ICL 函数信号发生器设计.docx

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ICL函数信号发生器设计

设计题目：

函数信号发生器

系别：

应用电子与通信技术系

班级：

0992211

学生姓名：

田大强

指导教师：

李冰

成绩：

__________________________

2012年3月21日

课程设计任务书

课程设计题目

函数信号发生器

功能

技术指标

设计函数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波，占空比可调的矩形波。

方波频率为200-2000HZ，锯齿波200-2000HZ，矩形波可调占空比。

工作量

工作计划

2012年3月5日开题

2012年3月6日设计电路

2012年3月7日选购元器件

2012年3月8日—15日组装调试电路

2012年3月16日验收电路

2012年3月17日—21日撰写说明书

2012年3月22日绘制图纸，准备答辩

2012年3月23日答辩

指导教师评语

指导教师：

2012年3月21日

第1章绪论

课题摘要

本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。

适合学生学习电子技术测量使用。

ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从～30KHz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制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。

函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。

所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

关键词：

ICL8038，波形，原理图，常用接法

设计题目

本次电子线路课程设计的设计题目是：

函数信号发生器。

设计要求

设计函数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波，占空比可调的矩形波

设计技术指标

方波频率为200-2000HZ，锯齿波200-2000HZ，矩形波可调占空比。

第2章电路的设计方案

电路原理方框图

第3章ICL8038芯片

芯片简介

　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01001～300kHz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。

芯片的主要特点

（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～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽。

　　（5）2%～98%之间任意可调；高的电平输出范围。

　　（6）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。

管脚功能

ICL8038实物图

ICL8038引脚图

脚1、12（SineWaveAdjust）：

正弦波失真度调节；

　　脚2（SineWaveOut）：

正弦波输出；

　　脚3（TriangleOut）：

三角波输出；

　　脚4、5（DutyCycleFrequency）：

方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节；

　　脚6（V+）：

正电源±10V～±18V；

　　脚7（FM　Bias）：

内部频率调节偏置电压输；

　　脚8（FMSweep）：

外部扫描频率电压输入；

　　脚9（Square　Wave　Out）：

方波输出，为开路结构；

　　脚10（Timing　Capacitor）：

外接振荡电容；

　　脚11（V－or　GND）：

负电原或地；

　　脚13、14（NC）：

空脚。

芯片工作原理

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。

第4章整机电路的工作原理

根据电路原理，可设计出以下可以实现课程设计要求的电路原理图：

由ICL8038组成的可调电路图

在图中所示电路中，u2、u3和u9分别输出三角波或锯齿波、正弦波、方波或矩形波电压。

调节电位器RP1可以改变方波的占空比、锯齿波的上升时间和下降时间；调节电位器RP2可以改变输出信号的频率；调节电位器RP3和RP4可以调节正弦波的失真度，两者要反。

此外调节电容或其他参数，皆可以改变输出信号。

第5章电路的组装调试

电路的组装

根据第二章的电路原理方框图，把第三章的单元电路进行组装，完成电路。

整机的布线原则

1、按照电路的顺序一级一级地布局。

2、了解元件管脚功能。

3、布线尽可能少，合理进行步线。

4、布线规律有制,尽量减少交叉。

5、美观大方。

6、防止焊电路虚焊，焊点连接，接线短路。

元件接反等易现的情况。

电路调试

组装完成电路后，在示波器上观察现象，会有不同的波形输出

结论

函数信号发生器的设计方案有多种，但我们所采取的方案能够同时产生较好的正弦波、方波、矩形波、锯齿波，而正弦波可调占空比，锯齿波可调斜率而不影响其它波形。

在选择方案时，通过比较，也有更简单的方案，但是考虑到仿真结果和实际器件时剔除了，最后器件的选择是根据最简原则和从经济性方面考虑的，并且此电路实现了这次设计的最终目的。

但是如果用于实际，部分器件应该根据实际情况加以改变。

总结与体会：

经过两周的课程设计，终于达到了此次课设的目的，成功的做出了信号发生器。

虽说过程有点曲折，有点累，但是最后得到了理想的结果，心里还是很高兴的。

此次课程设计设需要有最终方案的选择，自己通过比较，仿真软件的仿真最终选择了最优的方案，经过小组成员的努力，不断地查阅资料，终于做出了满意的方案。

我们学会综合运用所学的理论知识，掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤，这很好的锻炼了我们的自学能力，对于培养我们独立分析和设计的基本方法和步骤得到了进一步的提升。

并且在PCB制板和仿真过程中，更加熟悉了PROTEL软件，画出电子线路原理图后，虽然也遇到了各种各样的问题，但是经过仔细的分析电路，同时与同学讨论，经过各种调试，绘制出了PCB图，并且得出了最终仿真结果。

使自己的理论知识和动手能力都有了很大的提高。

此外，非常感谢给位老师的帮助，让我们更加圆满地完成了此次课程设计的任务，让我们有如此大的收获。

收获和体会

首先：

通过此次的课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子电路方面的知识，充分地锻炼了我们的实践能力、综合运用能力、分析和解决实际问题能力,并且通过查阅各种资料和我们的讨论过程中有学到许多专业知识。

从理论到实践，可以学到了许多东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在课堂上所没有学到过的知识。

在设计的过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次次的思考，一遍遍的检查终于找出了原因所在。

也暴露了我个人知识的欠缺和经验不足，实践出真知，只有自己动手才能把所学的知识学以致用。

其次：

在课程设计的过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

使得这次课程设计顺利完成。

虽然在设计的过程中发现了一些问题，但在老师和同学的帮助下，我们还是顺利的解决了。

在过程中，我们队伍合作起来越来越默契，在成功后一起体会成功的喜悦，我想我们团队的努力成功不会逊色于那些孤军奋战的队伍。

这让我了解到团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来较于完美的结果。

最后：

这次设计，不仅培养了我独立思考，动手的能力以及在其他能力上的提高。

更重要的是，学会了一些学习的方法，如遇到不懂时，可以通过网络查询，课本查找或者请教他人。

让我明白了团队合作的力量，一人之力永远不及众人之力。

还有就是加深了同学们间的感情，建立了稳固的师生之情。

致谢

在这次的课程设计中，虽然遇到了很多自己无法解决的问题，但在很多人的帮助下，还是得以解决。

首先，感谢校方给予我这样的一个机会，在设计过程中，给予我们的各种方便。

使我们在结课的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手能力，提高了独立思考的能力、

其次，感谢指导教师单老师，单老师在课程设计上给予我很多指导、支持和帮助，这是我能完成任务的主要原因。

更重要的是老师帮我解决了技术上的难题，让我学到了新的知识，开阔了视野，提高了个人设计能力。

再次，我要感谢我的队友，我的同学。

在我们一起不断的努力下，克服了种种困难，顺利完成了任务。

正所谓“三人行必有我师”，在他们身上我学到了很多。

最后，我要感谢在百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人答辩的各位老师表示感谢。

谢谢。

参考文献

附录1元器件清单

名称

芯片

电阻

滑动变阻器

电容

规格

ICL8038

,10k,10k,10k,20k

10k，10k，100k，100k

代号

ICL8038

Ra,Rb,Rl

RP1，RP2，RP3，RP4

数量

1

6

4

2