电子电路课程设计报告 多功能信号发生器课程设计报告.doc

电子电路设计与实践课程设计报告设计题目：多功能信号发生器所属学院：电子信息工程学院专 业：电子设计自动化班 级：10级电子设计自动化1班姓名 学号： 指导教师： 完成日期：2012年12月10日目录一. 课程设计目的二. 设计任务和要求三. 设计进度四. 总体方案五. 电路设计六. 调试过程七. 心得体会一.课程设计目的为了熟悉掌握电子电路设计与实践这门课程的具体内容、锻炼自己的实际操作能力，特按课程要求设计一个能产生正弦波、方波、三角波的信号发生器。二. 设计任务和要求设计一个能产生正弦波、方波和三角波的信号发生器，要求如下：u 输出频率f=20Hz5kHz连续可调的正弦波、方波和三角波。u 输出正弦波幅度V0=05V可调，波形非线性失真系数5%。u 输出三角波幅度V0=05V可调。u 输出方波幅度可在012V之间可调。三.设计进度第十周确定课程设计题目；第十一周确定课程设计的总体方案；第十二周设计出电路图，确定各个元器件的型号；第十三周检测各个元器件是否完好；第十四周焊接电路；第十五周调试电路，准备完成课程设计报告。四.总体方案随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发生器已被制作成专用集成电路。该集成电路使用方便，调试简单，性能稳定，它不仅能产生正弦波，同时还能产生三角波和方波。5G8038就是其中的一种。它只需外接很少的几只元件就能实现一个多种波形输出的信号发生器。该器件产生频率的温度漂移小于5010-6/；正弦波输出失真度小于1%；输出频率范围为0.01Hz300kHz；方波输出电压幅度为零到外接电源电压。使用5G8038集成函数发生器设计本任务书下达的技术指标，完全可以满足要求。五电路设计1. 5G8038集成函数发生器工作原理图1 ICL8038函数发生器的方框图图1是ICL8038多功能函数发生器的原理框图。它由一个恒流充放电振荡电路和一个正弦波变换器组成，恒流充放电振荡器产生方波和三角波，三角波经正弦波变换器输出正弦波。2. ICL8038的性能特点电源电压范围宽。采用单电源供电时， Vcc的电压范围是+1030V； 采用双电源供电时， VccVEE的电压可在515V范围内选取。电源电流约为15mA。振荡频率范围宽，频率稳定性好。频率范围是0.001Hz300kHz，频率温漂仅5010-6/。输出波形失真小。正弦波失真度5%，经仔细调整后还可降至0.5%一下。三角波的失真度为0.1%。输出特性：正弦波幅值约为Vcc/5，输出阻抗1k。矩形波输出为集电极输出，其幅度近似于Vcc。三角波幅度为Vcc/3，输出阻抗200。调频输入：范围是10kHz，线性度为0.1%。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。5G8038与国外的ICL即同类电路相一致，可互换使用。其外形引脚排列如图2所示。图2 5G8038引脚排列图5G8038管脚说明：1：正弦波失真调节端；2：正弦波输出端；3：三角波/锯齿波输出端；4：恒流源调节（4脚和5脚外接电阻，以实现占空比的调节）；5：恒流源调节（外接电阻端）；6：正电源；7：基准源输出；8：调频控制输入端；9：方波/矩形波输出端（集电极开路输出）；10：外接电容C；11：负电源或接地端；12：正弦波失真调节；13：空置端；14：空置端。3. 振荡频率计算调节5G8038输出频率的方法有两种，一是改变电阻大小；另一种是控制电压大小。图3就是5G8038组成函数发生器典型电路之一。在该电路图中，5G8038的8脚与7脚相连，其振荡频率可由下式决定： 0.6 f=2R1-R2R2R1（1+ ）R22R1矩形波的占空比为：D=(1- )100%图3 5G8038函数发生器典型应用之一当R1=R2=R，9脚输出对称的方波，3脚输出三角波，2脚输出正弦波。这时输出信号频率为： f=0.15RCRC0.3为了保证流过4脚和5脚的电流相等，产生良好的正弦波和三角波，一般将4、5脚短路，然后经一只公用电阻R接到正电源Vcc上，此时振荡频率为：f=可见，改变电阻R的大小，即可调节函数发生器的输出频率。5G8038构成的函数发生器的另一典型电路在此就不做赘述了。4. 电路参数设计（1）根据以上介绍，选择多功能信号发生器的电路结构如图4。与图3所不同的是增加了电位器Rp2支路和运算放大器LM318组成的放大器，Rp2用于减小正弦波失真度，放大器可提高信号源的带负载能力。图4 多功能信号发生器（2）参数计算为了使振荡信号获得最佳的特性，流过5G8038集成电路的4脚和5脚的电流不能过大或过小。若电流过大，会使三角波的线性变坏，从而会导致正弦波失真度增大；若过小则电容的漏电流影响变大。最佳的电流为1A1mA。电阻R满足下列关系：VCC10IR=1.59(k)，0.15RCVcc若选择Vcc=12V，则电阻R最佳的变化范围为1.2k1200k。因为f=fmaxC1取C1=4700pF，当fmax=20kHz时，Rmin=取Rmin=R1=1.5k。现选择一电位器Rp1与R1相串联，取Rp1=56k。当电位器RP1+R1最大时，振荡频率 0.15=555(Hz)（Rp1+R1）Cfmin=0.13(F)0.150.15=可见不满足设计任务书最低频率的要求。为此要在增加一组振荡电容C2。（56+1.5）10320(Rp1+R1）f C2=0.15R1C2取C2=0.15F。当调节Rp1=0是，f=666(Hz)。所以当转换开关K接入不同电容时，调节电位器Rp1，输入振荡频率分别为17Hz666Hz和555Hz2kHz。为了提高信号源的带负载能力，可是三角波、正弦波和方波信号经由LM318高速运算放大器放大后输出。调节Rp3、Rp4，可调节信号输出幅度。图5 LM318引脚图六调试过程首先调节电位器Rp1，检查输出信号的频率变化。然后调节电位器Rp2，是输出正弦波的失真最小。调节电位器Rp3，观察输出波形的幅度变化。Rp4可以配合着Rp3调节。调节开关K，观察输出波形频率的变化。调试过程中还会在模拟示波器上发现输出波形的线条较粗，可以在信号输出U0端加一个10k的电阻。七心得体会通过这学期的电子电路设计与实践，我学会了如何将学到的知识应用到实践中去，学会了一些基本的的电子电路的设计、仿真与焊接，虽然在这个过程中我遇到了很多麻烦，在学习中遇到困难是很正常的，遇到问题并不可怕，我们可以在解决这些问题的过程中提高自身的专业素质，这次设计不仅增强了自己在专业方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。我在设计时也在不断的学习，了解每一个器件的结构、工作原理及其运用。经过与同学的交流，我才确定了最后的电路方案，然后再多次的