模拟方式设计一个方波发生器和三角波发生器.doc

模拟方式设计一个方波发生器和三角波发生器，频率在100Hz到10KHz之间任意可调，幅度在5V。1直流稳压电源的设计与制作 要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一组可调正电压。 2高保真音频功率放大器的设计与制作 要求设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8，频率响应2020KHZ，效率60，失真小。 3函数发生器的设计与制作 要求设计制作一个方波三角波正选波发生器，频率范围 10100Hz，100Hz1KHz，1KHz10KHz；正弦波Upp3v，三角波Upp5v，方波Upp14v，幅度连续可调，线性失真小。 要求:1)课题名称。 2)设计任务和要求。 3)方案选择与论证。 4)原理框图，总体电路图、布线图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。 5)电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。 6)收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 是这要求吗？ 若是就如下 电路原理图如图一所示。图中的8038为函数发生器专用IC，它具有3种波形输出，分别正弦波、方波和三角波，8038的第10脚外接定时电容，该电容的容值决定了输出波形的频率，电路中的定时电容从C1至C8决定了信号频率的十个倍频程，从500F开始，依次减小十倍，直到5500pF，频率范围相应地从0.05Hz0.5 Hz5Hz50Hz500Hz5kHz50kHz500kHz，如果C8取250pF，频率可达1MHz。图中的V1、R7、R8构成缓冲放大器，R9为电位器，用于改变输出波形的幅值。 整个电路的频率范围为0.05Hz1MHz，占空比可以从2%至98%调整，失真不大于1%，线性好，误差不大于0.1%，因此电路很有实用价值。 /Article/UploadFiles/2004412249371.jpg 参考资料：更多详细资料： 这个我以前学校里有做过。大致设计思想是先用三极管振荡出1个正弦波，再经过一级放大（输出正弦波），后面加一级放大限幅的电路（输出方波），最后一级积分电路（输出3角波）。翻翻书吧，模拟电子书上有的 函数信号发生器的设计与制作 系别：电子工程系 专业：应用电子技术 届：07届 姓名：李贤春 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。 关键词 ICL8038，波形，原理图，常用接法 一、概述 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，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地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，都有了很大的提高。 二、方案论证与比较 2.1系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2方案论证 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。 方案二采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，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0.001Hz300KHz。 三、系统工作原理与分析 3.1、ICL8038的应用 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，输出信号的频率范围可为0.001Hz300KHz；正弦信号输出失真度为1%；三角波输出的线性度小于0.1%；占空比变化范围为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-）：5V15V。图1-2是管脚排列图，图1-2是功能框图。8038采用DIP-14PIN封装，管脚功能如表1-1所示。 3.2、ICL8038内部框图介绍 函数发生器ICL8038的电路结构如图虚线框内所示（图1-1），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；两个电压比较器和的阈值电压分别为 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。 3.3、内部框图工作原理 当给函数发生器ICL8038合闸通电时，电容C的电压为0V，根据电压比较器的电压传输特性，电压比较器和的输出电压均为低电平；因而RS触发器的 ，输出Q=0， ； 使开关S断开，电流源IS1对电容充电，充电电流为 IS1=I 因充电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性上升。 当上升为VCC/3时，电压比较器输出为高电平，此时RS触发器的 ，S=0时，Q和 保持原状态不变。 一直到上升到2VCC/3时，使电压比较器的输出电压跃变为高电平，此时RS触发器的 时，Q=1时， ，导致开关S闭合，电容C开始放电，放电电流为IS2-IS1=I因放电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性下降。 起初，uC的下降虽然使RS触发的S端从高电平跃变为低电平，但 ，其输出不变。 一直到uC下降到VCC/3时，使电压比较器的输出电压跃变为低电平，此时 ，Q=0， ，使得开关S断开，电容C又开始充电，重复上述过程，周而复始，电路产生了自激振荡。 由于充电电流与放电电流数值相等，因而电容上电压为三角波，Q和 为方波，经缓冲放大器输出。三角波电压通过三角波变正弦波电路输出正弦波电压。 结论：改变电容充放电电流，可以输出占空比可调的矩形波和锯齿波。但是，当输出不是方波时，输出也得不到正弦波了。 3.4、方案电路工作原理（见图1-7） 当外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器、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I2I1。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I2I1（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W1为输出频率细调电位器，电位器W2调节方波占空比，电位器W3、W4调节正弦波的非线性失真。 图1-1 3.5、两个电压比较器的电压传输特性如图1-4所示。 图1-4 3.6、常用接法 如图（1-2）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（1-5）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RW滑动的位置来调整RA和RB的数值。 图1-5 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RARB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内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为 故RA70KHz）产生失真。输出可实现0.2V步进，峰-峰值扩展至026V。 图1-2 图 1&8722;7 六、结论 通过本篇论文的设计，使我们对ICL8038的工作原理有了本质的理解，掌握了ICL8038的引脚功能、工作波形等内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。系统输出频率范围较宽且经济实用。 七、参考文献 【1】谢自美电子线路设计.实验.测试（第三版）武汉：华中科技大学出版社。2000年7月 【2】杨帮文新型集成器件家用电路北京：电子工业出版社，2002.8 【3】第二届全国大学生电子设计竞赛组委会。全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编。北京：北京理工大学出版社，1997. 【4】李炎清毕业论文写作与范例厦门：厦门大学出版社。2006.10 【5】潭博学、苗江静集成电路原理及应用北京：电子工业出版社。2003.9 【6】陈梓城家用电子电路设计与调试北京：中国电力出版社。2006 方波变三角波电路图 方波转三角波电路图/cctv_0011/blog/static/46597376200841813547496/由模拟开关等构成的三角波和方波电路图/cctv_0011/blog/static/46597376200841813248808/更多精彩 博客分享 博客交流 点击下面地址进入(谢谢支持!)/cctv_0011/blog/static/4659737620084307469476/方波变三角波电路图 方波转三角波电路图如图所示为具有三角波和矩形波输出的振荡电路。该电路由密勒积分器A2和斯密特触发器A1构成，可以产生三角波和矩形波输出。振荡频率由密勒积分器的时间常数(R3+R4)C1和触发器的滞后电压Vcc(R1+R2)/(R1+R2+R3)确定，其中Vcc为电源电压。调节电阻R3可以改变振荡频率，而调节电阻R2既可以改变三角波的输出幅度，也可以改变振荡频率。A2输出三角波，A1输出矩形波，它们之间相位差为90度。本图是由模拟开关等构成的三角波和方波电路。电路中，调整电位器RP2和RP3的阻值相应改变参考电压UR1和UR2，这样可以精确和独立地改变三角波的电压电平和振幅。在不影响三角波振幅的情况下，可以调节电位器