高频课设调相函数发生器.docx

高频课设调相函数发生器.docx

《高频课设调相函数发生器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频课设调相函数发生器.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高频课设调相函数发生器

调相调制

—函数发生器

专业：

通信工程姓名：

张延凤指导老师：

王建华

摘要函数发生器是一种多波形的信号源。

它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。

有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。

函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通用信号源。

可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。

现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。

我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。

在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。

按照设计的方案选择具体的原件，焊接出具体的实物图，并在实验室对焊接好的实物图进行调试，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。

最后分析出现误差的原因以及影响因素。

关键字：

函数信号，波形，误差分析，调试

ABSTACT

Functionsignalgeneratorisabletoproduceavarietyofwaveforms,suchasthetrianglewave,sawtooth,squarewave（includingsquare）,thecircuitiscalledsinewavesignalgeneratorfunction.Functionsignalgeneratorcircuitexperimentsandequipmentinthedetectionofaverywiderangeofuses.Nowwepassonthesignalgeneratorfunction,aswellastheprinciplesofthedesignofacompositioncantransformatriangularwave,sinewave,squarewavegeneratorsimple.Wepassedonthecircuitanalysis,thechoiceofparametersofthisissueoneofthemostsuitableoption.Subjecttotherequirementsunderthepremiseofensuringtheeconomy,themostconvenient,themostoptimizeddesignstrategy.Inaccordancewithspecificdesignoptionsoftheoriginal,weldingspecificphysicalmap,andinthelaboratoryontheweldinggoodphysicalmapdebugging,andobservetheresultsandperformancerequirementsofthetopicsforcomparison.Theerrorinthefinalanalysisthereasonsforandimpactfactors.

Keyword:

FunctionsignalwaveformErroranalysisDebugging

第一章绪论

1.设计目的、意义

1.1设计目的

（1）掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。

（2）掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。

（3）了解单片集成函数发生器8038的工作原理及应用。

（4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。

1.2设计意义

函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。

信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

1.3设计内容

1.3.1问题的提出

设计一个函数发生器使得能够产生方波、三角波、正弦波。

1.3.2主要技术指标

频率范围：

10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz

频率控制方式：

通过改变RC时间常数手控信号频率

通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF

输出电压：

正弦波Up-p≈3V幅度连续可调;

三角波Up-p≈6V幅度连续可调;

方波Up-p≈24V幅度连续可调.

波形特性：

方波上升时间小于10s（1kHz，最大输出时）；

三角波非线性失真（THD）小于2%；

正弦波谐波失真（THD）小于5%。

1.4设计要求

根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。

（1）提出具体方案。

（2）给出所设计电路的原理图。

（3）进行电路仿真，PCB设计。

1.5课题所涉及的范围及理论意义

在当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播等领域也随之高速发展。

有时为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图象等有用信息经过调幅后再发送出去，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。

现介绍一种简易的振幅调制电路，该电路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅波，本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂，结构简单明了，使用起来方便、稳定且实用价值较高。

第二章基本原理

2.1函数信号发生器的组成

采用ICL8038单片集成函数信号发生器产生方波、三角波、和正弦波。

2.2CL8038的工作原理

ICL8038由恒流源Is1、Is2，电压比较器I、II和触发器等组成。

其内部原理电路框图和外部引脚排列1.正弦波线性调节；2.正弦波输出；3.三角波输出；4.恒流源调节；5.恒流源调节；6.正电源；7.调频偏置电压；8.调频控制输入端；9.方波输出（集电极开路输出）；10.外接电容；11.负电源或接地；12.正弦波线性调节；13、14.空脚。

在图中，电压比较器I、II的门限电压分别为2Vcc/3和Vcc/3，电流源Is1和Is2的大小可通过外接电阻调节，且Is2必须大于Is1。

当触发器的Q端输出为低电平时，它控制开关S使电流源Is2断开。

而电流源Is1则向外接电容C充电，使电容两端电压Uc随时间线性上升，当Uc上升到Uc=2Vcc/3时，比较器CI输出发生跳变，使触发器输出Q端由低电平变为高电平，控制开关S使电流源Is2接通。

