8038函数发生器实验报告

PAGEPAGE9桂林航天工业学院课程设计报告课程名称电子技术课程设计开课学期2014-2015年第一学期实验室南实522\南实609班级20130410Z02姓名

桂林航天工业学院学生课程设计报告课程名称电子技术课程设计开课系（部）及实验室电子工程系学生姓名潘琪学号20130410Z022专业20130410Z02指导教师赵素文教师评语：教师签名：批改时间：年月日基于ICL8038的信号发生器设计1整体设计思想利用单片集成函数信号发生器ICL8038、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。工作原理整体框图如图1.1所示。频率选择控制频率选择控制三角波正弦波幅度控制直流电源方波图1-1由8038构成的函数发生器电路组成框图ICL80382详细设计2.1、ICL8038的应用、性能和主要参数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。（1）ICL8038电源电压范围宽，采用单电源供电时，V+-GND的电压范围+10-+30V；采用双电源供电时，V+-V-的电压可在±5-±15V内选取。电源电流约15mA。（2）振荡频率范围宽，频率稳定性好。频率范围是0.001Hz-300kHz，频率温漂仅50ppm/℃(1ppm=10-6)。（3）输出波形的失真小。正弦波失真度＜5%，经过仔细调整后，失真度还可降低到0.5%。三角波的线性度高达0.1%。（4）矩形波占空比的调节范围很宽，D=1%-99%，由此可获得窄脉冲、宽脉冲或方波。（5）外围电路非常简单，易于制作。通过调节外部阻容元件值，即可改变振荡频率，产生高质量的中、低频正弦波，矩形波（或方波，窄脉冲）,三角波（或锯齿波）等函数波形，其应用领域比普通单一波形的信号发生器更为广阔。此外8038还能实现FM调制，扫描输出ICL8038的性能特点和主要参数ICL8038是产生精密波形的压控振荡器，是一块单片多种信号发生器集成电路，它能同时产生正弦波、方波、三角波，是一种性能价格比高的多功能波形发生器，因为ICL8038信号发生器是单片集成电路，所以制作和调试均较简单、方便，也较为实用、可靠，人们常称其为实用信号发生器。ICL8038具有以下主要参数和主要特点。①工作频率范围：0.001Hz～500kHz；②波形失真度：不大于0．5％；③同时有三种波形输出：正弦波、方波、三角波；④电源：单电源为+10V一+30V，双电源为±5V；⑤足够低的频率温漂：最大值为50X10-6／℃；⑥改变外接电阻、电容值，可改变输出信号的频率范围；⑦外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比；⑧使用简单，外接元件少。2.2、ICL8038的内部结构和引脚排列ICL8038采用14脚双列直插式封装。图1.4.1所示是ICL8038的内部结构图。图1.4.11CL8038的内部结构图ICL8038是由两个电流源、两个比较器、两个缓冲器、触发器和正弦波变换器等部分组成的。在10脚外接电容C交替地从一个电流源充电后向另一个电流源放电，则在电容两端产生三角波。三角波加到两个比较器的输入端，同比较器的两个固定电平进行比较，从而产生触发信号，并通过触发器控制两个电源的相互转接。电容C两端的三角波通过缓冲器加到正弦波变换器，则可以获得三角波输出和正弦波输出。通过比较器和触发器，并经过缓冲器，又可获得方波信号输出。因为三角波和方波信号是经过缓冲器获得的，因而输出阻抗较低(约200Ω)，而正弦波输出未经缓冲，输出阻抗较大(约lkΩ)，所以在实际使用时，还需要在8038的正弦波输出端再加一级独立的同相放大器，进行缓冲、放大和调整振幅等。ICL8038的引脚排列图如图1.4.2所示。其引脚及其功能如下。图1.4.2ICL8038的引脚排列图（1）1脚SINADJl、12脚SINADJ2：正弦波波形调整端。通常SINADJl开路或接直流电压，SINADJ2接电阻REXT到V-，用以改善正弦输出波形和减小失真。图1.4.3所示是正弦波失真度调节电路，调节100kΩ电位器RW，可以将正弦波的失真度减小到1％。当要求获得接近0．5％失真度的正弦波时，在6脚和ll脚之间接两个100kΩ电位器RW1、RW2，如图1.4.4所示。图1.4.3正弦波失真调节电路一图1.4.4正弦波失真调节电路二（2）2脚SINOUT：正弦波输出。正弦波的振幅为：Usin=0.22Vs。式中，±5V≤Vs≤±15V，Vs为电源电压。（3）3脚TRIOUT：三角波输出，三角波的幅度为0.33Vs。（4）4脚DFADJ1、5脚DFADJ2：输出信号重复频率和占空比(或波形不对称度)调节端。通常DFADJ1端接电阻RA到V+，DFADJ2端接电阻RB到V+，改变阻值可调节频率与占空比。图1.4.5所示是占空比／频率调节电路，RA和RB共用一个电位器RW，相当于RA等于RB，调节电位器RW，可以得到波形对称，占空比为50％的方波输出，图中只R1=82kΩ是8038内部偏置电路所需要的。而且电位器RW和外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节RW，使波形频率变化，输出信号的频率为：图1.4.5占空比／频率调节电路一图1.4.6所示也是占空比／频率调节电路，这种电路可以独立地调节输出波形的上升和下降部分。当调节RW1时，可控制三角波的上升部分、正弦波的90O～270O部分、方波的高电平部分；而调节RW2时，则可调节输出波形的另一半。调节时相互有影响，需反复调节几次。输出波形的频率为：图1.4.6占空比／频率调节电路二（5）6脚V+：正电源。（6）7脚FMBIAS：调频频偏。该引脚是8038内部两个电阻(10kΩ和40kΩ)的连接点，这两个电阻组成电源电压的分压器。对于给定的外接定时电阻和电容值，当7脚与8脚直接相连时，输出频率高；相反，当8脚接正电源时，输出频率较低。因为该波形发生器的输出频率是8脚上直流电压的函数，通常就是利用这一关系来测试8038的。（7）8脚FMIN：调频电压输入端。对于调频扫描或调频频偏较大时，调制信号应加在8脚和6脚之间，此时可产生非常大的频率摆动范围。频率摆动范围定义为最高频率与最低频率之比，8038的这个范围可以超过1000：1。8038的频率摆动典型值为10KHz，要得到较小的频偏，调频信号应直接加在8脚。（8）9脚SQOUT：方波输出。这是一个集电极开路的输出端，因此工作时应从该引脚接一个负载电阻到相应的正电源端，但正电源不得超过30V。要得到与TTL兼容的方波输出，必须把负载电阻(典型值为10KΩ)接到+5V电源。调节图1.4.4中的电位器RW1，RW2，则输出波形的占空比为2％～98％。（9）10脚C：定时电容端。外接电容到V-端，用以调节输出信号的频率与占空比。10脚和11脚接的定时电容C，同4脚、5脚接的外接总电阻R，共同决定子输出波形的频率。当10脚与11脚短接时，则振荡立即停止。（10）11脚V-：负电源端或接地。使用正、负电源时，11脚接负电源，输出波形都相对于0V对称，使用单一电源时，11脚接地，输出波形是单极性的，平均电压是+VCC/2。（11）13脚和14脚NC：空脚。2.3、函数信号频率和占空比的调节由于ICL8038单片函数发生器有两种工作方式，即输出函数信号的频率调节电压可以由内部供给，也可以由外部供给。图2.1为几种由内部供给偏置电压调节的接线图。图图2.1ICL8038典型应用在以上应用中，由于第7脚频率调节电压偏置一定，所以函数信号的频率和占空比由RA、RB和C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：

