关 键 词：

多种 信号发生器

资源描述：

多种信号发生器,多种,信号发生器

内容简介：

毕 业 设 计 任 务 书 题 目：简易波形发生器姓 名：贺辉专 业：应用电子技术班 级：电子14301学 号：201403010104校内指导老师：龙小波校外指导老师：廖杰填表日期：2016.12.10湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计任务书二级学院医管学院专 业应用电子技术班 级14电子301 姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称 简易波形发生器校外指导老师廖杰毕业设计时间2016.12-2017.05一、毕业设计目标与任务 设计任务：设计制作波形发生器 该发生器产生多种波形. 设计目标： 完成毕业设计，按要求达到预期效果。二、实施步骤和方法功能分析信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工、电子实验室中经常使用的电子仪器之一。信号发生器可以有多种实现方法，而频率越高、产生波形越多的信号发生器越好，可以从信号发生器的制作条件及使用领域方面考虑其实现方法。用函数发生芯片ICL8038结合外围电路产生三角波、正弦波以及矩形波三种基本波形.方案选择 CL8038 是单片集成函数信号发生器，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。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。4.输入选择ICL8038 是单片集成函数信号发生器，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。实施步骤1.元件选择与测试在挑选元器件时，在没有符合要求值的元器件时，找相似的代替，并且测试该元器件的可行性。在选择好元器件后，测试各元器件的正常值。2.仿真对程序进行仿真测试，检测有无逻辑错误，可对程序中的初值（变量）进行修改，来检测元器件的误差。3.制作万能板按照原理图上的线路焊接到万能板，进行插接元器件。4.系统调试对成品板进行全方面的检测，对程序进行测试，以及包括对各个引脚的通断，有无虚焊进行检测。实施方法1.上网参考信号发生器相关文献2.确定原理图的可行性3.仿真与制作万能板板4.系统调试三、进度安排起止时间阶段性任务2016.12-2017.1 设计前准备，确定原理图和元器件2017.1-2017.2 进行仿真测试2017.2-2017.3 硬件设计2017.3-2017.4软件设计2017.4- 2017.5系统调试2017.5产品包装四、成果材料1.样机一套2.设计方案一份五、参考资料1童诗白模拟电子电路中央广播电视大学出版社1993年2阎石数字电子电路中央广播电视大学出版社1993年3任中民数字电子技术清华大学出版社2005年4孙肖子模拟电子技术基础第1版西安：西安电子科技大学出版社，2001.15谢自美电子线路设计实验测试第2版武昌：华中科技大学出版社，2000.76张豫滇电子电路课程设计第1版 南京：河海大学出版社，2005.87李士雄、丁康源数字集成电子技术教程 高等教育出版社2002年8张洪润电子线路与电子技术清华大学出版社2005年指导老师签名： 年 月 日毕 业 设 计 方 案 题 目：多种信号发生器姓 名：贺辉专 业：应用电子技术班 级：电子14301学 号：201403010104校内指导老师：龙小波校外指导老师：廖杰填表日期：2016.12.10湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计方案二级学院医管学院专 业应用电子技术班 级电子14301 姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称简易波形发生器校外指导老师廖杰1、 选题依据（含意义、价值）波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：（1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使任意波形的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。各种计算机语言的飞速发展也推动了波形发生器软件技术的发展。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic Visual C等等)编写波形发生器的软面板，这样允许徒手从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。（2）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，有在繁荣起来。不过现在的新的台式仪器的形态，和几年前的已有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。二、毕业设计内容本课题以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。三、毕业设计技术方案、路线技术方案1. 元件选择与测试元器件选择：ICL8038芯片 1片 独石电容104 2个 独石电容103 1个独石电容102 1个 电阻10k 2个 电阻200欧姆 1个 电阻33k 4个电位器 3个 LED灯 1个 电源开关 1个2. 做实物产品3. 根据电路图，用元器件将产品做出来。(实物图附文档3-毕业设计作品)系统调试第一步：眼睛目测 第二步：万用表检测 第三步：上电检测 第四步：使用示波器检测毕业设计路线1.上网参考简易数字电压表相关文献2.确定原理图的可行性3.制作实物产品4.系统调试四、实施步骤及进度安排起止时间阶段性任务2016.12-2017.1 设计前准备，确定原理图和元器件2017.1-2017.2 进行实验测试2017.2-2017.3 硬件设计2017.3-2017.4软件设计2017.4- 2017.5系统调试2017.5-产品包装五、预期效果1.测量的波形稳定2.