函数信号发生器设计 模电设计

1、 广东石油化工学院 课程设计说明书 课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 函数信号发生器设计 学生姓名： 刘佳 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信12-2 学 号： 12034490203 指导教师： 李继凯 日 期： 2014 年 10 月 18 日 函数信号发生器设计 一、设计任务与要求设计并制作能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数 发生器， 本信号发生器可以考虑用专用集成芯片（如5G8038等）为核心实现。 1Hz；100kHz 信号频率范围： 频率控制方式： RC参数实现；手控 通过改变 通过改变控制电压实现； 键控 为能方便地实现频率调节，建议将频率分档；

2、输出波形要求 50% 上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48% 方波 之间； 非线性误差2%； ；谐波失真度2% 正弦波 20V；0 输出信号幅度范围： ；信号源输出阻抗： 1 应具有输出过载保护功能； 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。 二、方案设计与论证阶梯波等方波及锯齿波、函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、 ，也8038)如单片函数发生器模块电压波形的电路或仪器。可以采用集成电路( 可以采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的电路。 方案一：采用ICL8038芯片来设计函数信号发生器。该信号芯片的主要技术指标：通过调节外接阻容元件值，很容易改变振荡频率，范

3、围；输出的波形失真小；三角波输出线性度可优于使工作频率在1Hz-100kHz；外围电路简单（外接元件较少），4.2-28V。输出脉冲（或方波）电平可从0.1% 。引出线比较灵活、适用性强 方案二：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。 比较方案一和方案二，方案一电路操作灵活性比较高，而且相对比较准确，所以采用方案一

4、。 三、单元电路设计与参数计算 电路主要芯片分析如图所示： 其工作原理如下：利用恒流源对外接电容进行充放电，产生三角波(或锯齿波)，经缓冲器I从第3脚输出，由触发器获得的方波（或锯形波），经缓冲器从第九脚输出。再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，从第2脚输出。改变电容器的充放电时间，可实现三角波与锯齿波方波与矩形波的互相转换。 函数信号频率和占空比的调节。 函数信号的频率和占空比由R3、R1和C4、C5、C6决定，其频率为F，周期T，t1为振荡电容充电时间，t2为放电时间： Tt1t2 F=1/T 由于三角函数信号在电容充电时，电容电压上升到比较器规定输入电压的13倍，分得的时间为： t1

5、=CV/I=(C+1/3VCCRA)/(1/5VCC)=5/3RAC 在电容放电时，电压降到比较器输入电压的13时，分得的时间为： t2CVI（C13VCC）（25VCCRB15VCCRA） （35RA RBC）（2RARB） f1（t1t2）35RAC1RB（2RAR） 四、总原理图及元器件清单 1总原理图 2元件清单 元件序 号 型号 主要参数 数量 备注 R1、R3、R4 RES 4.7K电阻 3 R2 RES 电阻 20K 1 、R5 R6 RES 电阻10K 2 R7 RES 1K电阻 1 R8 RES 电阻6.8K 1 RV1 POT-HG 10K滑动电阻 1 RV2 POT-HG

6、 滑动电阻1K 1 RV3 POT-HG 滑动电阻100K 1 SW1 SW-ROT-3 三匝开关 1 U1 ICL8038 1 C1、 C6 CAP 0.1uf 2 C3 CAP 200uf 1 C4 CAP 1000pf 1 C5 CAP 0.01uf 1 Q1 2N1711 1 五、仿真调试与分析 1、仿真结果 2、调试过程 通过调节电位器RV1的位置，可调节函数发生器的输出振荡频率的大小，通过调节电位器RV2的位置，可以用来调节输出矩形脉冲波的占空比.C4、C5、C6为频率档位调节由低频到高频。RV3可调节波形失真程度。 为了使振荡信号获得最佳的特性，流过ICL8038集成电路4脚和5

7、脚的电流不能过大或过小。若电流过大，将使三角波的线性变坏，从而导致正弦波失真度增大；若过小，则电容的漏电流影响变大。流过ICL8038集成电路4脚和5脚的最佳电流为1A-1mA。 电路震荡频率由以此关系式决定：f=1/(2RC) 六、结论与心得 连我一开始是在网上找了一个原理图，我从中学到很多。在这一周实习中， 好之后示波器出不来。我检查很多遍连线后还是没有查出结果，就换了另一个图，这回波形出来了，但失真很厉害。我跑了一遍图书馆，在其中一本书里找到了我现在所用的原理图，经过运行后得到了我想要的波形。在做实验是，我的原理图芯片用的是5G8038，我在软件里找不到，就去问了同组的同学，他说可以用ICL8038代替。这个实验最后能成功完成，真的要谢谢同组同学在实验中给我的很多帮助。我在实验过程中真的遇到很多问题，很多时候是细节出错，被同学指出后才发现自己错的有多离谱。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，自己开始主动学习 并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我