转化为方波,经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波,再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展,新材料新器件层出不穷,开发新款式函数信号发生器,器件的可选择性大幅增加,例如ICL8038 就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。

所以,可选择的方案多种多样,技术上是可行的。

非常有用的ICL8038信号发生器设计文稿

word文档整理分享引言信号发生器是科研及工程实践中重要的仪器之一,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域系统设计及调试过程中,用不同频率的正弦波、三角波和方波常作为信号源,应用十分方便。

过去常由分立元件及集成运放构成振荡器,分立元件体积大、相对耗能高、故障频率也高。

随着集成电路的迅速发展,用集成电路可以很快、很方便的构成各种信号波形发生器。

用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有很大的提高。

信号发生器根据用途不同,有产生三种或多种波形的发生器,其电路中使用的器件可以是分离器件,也可以是集成器件,产生方波,正弦波,三角波的方案有多种,如先产生正弦波,根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系,再通过整形电路将正弦波转化为方波,经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波,再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展,新材料新器件层出不穷,器件的可选择性大幅增加,例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波,方波,三角波的主芯片。

ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片,电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点,外部只需接入很少的元件即可工作,可同时产生方波、三角波和正弦波,其函数波形的频率受内部或外电压控制,可被应用于压控振荡等波形发生电路。

一. 课题方案设计与选择(一)函数信号发生器的设计方案方案一:采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

此方案中函数发生器电路组成框图如图1.1所示。

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。

差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点。

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.专业整理.南华大学电气工程学院《电子技术课程设计》任务书设计题目:基于 ICL8038 的信号发生器专 业:10 级电子 02 班学生: 王超 学 号: 20104470245起迄日期: 2012 年 11 月 16 日——2013 年 1 月 1 日指导教师:朱卫华.学习帮手..专业整理.《电子技术课程设计》任务书1.课程设计的容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):1.1 课程设计容 题目:基于 ICL8038 的信号发生器 要求:(1) 输出波形 方波、三角波、正弦波等。

(2) 频率围 输出频率围一般可分为若干波段。

(3) 输出电压 输出电压一般指输出波形的峰—峰值。

(4) 波形特性正弦波:谐波失真度,一般要求小于 3%。

三角波:非线性失真度,一般要小于 2%。

方波:上升沿和下降沿时间。

1.2 课程设计要求 综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识,阅读相关集成电路芯片资料和相关文献,了解电子电路设计的有关知识,方法和特点,掌握基本的电子电路设计和芯片使 用方法。

2.对课程设计成果的要求〔包括图表(或实物)等硬件要求〕:设计电路,安装调试或仿真,分析实验结果,并写出设计说明书,语言流畅简洁,文 字不得少于 3500 字。

要求图纸布局合理,符合工程要求,使用 Protel 软件绘出原理图 (SCH)和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。

.学习帮手.3.主要参考文献:.专业整理.参考文献【1】康华光,电子技术基础模拟部分(第五版)[M],高等教育,2005; 【2】康光华,电子技术基础数字部分(第五版)[M],高等教育,2005; 【3】黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练[M].北京:北京航空航天大学,2011;.学习帮手..专业整理.基于 ICL8038 的信号发生器设计1 整体设计思想利用单片集成函数信号发生器 ICL8038、集成振荡器、电位器等外围电路灵 活的组成,使通过电源来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路。

工作原理 整体框图如图 1.1 所示。

幅度控制频率选 择控制ICL 8038方波 三角波 正弦波直流电源图 1-1 由 8038 构成的函数发生器电路组成框图2 详细设计2.1、ICL8038 的工作原理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;改变外接电阻、电容值可改变, 输出信号的频率围可为 0.001Hz~300KHz;正弦信号输出失真度为 1%;三角波输 出的线性度小于 0.1%;占空比变化围为 2%~98%;外接电压可以调制或控制输出 信号的频率和占空比(不对称度);频率的温度稳定度(典型值)为 120*10-6 (ICL8038ACJD)~250*10-6(ICL8038CCPD);对于电源,单电源(V+):+10~ +30V,双电源(+V)(V-):±5V~±15V。

