ICL8038函数信号发生器设计.doc

设计题目： 函数信号发生器 系 别： 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 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 课程设计题目函数信号发生器 功能 技术指标 设计函数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波， 占空比可调的矩形波。 方波频率为 200-2000HZ，锯齿波 200-2000HZ， 矩形波可调占空比。 工作量 工作计划 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15 日 组装调试电路 2012 年 3 月 16 日 验收电路 2012 年 3 月 17 日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 指导教师评语 指导教师： 2012 年 3 月 21 日 目录 第 1 章 绪论 .1 1.1 课题摘要.2 1.2 设计题目.2 1.3 设计要求.2 1.4 设计技术指标.3 第 2 章 电路的设计方案 .3 2.1 电路原理方框图.3 第 3 章 ICL8038 芯片 .4 3.18038 芯片简介.4 3.2 芯片主要特点.4 3.3 管脚功能.5 3.4 芯片工作原理.6 第 4 章 整机电路的工作原理 .7 第 5 章 电路的组装调试 .8 5.1 电路的组装. 8 5.2 整机的布线原则. 8 5.3 电路调试. 8 结论 .9 收获和体会 .10 致谢 .12 参考文献 .13 附录 1 元器件清单 .14 第 1 章 绪论 1.1 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 0.001Hz30KHz 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。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1.2 设计题目 本次电子线路课程设计的设计题目是：函数信号发生器。 1.3 设计要求 设计函数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波，占空比可 调的矩形波 1.4 设计技术指标 方波频率为 200-2000HZ，锯齿波 200-2000HZ，矩形波可调占 空比。 第 2 章 电路的设计方案 2.1 电路原理方框图 ICL 8038 正弦波 方波 锯齿波 信 号 第 3 章 ICL8038 芯片 3.1ICL8038 芯片简介芯片简介 ICL 8038 是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整 个别的外部元件就能产生从 01001 300kHz 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频信号输入端 , 所以可以用来对低频信 号进行频率调制。 3.2 芯片的主要特点 （1）具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不 超过 50ppm/。 （2）正弦波输出具有低于 1%的失真度。 （3）三角波输出具有 01%高线性度。 （4）具有 0.001Hz1MHz 的频率输出范围；工作变化周 期宽。 （5）2%98%之间任意可调；高的电平输出范围。 （6）从 TTL 电平至 28V。 （7）具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出。 （8）易于使用，只需要很少的外部条件。 3.3 管脚功能管脚功能 ICL8038 实物图 ICL8038 引脚图 脚 1、12（Sine Wave Adjust）：正弦波失真度调节； 脚 2（Sine Wave Out）：正弦波输出； 脚 3（Triangle Out）：三角波输出； 脚 4、5（Duty Cycle Frequency）：方波的占空比调节、正弦波和 三角波的对称调节； 脚 6（V+）：正电源 10V18V； 脚 7（FM Bias）：内部频率调节偏置电压输； 脚 8(FM Sweep)：外部扫描频率电压输入； 脚 9（Square Wave Out）：方波输出，为开路结构； 脚 10（Timing Capacitor）：外接振荡电容； 脚 11（V or GND）：负电原或地； 脚 13、14（NC）：空脚。 3.4 芯片工作原理芯片工作原理 ICL8038 是单片集成函数信号发生器，其内部框图如右图所示。它由 恒流源 I1 和 I2、电压比较器 A 和 B、触发器、缓冲期和三角波变正 弦波电路等组成。 