波形无误差6、 参考文献1童诗白模拟电子电路中央广播电视大学出版社1993年2阎石数字电子电路中央广播电视大学出版社1993年3任中民数字电子技术清华大学出版社2005年4孙肖子模拟电子技术基础第1版西安：西安电子科技大学出版社，2001.15谢自美电子线路设计实验测试第2版武昌：华中科技大学出版社，2000.76张豫滇电子电路课程设计第1版 南京：河海大学出版社，2005.87李士雄、丁康源数字集成电子技术教程 高等教育出版社2002年8张洪润电子线路与电子技术清华大学出版社2005年七、指导老师意见指导老师签名： 年 月 日毕 业 设 计 作 品 题 目：简易波形发生器姓 名：贺辉专 业：电子应用技术班 级：电子14301学 号：201403010104校内指导老师：龙小波校外指导老师：廖杰填表日期：2017.5.10湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计作品二级学院医管学院专 业应用电子技术 班 级电子14301 姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称简易波形发生器校外指导老师廖杰毕业设计时间2016.12-2017.5第一章 绪论1.1选题背景函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器，电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波，正弦波，三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器1.2功能要求及设计目标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1.3设计目的意义1.通过亲身的设计应用电路，将所用的理论知识应用到实践中，增强实践动手能力，进而促进理论知识的强化。2.通过数字电压表的设计系统掌握ICL8038芯片的应用。掌握A/D转换的原理及硬件设计的方法，掌握根据课题的要求，提出选择设计方案，查找所需元器，设计并搭建硬件电路，进行调试等。第二章 数字电压表系统设计2.1.1 硬件原理框图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。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。2.1.2 ICL8038的结构引脚图脚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（FMBias）：内部频率调节偏置电压输入；脚8(FM Sweep)：外部扫描频率电压输入；脚9（SquareWaveOut）：方波输出，为开路结构；脚10（TimingCapacitor）：外接振荡电容；脚11（V orGND）：负电原或地；脚13、14（NC）：空脚。1 芯片简介ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角, 锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路. 频率(或重复频率) 的选定从0.001hz到300khz可以选用电阻器或电容器来调节, 调频及扫描可以由同一个外部电压完成. 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，输出由温度和电源变化范围广而决定. 这个芯片和锁相回路作用，具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过250pp2芯片的功能介绍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。第一，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。第二，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)。第三，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%。第四，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。第五，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。第六，外围电路简单。通过调节外部阻容元件值，很容易改变振荡频率。第七，此外8038还能实现FM调制，扫描输出3芯片的功能特点（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，工作原理可知, 该芯片由三角波振荡电路、比较器1、比较器2、触发器、三角波正弦波变换电路、恒流源CS1、CS2等组成。恒流源CS1、CS2主要用于对外接电容C 进行充电放电, 可利用4、5脚外接电阻调整恒流源的电流, 以改变电容C 的充放电时间常数, 从而改变10脚三角波的频率。两个比较器分别被内部基准电压设定在23Vs与13Vs。使两个比较器必须在大于23Vs或小于13Vs 的范围内翻转。其输出同时控制触发器, 使其一方面控制恒流源CS2 的通断, 另一方面输出方波经集电极开路缓冲器, 由9 脚输出方脉冲, 而10脚经缓冲器直接由3 脚输出三角波, 另外还经三角波正弦波变换电路由2 脚输出低失真正弦波。外接电容C 由两个恒流源充电和放电。若S 断开,仅有电流I1 向C 充电, 当C 上电压上升到比较器1 的门限电压2 3V s 时, 触发器输出Q = 1。开关S 导通, CS2 把电流I2加到C上反充电, 当I2 I1 时, 相当于C 由一个净电流I2- I1放电, 此时C 上电压逐渐下降,当下降到比较器2的门限电压1 3V s时, RS触发器被复位,Q = 0, 于是S 断开CS2, 仅有CS1 对C充电, 如此反复形成振荡, C上电压近似为三角波, 而触发器输出则为方波。当两个电流源CS1、CS2 的电流分别设定为I、2I时, 电容C上的充电、放电时间相等, 则10脚三角波以及变换的正弦波就是对称的, 方波的占空比是50%。若恒流源CS1、CS2的电流不满足上述关系, 则3脚输出非对称的锯齿波, 2 脚输出非对称的正弦波, 9脚输出占空比为2% 98% 的脉冲波形。另外改变恒流源I的大小, 即可改变振荡信号的频率。第三章 制作实物和实物的调试3.1 原理图与实物作品原理图：实物作品图： 3.