实用信号源实验报告

实用信号源实验报告

电子信息科学与技术

课程设计报告

姓

名:

班

级:

学

号:

班内序号:

指导教师:

黄惠英

目录

一、实验要求1

1.

任务：1

2.

技术指标：1

3.

要求2

4.

主要参考元：2

二、设计方案2

1.

设计原理2

3.参数计算9

1)

信号发生电路9

2)

放大电路10

3)

计数显示电路11

三、电路测试与遇到的问题12

1.

信号失真的调节13

2.

信号频率调节13

3.

功率放大电路13

4.

计数显示电路14

5.

连接全部电路14

四、总体电路图14

五、实验数据15

六、实验总结16

22

一、实验要求

1.

任务：

在给定5V电源电压条下,设计并制作一个信号源。

2.

技术指标：

(1)

正弦波信号源

a、信号频率：20HZ~20KHZ连续可调；

b、频率稳定度：优于10

；

c、非线性失真系数：￡3%，降低正弦波非线性失真系数，至少眼睛看不出来；

d、正弦波幅度连续可调，调整范围峰峰值为100mV~2V。

(2)

脉冲波信号源

a、信号频率：20HZ~20KHZ连续可调；

b、上升和下降时间：￡1us；

c、平顶斜降：￡

5%

；

d、脉冲占空比：2%到98%连续可调；

e、脉冲波幅度连续可调，调整范围峰峰值为100mV~2V。

(3)

上述两个信号源公共要求

a、在负载为600W时，

输出幅度为2V；

b、完成5位频率的数字显示

3.

要求

设计与总结报告：有方案设计与论证，理论分析与计算，完整的电路原理图，测试方法与数据，结果分析。要有特色与创新。

4.

主要参考元：

ICL8038,CD4026,NE556或NE555,CD4001或CD4004,LF356 或LM318,等

注：不采用单片机控制

二、设计方案

1.

设计原理

（1）ICL8038及外围电路

ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1－1所示。它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。

图1－1

ICL8038原理框图

外接电容C由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阈值分别为电源电压（指UCC＋UEE）的2/3和1/3。恒流源I1和I2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uC达到电源电压的2/3时，电压比较器A 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），恒流源I2将电流2I1加到C上反充电，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B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给

C充电，…如此周而复始，产生振荡。

若调整电路，使I2＝2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。C上的电压uC，上升与下降时间相等，为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。

将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚②输出。

图1－2

ICL8038管脚功能图

（2）

LM318放大电路

图1－3

LM318管脚功能图

（3）

NE555定时计数电路

图1－4

NE555内部结构图

555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。555定时器工作时过程分析如下：

当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

图1－5

NE555引脚图

1脚：接地端；

2脚：低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；

3脚：输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA；

4脚：复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；

5脚：电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；

6脚：高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；

7脚：放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元通过TD放电；