多功能发生器电路课程设计.docx

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多功能发生器电路课程设计

郑州大学西亚斯国际学院

多功能信号发生器课程设计

姓名：

***

学号：

**********

指导老师：

***

院系：

电子信息工程学院

专业：

电子设计自动化

班级：

****级电子设计自动化1班

日期：

****年**月**日

一、课程设计目的

（1）设计一个能产生正弦波、方波、三角波的多功能信号发生器。

（2）增强自己的动手能力。

（3）增强分析问题处理问题的能力。

二、课程设计任务

（1）波形：

产生正弦波、三角波、方波三种波形；

（2）正弦波输出频率范围：

20Hz～5kHz；

（3）输出幅度为5V的单脉冲信号；

（4）输出正弦波幅度V0=0～5V可调，波形的非线性失真系数γ≤5%；

（5）输出三角波幅度V0=0～5V可调；

（6）输出方波幅度可在0～12V之间可调；

（7）技术指标要求：

初步设计由运算放大器LM318和5G8038、电位器等组成的多功能函数信号发生器，该电路能够产生正弦波信号、三角波信号、频率与占空比可调节的矩形波信号，其输出频率能在20Hz-5kHz范围内连续调整，达到调试简单、性能稳定、使用方便等优点。

但是由于种种原因，导致我们只能使用ICL8038代替5G8038。

下面我们将介绍用ICL8038的特点：

（1）具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm/℃。

（2）正弦波输出具有低于1%的失真度。

（3）三角波输出具有0．1%高线性度。

（4）具有0.001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽。

（5）占空比2%～98%之间任意可调。

（6）高的电平输出范围；从TTL电平至28V。

（7）具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出。

（8）易于使用，只需要很少的外部条件。

从上述特点可以看出，ICL8038完全可以满足设计要求！

三、时间进度安排（10～15周）

（1）方案选择及电路工作原理；

经过我们把各个方案的对比，最终我们选了5G8038作为此次课程设计的信号发生器元件。

（2）单元电路设计计算、电路图及软件仿真；

5G8038函数信号发生器的原理图及分析

提高信号源的带负载能力，可使三角波、正弦波信号经由LM318高速运算放大器放大后输出。

通过调节电位器Rp1的位置，既可调节函数发生器的输出振荡频率的大小，又可用来调节输出矩形脉冲波的占空比。

调节电位器Rp2，可调节输出正弦波信号失真度。

调节Rp3，Rp4，可调节信号输出幅度。

图中3个电位器Rp1，Rp2，Rp3采用精密多圈电位器。

为了使振荡信号获得最佳的特性，流过5G8038集成电路4脚和5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5G8038集成电路4脚和5脚的最佳电流为1μA-1mA。

为此

效果展示

a.整体

b.方波

c.三角波

d.正弦波

（3）安装、调试并解决遇到的问题；

初次因为疏忽，电路板线路排布欠缺合理规划导致线路比较紊乱，地线与负极难以区分，造成两个线头接错，所以一直出不来波形，后来经过检测，发现了问题，终于出现了三种波形。

（4）电路性能指标测试；

（5）写出课程设计报告书；

四总体方案

该集成电路具有使用方便，调试简单，性能稳定等优点，它不仅能产生正弦波，同时还能产生三角波和方波5G8038就是其中一种。

它只需外接较少的几只元件就能实现一个多种波形输出的信号发生器。

五电路设计

（1）ICL8038原理,LM318原理

ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如右图所示。

它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲期和三角波变正弦波电路等组成。

ICL8038内部框图

外接电容C由两个恒流源充电和放电，振荡电容C由外部接入，它是由内部两个恒流源来完成充电放电过程。

恒流源2的工作状态是由恒流源1对电容器C连续充电，增加电容电压，从而改变比较器的输入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。

当触发器的状态使恒流源2处于关闭状态，电容电压达到比较器1输入电压规定值的2/3倍时，比较器1状态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关K由B点接到A点。

由于恒流源2的工作电流值为2I，是恒流源1的2倍，电容器处于放电状态，在单位时间内电容器端电压将线性下降，当电容电压下降到比较器2的输入电压规定值的1/3倍时，比较器2状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期性的循环，完成振荡过程。

LM318是精密,高速运算放大器专为需要高带宽和高转换率的应用设计。

它们的特点是通用设备,而无需牺牲DC性能因素的增长速度超过10。

这些运算放大器具有内部单位增益频率补偿。

这大大简化

了他们的申请,因为无需外部元件是必要的操作。

然而,与大多数内部补偿放大器,外部频率补偿被添加为获得最佳性能。

对于反相应用程序,前馈补偿助力theslewratetoover150V/µsandalmostdouble

带宽。

过度补偿,可以使用与的放大器更加稳定时,最大带宽是不需要的。

另外,在单个电容器可能被添加到减少建立时间0.1％误差带1µs。

高速和快速建立时间,这些运算放大器,A/D转换器,振荡器,有源滤波器,采样和保持电路,通用放大器使他们有用LM318特点是从0°至70°C。

（2）性能\特点及引脚

ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路,只需调整个别的外部元件就能产生从0.001HZ～300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

另外由于该芯片具有调频信号输入端,所以可以用来对低频信号进行频率调制。

脚1、12：

正弦波失真度调节；

脚2：

正弦波输出；

脚3：

三角波输出；

脚4、5：

方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节；

脚6：

正电源±10V～±18V；

脚7：

内部频率调节偏置电压输入；

　脚8：

外部扫描频率电压输入；

　　脚9：

方波输出，为开路结构；

　　脚10：

外接振荡电容；

　　脚11：

负电原或地；

脚13、14：

空脚。

小信号带宽...15MHz的典型;

SlewRate...50V/µsMin;

偏置电流...250mA的最大（LM118,LM218）;

电源电压范围...±5V至±20V;

内部频率补偿

输入和输出过载保护

相同的引脚分配为通用运算放大器

（3）电路设计,要说明原理

为了是震荡信号获得最佳的特性，流过5G8038集成电路的4脚和5脚的电流不能过大或过小。

若电流过大，会使三角波的现行变坏，从而会导致正弦波失真度增大；若电流过小则电容的漏电流影响较大。

流过5G8038集成电路4脚和5脚的最佳电流为1μA-1mA。

（4）振动频率及参数计算

六电路调试

打开电源，调节好示波器。

看是否有波形，如果没有波形，检查前级看是否有波形，如果还没有波形，继续检查看是否焊错，如果确认没焊错，那就换个芯片。

如果前级没错，波形出来正常，那就逐步检查后级找出原因，进行改正。

如果加上电源和示波器，波形出来正常。

那就进行下一步——波形调试。

调节电位器Rp1，检查输出信号的频率的变化。

然后调节电位器Rp2，使输出正弦波的失真最小。

调节电位器Rp3，测量正弦波输出值，若测量值小于5V，调节电位器Rp4，使输出达到5V。

七收获与体会

1、深刻体会到了设计电路时候如果不认真仔细分析好电路布局武断排布是多么严重的问题，等到电路进入最后完结阶段时候可能因为当初的布线失误需要重新布线，不仅浪费资源而且浪费时间。

2、必须要学好书本上的基本知识，自己动手设计电路也是对课本知识的巩固和加强，自己动手可以了解很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

3、赵老师已经教我们两年了，您在我们心中一直是这样一个形象，工作认真、严谨，讲课时候总是那么富有激情。

有时候我们困了时候，看看你对待讲课的态度就不会太困了，非常感谢您对我们的辛勤育。