参考文献1童诗白模拟电子电路中央广播电视大学出版社1993年2阎石数字电子电路中央广播电视大学出版社1993年3任中民数字电子技术清华大学出版社2005年4孙肖子模拟电子技术基础第1版西安：西安电子科技大学出版社，2001.15谢自美电子线路设计实验测试第2版武昌：华中科技大学出版社，2000.76张豫滇电子电路课程设计第1版 南京：河海大学出版社，2005.87李士雄、丁康源数字集成电子技术教程 高等教育出版社2002年8张洪润电子线路与电子技术清华大学出版社2005年 2、 ICL8038芯片资料 概述：ICL8038波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角,锯齿波和脉冲波形的单片综合集成电路.频率(或重复频率)可用外部电阻器或电容器来调节选定，范围从0.001hz到高于300khz并且,用外部电压可以完成频率调制及扫频.ICL8038的制造采用了先进的整体技术，采用肖特基势垒二极管、薄膜电阻使电路输出在温度和电源变化较大的范围内保持稳定。这个芯片与锁相环路配合，以减少温度漂移使小于250ppm特点：1、 低温度频率漂移，250ppm；2、 2、低失真度1（正弦波输出）；3、 3、高线性度01（三角波输出）；4、 4、宽具频率输出范围0001Hz300kHz的；5、 5、可变占空比298；6、 6、宽电平输出从TTL至28V；7、 7、同时输出正弦波、三角波和方波；8、 8、易于使用，只需要很少的外部元件。 毕 业 设 计 成 果 报 告 书 题 目：简易波形发生器姓 名：贺辉专 业：应用电子技术班 级：医电1401学 号：201403010104校内指导老师：龙小波校外指导老师：廖杰填表日期：2016.12至2017.5湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计成果报告书二级学院医管学院专 业 应用电子技术班 级电子14301姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称简易波形发生器校外指导老师廖杰一、 主要成果简介本课题采用的是单片集成函数信号发生器ICL8038、集成振荡器、集成定时器等灵活的组成来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路，具有线路简单，调试方便，功能完备，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高，系统输出频率范围较宽且经济实用，而且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。特别适合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，比较容易满足设计需要。二、毕业设计的收获心得体会对于此次课程设计，有许多的感触与体会，遇到的难题多，学习到的知识也就更多。第一，电路遇到波形不稳定，如何解决这个问题，我们小组进行了多次讨论，终于解决了波形不稳定。第二，因此在整个设计过程中大部分时间是用在解决波形问题上面的，我在这方面实在不是很熟悉，所以请教了很多人，最后经过多次调试，最后终于成功的达到了本课程设计的要求。第三，在一个课题中，要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，重要的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如在多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因。这就要求我对硬件系统中各组件部分有充分透彻的理解和研究，并能对之灵活应用。完成这次设计后，我在书本理论知识的基础上又有了更深层次的理解。第四，在本次设计的过程中，我还学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料。我发现，在我们所使用的书籍上有一些知识在实际应用中其实并不是十分理想，各种参数都需要自己去调整，这就要求我们应更加注重实践环节。最后，还要在此感谢课程设计的指导老师和我的同学们，他们在整个过程中都给予了我充分的帮助与支持。三、作品（产品）特点及创新性说明本设计制作的作品中，电路设计合理，通过对芯片的应用，来输出波形，作品使用的是万能板制作，通过将引线把各开关按键连接到外部包装盒上，并且标注各按键的功能，使操作人员能够简单明了的操作本作品。四、问题与展望 问题：在作品设计期间，开始我是用的其他方法但都没有达到标准，经常是波形不稳定问了老师、同学但都没什么效果后来我上网查找这方面的书籍及询问相关人士在结合实践才解决波形问题。单片集成函数信号发生器ICL8038、集成振荡器、集成定时器等灵活的组成来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路，具有线路简单，调试方便，功能完备，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高，系统输出频率范围较宽且经济实用，而且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。特别适合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，比较容易满足设计需要。 展望：希望在以后的学习生活中，能更多的提高动手和团队协作能力，多思考多提高发现问题的能力，学会总结问题，解决问题。多从实际中发现问题，提高自身知识水平。学生签名： 年 月 日湘潭医卫职业技术学院 毕业设计指导记录二级学院医管学院专 业应用电子技术班 级电子14301姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称简易波形发生器校外指导老师廖杰指导时间指导地点指导内容指导教师签名2016.12.6实训楼102确定原理图的可行性，确定元器件2017.1.8实训楼102调试试验品及分析2017.3.24实训楼102硬件设计与修改2017.4.8实训楼102软件设计与修改湘潭医卫职业技术学院 毕业设计指导教师评阅表二级学院医管学院专 业应用电子技术 班 级电子14301 姓 名贺辉学 号201403010104校内指导老师龙小波毕业设计名称简易波形发生器校外指导老师廖杰指导教师评语（对工作态度，设计过程，设计内容与方法，任务完成情况，成果规范性、科学性、实用性、创新性，存在不足等进行评价，并对能否参加答辩给出明