图 3-1 是管脚排列图,以下是功能框 图。

8038 采用 DIP-14PIN 封装。

表 2-1ISL8038 管脚功能:.学习帮手..专业整理.管脚符号功能1&12SINADJ1,SINADJ2 正弦波波形调整端。

通常 SINADJ1 开路或接直流 电压,SINADJ2 接电阻 REXT 到 V-,用以改善正弦波波形和减小失真。

2SINOUT 正弦波输出3TRIOUT 三角波输出4&5 DFADJ1,DFADJ2 输出信号重复频率和占空比(或波形不对称度)调 节端。

通常 DFADJ1 端接电阻 RA 到 V+,DFADJ2 端接 RB 到 V+,改变 阻值可调节频率和占空比。

6V+ 正电源7FMBIAS 调频工作的直流偏置电压8FMIN 调频电压输入端9SQOUT 方波输出10 C 外接电容到 V-端,用以调节输出信号的频率与占空比11 V- 负电源端或地13&14 NC 空脚.学习帮手.图 2-1 ICL8038 管脚图2.2、ICL8038 部框图介绍.专业整理.图 2-2 ICL8038 的电路结构函数发生器 ICL8038 的电路结构如图虚线框所示(图 3-2),共有五个组成 部分。

两个电流源的电流分别为 IS1 和 IS2,且 IS1=I,IS2=2I;两个电压比较 器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为 S 以及 S 和 ,它们的输入电压等于电容两端的电压 Uc,输出电压分别控制 RS 触发器的 S 端和 端;RS 触发器的状态输出端 Q 和 用 来控制开关 S,实现对电容 C 的充、放电;充点电流 Is1、Is2 的大小由外接电 阻决定。

当 Is1=Is2 时,输出三角波,否则为矩尺波。

两个缓冲放大器用于隔离 波形发生电路和负载,使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低,以增强带负 载能力;三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。

2.3、方案电路工作原理(见图 2-3)图 2-3 函数信号发生 器.学习帮手..专业整理.当外接电容 C 可由两个恒流源充电和放电,电压比较器Ⅰ、Ⅱ的阀值分别 为总电源电压(指+Vcc、-VEE)的 2/3 和 1/3。

恒流源 I2 和 I1 的大小可通过外 接电阻调节,但必须 I2>I1。

当触发器的输出为低电平时,恒流源 I2 断开,恒 流源 I1 给 C 充电,它的两端电压 UC 随时间线性上升,当达到电源电压的确 2/3 时,电压比较器 I 的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变为高电平,恒 流源 I2 接通,由于 I2>I1(设 I2=2I1),I2 将加到 C 上进行反充电,相当于 C 由一个净电流 I 放电,C 两端的电压 UC 又转为直线下降。

当它下降到电源电压 的 1/3 时,电压比较器Ⅱ输出电压便发生跳变,使触发器输出为方波,经反相缓 冲器由引脚 9 输出方波信号。

C 上的电压 UC,上升与下降时间相等(呈三角形), 经电压跟随器从引脚 3 输出三角波信号。

将三角波变为正弦波是经过一个非线性 网络(正弦波变换器)而得以实现,在这个非线性网络中,当三角波的两端变为 平滑的正弦波,从 2 脚输出。

其中 K1 为输出频段选择波段开关,K2 为输出信号选择开关,电位器 Rp1 为输出 频率细调电位器,电位器 Rp2 调节方波占空比,电位器 Rp3、Rp4 调节正弦波的 非线性失真。

2.4、两个电压比较器的电压传输特性如图 1-4 所示.学习帮手.图 2-4 两个电压比较器的电压传输特性.专业整理.2.5、常用接法如图(3-2)所示为 ICL8038 的引脚图,其中引脚 8 为频率调节(简称为 调频)电压输入端,电路的振荡频率与调频电压成正比。

