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1、模拟电子技术课程设计说明书 函数信号发生器 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间 摘 要 在我们的学习生活中，尤其是电器类学习中经常用到函数信号发生器，我们一般只会用到其中几种比较常见的波，例如正玄波，方波，三角波。其实它还能产生很多的其它的波形，而其中很多波对我们的电子电路等的研究有比较大的作用，所以我们掌握它的设计方法以及原理有很大的实际意义。本设计以IC8038核心器件制作的一种函数信号发生器，制作成本较低。适合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0.001Hz30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波
2、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
3、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。关键词： ICL8038；波形；原理图；常用接法；函数信号发生器ABSTRACTFunction signal generator according to different purposes, a function generator to produce three or more kinds of waveforms, devices used in circuit can be a separation device, and can also be integrated device, gen
4、erates a square wave, sine wave, triangle wave, a variety of programs, such as to generate sine wave, according to the function of some non sine wave and sinusoidal periodic which is determined by the shaping circuit, the sine wave into a square wave, the integral circuit to turn it into a triangle
5、wave. You can also generate triangle wave, square wave, triangle wave, square wave and sine wave or into. With the rapid development of electronic technology, emerge in an endless stream of new materials and new devices, the development of new type of function signal generator, devices can be select
6、ively increased substantially, for example ICL8038 is a technically mature can produce sine wave, square wave, the main chip of the triangular wave. So, can choose the variety, technology is feasible.Keywords: ICL8038；waveform；schematics；commonly used method；function signal generator目 录1 绪论1 1.1 简易信
7、号发生器简介1 1.2 项目可行性研究12 方案论证2 方案一2 方案二2 方案三3 方案四33 理论分析与设计方案的建立4 3.1 ICL8038工作原理4 3.2 ICL8038组成函数发生器的应用64 电路设计说明7 4.1 电路原理图7 4.2 电路PCB图7 4.3 原理说明8 4.4 电路参数的选择9 4.5 结果分析9 4.6 总结105 实验数据及分析11结束语15参考文献16附录171 绪论1.1 简易信号发生器简介函数信号发生器，也叫简易信号发生器，它能输出稳定的正弦波、三角波、方波，且输出频率在100Hz1KHz范围内连续可调, 输出电压幅度在05V连续可调，由正负12V
8、直流稳压电源供电。它由振荡电路，比较器，积分器，反相器等基本电路组成的，通过调节电容或者电阻改变波形的频率和幅值。本课题设计对函数发生器的几个设计方案进行了分析比较，最终采用芯片ICL8038构成函数信号发生器电路，LM358构成放大电路,可同时输出符合要求的方波、三角波和正弦波，频率调节范围大，正弦波失真小，制作简单，价格低廉，使用方便。1.2 项目可行性研究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
9、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。 2 方案论证方案一可先产生方波-三角波，再将三角波变成正弦波。如下框图所示。 图2-1 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。特
10、别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。方案二 此方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。文 氏电 桥正弦波比较器积分器方波三角波图2-2这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小。但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有10倍的频率覆盖系数，然而对于积分器的输入输出关系为：显然对于10倍的频率变化会有积分时间dt的10倍变化从而导致输出电压振幅的10倍变化
11、。而这是电路所不希望的。幅度稳定性难以达到要求。方案三用单片集成芯片IC8038实现，此方案要求幅度和频率都可调，可由电位器加放大器实现。它是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波，方波，三角波等，其振荡频率可以通过外加电容进行调节。利用8038芯片的优点十分明显如下 集成度比较高，输出稳定； 构成的电路简单，所用的元件少，经济实惠； 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和FSK调制器； 具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50PPm；正弦波输出具有低于1的失真度；三角波输出具有01高线性度；具有0001Hz1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，298之间任意
12、可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V。方案四用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现。如采用一片AT89S51单片机和DAC0832数模转换器组成的智能数字式低频信号发生器。按用户的需要，选择运行不同的程序，将会得到不同的波形信号。再在 DAC0832 输出端加上一些电压变换电路以及放大整形电路，就完成了一个频率可调的多功能信号发生器的设计。考虑到实验电路的简单及其稳定性，我们用集成芯片IC8038来实现信号发生器的设计。3 理论分析与设计方案的建立3.1 IC 8038的工作原理 采用IC8038集成电路，它的内部结构和管脚图图如下图3-1和图3-2所示图3-1 ICL80
13、38内部原理电路框图 图3-2 8038管脚图管脚说明：1. 正弦波线性调节；2. 正弦波输出；3. 三角波输出；4. 恒流源调节；5. 恒流源调节；6. 正电源；7. 调频偏置电压；8. 调频控制输入端；9. 方波输出（集电极开路输出）； 10. 外接电容；11. 负电源或接地；12. 正弦波线性调节； 13、14. 空脚在图3-1中，由手册和有关资料可看出，外接电容C由两个恒流源充电和放电，振荡电容C由外部接入，它是由内部两个恒流源来完成充电放电过程。恒流源2的工作状态是由恒流源1对电容器C连续充电，增加电容电压，从而改变比较器的输入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。当触
14、发器的状态使恒流源2处于关闭状态，电容电压达到比较器1输入电压规定值的23倍时，比较器1状态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关K由B点接到A点。由于恒流源2的工作电流值为2I，是恒流源1的2倍，电容器处于放电状态，在单位时间内电容器端电压将线性下降，当电容电压下降到比较器2的输入电压规定值的13倍时，比较器2状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期性的循环，完成振荡过程。在以上基本电路中很容易获得函数信号，假如电容器在充电过程和在放电过程的时间常数相等，而且在电容器充放电时，电容电压就是三角波函数，三角波信号由此获得，并从管脚3输出。由于触发器的工作状态变化时间也是由电容电压的充放电过程决定的，所以，触发器的状态翻转，就能产生方波函数信号，在芯片内部，这两种函数信号经缓冲器功率放大，触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。因此，8038能输出方波、三角波、正弦波等不同的波形。3.2 ICL8038组成函数发生器的应用由图3-2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(VCC+VE
