8038函数发生器实验报告Word文档格式.docx

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学号

20130410Z022

专业

20130410Z02

指导教师

赵素文

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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。

2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。

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＋t2　　f＝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合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。

同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！