引脚 7 输出调频偏置 电压,数值是引脚 7 与电源+VCC 之差,它可作为引脚 8 的输入电压。

如图(3-5)所示为 ICL8038 最常见的两种基本接法,矩形波输出端为集电极开 路形式,需外接电阻 RL 至+VCC。

在图(a)所示电路中,RA 和 RB 可分别独立调 整。

在图(b)所示电路中,通过改变电位器 Rp 滑动的位置来调整 RA 和 RB 的数 值。

(a)(b) 图 2-5 ICL8038 的两种基本接法当 RA=RB 时,各输出端的波形如下图(a)所示,矩形波的占空比为 50%,因而 为方波。

当 RA≠RB 时,矩形波不再是方波,引脚 2 输出也就不再是正弦波了,图 (b)所示为矩形波占空比是 15%时各输出端的波形图。

根据 ICL8038 部电路和外 接电阻可以推导出占空比的表达式为故 RA<2RB。

.学习帮手..专业整理.(a)矩形波占空比为(b)矩形波占空比50%的输出波形15%的输出波形图 3-6 个占空比的输出波形为了进一步减小正弦波的失真度,可采用如下图(图 3-7)所示电路中两个 100kΩ的电位器和两个 10kΩ电阻所组成的电路,调整它们可使正弦波失真度减 小到 0.5%。

在 RA 和 RB 不变的情况下,调整 RW2 可使电路振荡频率最大值与最小值 之比达到 100:1。

在引脚 8 与引脚 6 之间直接加输入电压调节振荡频率,最高频 率与最低频率之差可达 1000:1。

图 2-7 减小失真度的电路波形.学习帮手.3 仿真.专业整理.3.1、软件仿真采用 Protues 软件仿真,电路连接比较简单,但是在仿真的过程中出现很多问题, 特别是频率问题,根据计算公式当电阻 R=10K 时,要使输出频率达到 1Hz,则电 容的值应选 33uF,但是在仿真的过程中但换挡到电容为 1uF 的时候波形就变成了 直线,后面通过改变电阻也不行,输出的频率总是达不到 100Hz 以下。

3.2、硬件仿真软件仿真没有达到预期要求,接下来通过硬件仿真。

硬件仿真其次是在面包板上直接插元器件进行仿真。

硬件仿真和软件仿真的结果完全不一样,输出频率完全能到达 1Hz。

另外就是在第一次做失败的硬件电路的调试过程中进行了仿真。

4 系统测试及误差分析.学习帮手.4.1、测试仪器双踪示波器、万用表。

4.2、误差分析及改善措施正弦波失真。

调节1角和12角R100K电位器,可以将正弦波的失真减小到1%。

输出方波不对称,改变10K电位器来调节频率与占空比,可获得占空比为50%的方波,10K电位器、阻值为100电阻与外接电容C一起决定了输出波形的频率,调节电位器和换接电容可以改变信号输出频率。

没有振荡。

是10脚与11脚短接了,断开就可以了。

产生波形失真,有可能是电容管脚太长引起信号干扰,把管脚剪短就可以解决此问题。

5 元器件清单6 原理图及实物图原理图实物图7 设计总结通过本课程的设计,使我对ICL8038的工作原理有了本质的理解,掌握了ICL8038的引脚功能、工作波形等部构造及其工作原理。

利用ICL8038制作出来的函数发生器具有线路简单,调试方便,功能完备。

可输出正弦波、方波、三角波,输出波形稳定清晰,信号质量好,精度高。

系统输出频率围较宽且经济实用。

在本次课程设计中最大的收货就是学习了如何去硬件仿真一个电路,并且也了解了到了对于一个问题的理论与实践的差异,就像这次的硬件仿真和软件仿真,结果完全不一样,知道了硬件仿真的重要性与不可取代性。

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