T＝t1＋t2f＝1／T（2-1-1)

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1／3倍，分得的时间为：

t1=CV/I=(C+1/3·Vcc·RA)/(1/5·Vcc)=5/3RA·C(2-1-2)在电容放电时，电压降到比较器输入电压的1／3时，分得的时间为：

t2＝CV／I＝（C＋1／3·VCC）／（2／5·VCCRB－1／5·VCC／RA）

＝（3／5·RARB·C）／（2RA－RB）(2-1-3)f＝1／（t1＋t2）＝3／｛5RAC［1＋RB／（2RA－R）］｝(2-1-4)

对图2.1最左视图中，如果RA＝RB，就可以获得占空比为50％的方波信号。其频率f＝3／（10RAC）。2.4、ICL8038的应用电路图1.4.7所示是由8038构成的多功能信号发生器电路，此发生器可以同时产生方波、三角波和正弦波。为了使方波、三角波和正弦波三个引脚的输出信号相互不干扰，在三个引脚后分别再接一级跟随器。电位器RW1是调节输出信号的频率，RW2、RW3的作用是调节输出正弦波失真度。开关S的作用是选择频率范围（20Hz～700Hz和500Hz～20KHz）。图1.4.78038构成的多功能信号发生器电路原理图心得体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。题的能力。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这次的设计对我们的作用是非常大的。通过这次设计，在理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结