基于专用IC的函数发生器

1、基于专用ic的函数发生器作者:日期：北京工业大学课程设计报告（模电课设题目）基于专用i c的函数发生器班级：13024 2学 号： 1 3 02 4211姓 名： 徐嘉豪组 号： 1 9201 5年6月一、设计要求1、设计任务：采用集成函数发生器i c l 80 3 8及辅助电路，设计并制作一个能产生三角 波、正弦波、方波信号的低频函数发生器。2、基本要求：频率范围1hz 100kh乙频率控制方式手动 通过改变时间常数rc实现。在1 k负载条件下：正弦波最大峰-峰值 3 v 幅值可调，谐波失真小于3%;三角波最大峰-峰值5 v幅值可调,非线性失真小于2 %;方 波最大峰-峰值 5v 幅值可调，

2、方波上升时间小于2s;3、扩展要求：(1)过改变控制电压实现频率的压控，压控电压范围03v;(2)扩大信号输出的频率范围；(3)增加输出功率(负载电阻改为50-100 );(4)具有输出频率的显示功能；二.设计框架总体实验的原理图：直流稳压电源方波幅值变换电路输出级负载函数发生器负毂扬声器扫频波产生电路固定 电营 cjo三.设计方案的选择及比较方案一：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一三角波一正弦波函数发生器的设计方法。此方案中函数发生器电路组成框图。由比较器和积分器组成方波一三角波产生电路， 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

3、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。方案二：利用单片集成函数信号发生器icl8 0 3 8、集成振荡器、电位器等外围电路灵活的组成，使通过电源来 产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路。四.系统选用的元器件原器件清单i c l 8 038*lm741*3100k q电位器*1*11 0k q电位器1 kq电位器电容电阻若干五.系统各部分电路说明我们设计此课设可以简单的分为两部分：第一部分是：用8 0 38芯片设计的频率可调的

4、多种波形信号发生器电路。第二部分是：用741来完善整个实用的多种波形信号发生器电路。1、用8 0 3 8芯片设计的频率可调的多种波形信号发生器电路电路图如下：首先我们先要了解一下8 038芯片的调节方式以及具体的功能实现在803 8芯片中，我们做了简单的了解。的 8脚为调电压输入即振荡输出 频率受此端电压的控制，是一种电压频率（v /f ）转换电路，称为压控振荡。 其震荡频率与调频电压成正比,线性度为0. 5%调频电压的值是指+ vcc端与 管脚8之间的电压，此值应不超过1/3 （v cc+ v ee ）。7脚为调频电压输 出端，其值由器件内部的分压电阻决定，这里指的是vcc端和7脚之间的电压

5、， 此值为（vcc+ vee）,它可作为管脚8的插入电压。由于方波输出经过集电 极开路门，一般在v cc和9脚之间接一个阻值通常取10kq左右。3脚为三 角波输出端，2脚为正弦波输出端，4脚为占空比调整端，5脚为频率调整端， 6脚为电源正极v cc, 11脚为电源负极vee , 1 0 脚接电容c。13、 14脚为空脚。因此在整个电路中如图去连接就构成了 8038芯片设计的频率可调的多种波形信号发生器电路。三个输出端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rp 1可以改变方波的占空比、锯齿波的上升时间和下降时 问；调节电位器r p2可以改变输出信号的频率；调节电位器rp3和

6、rp4可以调节 正弦波的失真度，两者要反复调整才可得到失真度较小的正弦波；改变充放电电 容c 的容量大小也可以改变输出信号的频率，根据不同的设计要求可将其分为 数挡（如100pf、0.01 pf、1 f f和1 0仙f）的功能，然后利用开关进行接换即 可;在i c l8 0 3 8的输出端可接一由运算放大器构成的比例放大器，具输入端通过开关分别切换的i cl8038的9、3、2脚，可实现不同输出信号的增益调整。2、在右边741和n pn三极管的电路图:+ 12v在图中n p n三极管能更好的使芯片得到保护。并且在输入 741芯片之前, 加入一个滑动电阻器用来调节整个电路的输出的波形的峰一峰值。

7、 通过调节这个 滑动电阻使波形生成出符合要求的波形。各单元电路工作原理、公式推导了解8038芯片的工作原理:下图为芯片中的内部结构：+vrcif毋碱地）一*一_ii可知8038芯片由恒流源i 1、 i2,电压比较器c1、c2和触发器等组成。电压比较器cl、c2q的门限电压分别为2 vr/3和vr/3,电流源i1和i2的大小可 通过外接电阻调节，且1 2必须大于i 1 o触发器的q输出控制开关s ，使电流源 i2断开，电流源i1向外接电容c充电；或12接通，电容c放电，因此，电路产生振 荡。若i 2 = 21 1 , ,vc上升时间与下降时间相等，产生三角波输出到脚3。而 触发器输出的方波，经缓

8、冲器输出到脚 9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后 由脚2输出。当i1i2 2i1,时，vc的上升时间与下降时间不相等，管脚3输出锯 齿波。因此，8038芯片能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种波形。下图为8 0 3 8的管脚图:确定具体的元件参数与测试。以icl 8 038为例，其测试电路如图3所示。7脚和8脚相连，使得三角波的上升时间t 1 = 5 /3r1c,下降时间为5 rirzct2= -此时振荡频率为1_ f=- -电阻r1 和r2 的阻值一般在(vcc v8 ) /1m a (vcc-v 8) /1 0 ua范围内，式中（vcc- v8）是指电源+vccw脚8之间的电压，同时应

9、使r2 2r1,这样就保证了 i1 i 2* -8038芯片icl 80 3 8 的主要技术参数如下：1)单电源电压：+( 103 0) v ;2) 双电源电压：(515) v;3) 工率范围：1hz100kh z ;作频八.心得体会这一次的课程设计让我学到了不少的东西，本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了我对理论知识的理解和掌握，在解决困难的过程中，获得了许多专业方面的知识，拓展了视野。在本次课题设计中使用了 i c l 8 038 单片函数波形发生器，使我对icl8 038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 i cl8038制作 出来的函数发生器具有线路简单，调试方便，功能