由于Is2>Is1，因此电容C放电，Uc随时间线性下降。

当Uc下降到Uc≤Vcc/3时，比较器CII输出发生跳变，使触发器输出端Q又由高电平变为低电平，Is2再次断开，Is1再次向C充电，Uc又随时间线性上升。

如此周而复始，产生振荡。

若Is2=2Is1，Uc上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚3。

而触发器输出的方波，经缓冲器输出到引脚9。

三角波经正弦波变换器变成正弦波后由引脚2输出。

当Is1

因此，ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波等四种不同的波形。

图中RS触发器是数字电路中具有存储功能的一种基本单元电路。

Q和

是一对互补的状态输出端，当Q=1时，

；当Q=0时，

。

S和

是两个输入端，当

时，Q=0时，

；反之，当

时，Q=1时，

；当S=0，

时，Q和

保持原状态不变。

当R端为高电平、S端为低电平时，Q端输出低电平；反之，则Q端为高电平。

2.3ICL8038的一般接法

由图可见，管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚6与7之间的电压）是（VCC+VEE/5），它可作为管脚8的输入电压。

此外，该器件的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与引脚9之间外接一电阻，其值常选用10k左右，引脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。

2.4可调振荡频率的函数信号发生器

Rw1调节占空比，Rw2调节振荡频率，Rp1、Rp2调失真度，可设置电容C（如C＝0.01μf，0.1μf）。

当Rw1动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若在+VCC与-VEE之间接一电位器，使其动端与8脚相连，改变正电源+VCC与管脚8之间的控制电压（即调频电压），则振荡频率随之变化，因此该电路是一个频率可调的函数发生器。

为了进一步减小正弦波的失真度，可采用如图所示电路中两个100kΩ的电位器和两个10kΩ电阻所组成的电路，调整它们可使正弦波失真度减小到0.5%。

在RA和RB不变的情况下，调整RW2可使电路振荡频率最大值与最小值之比达到100:

1。

在引脚8与引脚6之间直接加输入电压调节振荡频率，最高频率与最低频率之差可达1000:

1。

当RA=RB时，各输出端的波形如下图（a）所示，矩形波的占空比为50％，因而为方波。

当RA≠RB时，矩形波不再是方波，引脚2输出也就不再是正弦波了，图（b）所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。

根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为

第三章系统测试及误差分析

3.1测试数据

基本波形的频率测量结果

频率/KHz

正弦波预置0.010.0222050100

实测0.00950.01962.000320.003850.00096100.193

方波预置0.010.0222050

实测0.0950.01971.00022.000420.0038

三角波预置0.010.021220100

实测0.00950.01961.00022.000420.0038100.0191

3.2误差分析及改善措施

正弦波失真。

调节R100K电位器Rp1，可以将正弦波的失真减小到1%，若要求获得接近0.5%失真度的正弦波时，在6脚和11脚之间接两个100K电位器就可以了。

输出方波不对称，改变RW1阻值来调节频率与占空比，可获得占空比为50%的方波，电位器RW1与外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节RW1可使波形对称。

没有振荡。

是10脚与11脚短接了，断开就可以了.

产生波形失真，有可能是电容管脚太长引起信号干扰，把管脚剪短就可以解决此问题。

也有可能是因为2030功率太大发热导致波形失真，加装上散热片就可以了。

3.3调试结果分析

输出正弦波不失真频率。

由于后级运放上升速率的限制，高频正弦波（f>70KHz）产生失真。

输出可实现0.2V步进，峰-峰值扩展至0～26V。

第四章总结

通过对函数信号发生器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。

而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。

最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。

在整个设计过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。

而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的。

利用ICL8038制作出来的函数发生器具有线路简单，调试方便，功能完备。

可输出正弦波、方波、三角波，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高。

系统输出频率范围较宽且经济实用。

调相调制总图

参考文献

【1】严国萍《通信电子线路》北京：

科学出版社。

2009年8月

【2】江思敏、陈明《Protel电路设计教程（第2版）》北京：

清华大学出版社，2007.2

【3】文艳、谭鸿《Protel99se》北京：

机械工业出版社，2006.8

【4】朱定华、黄松、蔡苗《Protel99se原理图》北京：

清华大学出版社。

2007.4

【5】潭博学、苗江静《集成电路原理及应用》北京：

电子工业出版社。

2003.9

【6】肖玲妮、袁增贵《Protel99se》北京：

清华大学出版社。

2004.1