光纤通信系统模拟信号源模块

1、.课 程 设 计 报 告课 程 光纤通信 课 题 光纤通信系统模拟信号源模块 ；. 光纤通信系统模拟信号源模块摘要：本文介绍了集成函数发生器ICL8038的结构、特点和逻辑功能，以及基于ICL8038的模拟信号发生器,并通过实验给出了电路元件参数，而且测量出了输出信号的频率和电压幅度调节的范围。关键词：ICL8038、函数信号源 1、 引言 函数信号发生器是一种能产生某种特定的周期性信号波形的装置，信号频率范围可从几微赫到几十兆赫。信号发生器在电路实验和设备检测中具有非常广泛的应用，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。用LC振荡电路和RC振荡电路设计的信号发生器，

2、其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，且零点不可调，价格也比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中频，即几十赫兹到几十千赫兹。而函数发生器IcL8038是一种可以同时输出方波、三角波和正弦波的专用集成电路，常用作多波形发生器、模拟信号源等，本文用集成函数发生器ICL8038联结外部元件组成程控信号发生器。程控信号发生器是一种输出信号的频率和幅度都是可控的信号源电路。2、 函数发生器ICL8038简介 通过与控制主模块的连接，系统采用精密函数发生器电路(ICL8038芯片)，以输出正弦波、方波、三角波等波形。ICL8038芯片是一种有多种波形输出的精密振

3、荡集成电路，它可以输出符合系统要求的三种信号波形。ICL8038芯片只需要个别的外部元件就能产生从0001Hz30kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等周期信号。输出波形的频率和占空比还可以通过电流或电阻调节。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。ICL8038采用DIP一14封装。芯片内包含两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关和RS触发器,在构成函数波形发生器时应将第7、8两脚短接。3、 工作原理外接电容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

4、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。 下图为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

5、输出调频偏置电压，数值是引脚7与电源+V之差，它可作为引脚8的输入电压ICL8038引脚图4、 ICL8038的基本接法 为了减小正弦波失真，在管脚11和12之间的82K电阻最好是可变电阻。这种安排使失真少于1%是可以达到的。为了减少得更多, 二台电位器可以按照下图显示进行连接; 这种典型构造使得正弦波失真减少近0.5% 对任何特定的输出频率,有广泛的RC组合工作, 然而, 为了最佳性能某些制约因素限制了充电电流大小。在低端, 电流小于1A都是不可取的,因为在高温时电路的泄漏将产生重大误差。高电流( I 5mA ) 晶体管betas和饱和电压将会使误差越来越大，因此，最佳性能是充电电流在10A

6、-1mA时获得的。如果管脚 7和8是短路的，充电电流的大小由RA确定,可以计算出对于三角波，其输出幅度为Vv=VJ3。振荡频率计算公式为：这也是矩形波和正弦波的频率。矩形波的占空比D为5、 信号发生器硬件设计本图用到的主要芯片为ICL8038，其工作频率范围在几赫兹至几百千赫兹之间，它可以同时输出方波（或脉冲波）、三角波、正弦波。电阻R1与电位器RP1用来确定脚的直流电位V8，通常取V82/3VCC，IA、IB越小，输出频率越低，反之亦然。RP1可调节的频率范围为20Hz-20kHz。VCC采用双电源供电时，输出波形的直流电平为零，采用单电源供电时，输出波形的直流电平为VCC/2。方波可以调节

7、占空比，信号的幅值也可以通过电位器进行调节。 电路图仿真中示波器 经过仿真从示波器中可看出设计出的电路幅值可调至1v，频率在20HZ-20KHZ可调，图形无失真，基本功能已经实现。如果要保证ICL8038长时间地在正常温度范围内产生一个频率稳定的输出电压，必须采取以下措施： (1)决定频率的外接电阻和电容器的温度特性要好； (2)外部电源应稳定； (3)应选用高精度的金属膜电阻，误差在l或更小的； (4)电容器必须选用温度系数低的NPO陶瓷电容。六、制作过程及功能检测根据原理图，在洞洞板上焊出实物图，焊完以后用万用表检测连接性。检测无误后，接通电源，连接示波器出现波形，100HZ-19KHZ。 实物图七、信号源的存在问题与改进方案 ICL8038芯片构成的信号发生器电路设计简单，外接较少元件就能满足功能要求，具备使用灵活，适应性强，价格低廉的优点。由于它具有电源电压范围宽，稳定性好，精度高，易于使用的特点，尤其是它具有压控振荡的特点，因而它在数字通讯和自动化工程中被广泛应用，具有很大的潜力。但是它也存在一些不足之处：首先是I