ICL8038 内部框图 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 2/3 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 1/3 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。 第第 4 章章 整机电路的工作原理整机电路的工作原理 根据电路原理，可设计出以下可以实现课程设计要求的电路原理 图： 由ICL8038组成的可调电路图 在图中 所示电路中，u2、u3和u9分别输出三角波或锯齿波、正 弦波、方波或矩形波电压。调节电位器RP1可以改变方波的占空 比、锯齿波的上升时间和下降时间；调节电位器RP2可以改变输 出信号的频率；调节电位器RP3和RP4可以调节正弦波的失真度， 两者要反。 此外调节电容或其他参数，皆可以改变输出信号。 第 5 章 电路的组装调试 5.1 电路的组装 根据第二章的电路原理方框图，把第三章的单元电路进行组装， 完成电路。 5.2 整机的布线原则 1、按照电路的顺序一级一级地布局。 2、了解元件管脚功能。 3、布线尽可能少，合理进行步线。 4、布线规律有制,尽量减少交叉。 5、美观大方。 6 、防止焊电路虚焊，焊点连接，接线短路。元件接反等易 现的情况。 5.3 电路调试 组装完成电路后，在示波器上观察现象，会有不同的波形输出 结论 函数信号发生器的设计方案有多种，但我们所采取的方 案能够同时产生较好的正弦波、方波、矩形波、锯 齿波，而正弦波可调占空比，锯齿波可调斜率而不 影响其它波形。在选择方案时，通过比较，也有更 简单的方案，但是考虑到仿真结果和实际器件时剔 除了，最后器件的选择是根据最简原则和从经济性 方面考虑的，并且此电路实现了这次设计的最终目 的。但是如果用于实际，部分器件应该根据实际情 况加以改变。 总结与体会： 经过两周的课程设计，终于达到 了此次课设的目的，成功的做出了信号发生器。虽 说过程有点曲折，有点累，但是最后得到了理想的 结果，心里还是很高兴的。 此次课程设计设需要有最终方案的选择，自己 通过比较，仿真软件的仿真最终选择了最优的方案， 经过小组成员的努力，不断地查阅资料，终于做出 了满意的方案。我们学会综合运用所学的理论知识， 掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤， 这很好的锻炼了我们的自学能力，对于培养我们独 立分析和设计的基本方法和步骤得到了进一步的提 升。并且在 PCB 制板和仿真过程中，更加熟悉了 PROTEL 软件，画出电子线路原理图后，虽然也遇到 了各种各样的问题，但是经过仔细的分析电路，同 时与同学讨论，经过各种调试，绘制出了PCB 图， 并且得出了最终仿真结果。使自己的理论知识和动 手能力都有了很大的提高。 此外，非常感谢给位老师的帮助，让我们更加 圆满地完成了此次课程设计的任务，让我们有如此 大的收获。 收获和体会 首先：通过此次的课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数 字电子电路方面的知识，充分地锻炼了我们的实践能力、综合运 用能力、分析和解决实际问题能力,并且通过查阅各种资料和我们 的讨论过程中有学到许多专业知识。从理论到实践，可以学到了 许多东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在课 堂上所没有学到过的知识。在设计的过程中虽然遇到了一些问题， 但经过一次次的思考，一遍遍的检查终于找出了原因所在。也暴 露了我个人知识的欠缺和经验不足，实践出真知，只有自己动手 才能把所学的知识学以致用。 其次：在课程设计的过程中，我们不断发现错误，不断改正， 不断领悟，不断获取。使得这次课程设计顺利完成。虽然在设计 的过程中发现了一些问题，但在老师和同学的帮助下，我们还是 顺利的解决了。在过程中，我们队伍合作起来越来越默契，在成 功后一起体会成功的喜悦，我想我们团队的努力成功不会逊色于 那些孤军奋战的队伍。这让我了解到团结就是力量，只有互相之 间默契融洽的配合才能换来较于完美的结果。 最后：这次设计，不仅培养了我独立思考，动手的能力以及在其 他能力上的提高。更重要的是，学会了一些学习的方法，如遇到 不懂时，可以通过网络查询，课本查找或者请教他人。让我明白 了团队合作的力量，一人之力永远不及众人之力。还有就是加深 了同学们间的感情，建立了稳固的师生之情。 致谢 在这次的课程设计中，虽然遇到了很多自己无法解决的问题， 但在很多人的帮助下，还是得以解决。 首先，感谢校方给予我这样的一个机会，在设计过程中，给 予我们的各种方便。使我们在结课的时候，能够将学到的知识应 用到实践中，增强了我们实践操作和动手能力，提高了独立思考 的能力、 其次，感谢指导教师单老师，单老师在课程设计上给予我很 多指导、支持和帮助，这是我能完成任务的主要原因。更重要的 是老师帮我解决了技术上的难题，让我学到了新的知识，开阔了 视野，提高了个人设计能力。 再次，我要感谢我的队友，我的同学。在我们一起不断的努