自基于ICL8038的信号发生器报告书.docx

1、自基于ICL8038的信号发生器报告书学 号: 04电子综合实训题 目基于CL803的信号源设计学 院理学院专 业光信息科学与技术班 级1201班姓 名查大册指导教师易迎彦年月 日1 技术指标2设计方案及其比较 1. 方案一 12.2 方案二 22.3 方案比较 3实现方案 4 调试过程及结论 6参考文献 11基于ICL038的信号发生器的设计1技术指标设计、组装、调试信号发生器电路,使它能输出正弦波、方波和三角波;其频率在20-0范围内可调;输出电压:方波,三角波，正弦波。2设计方案及其比较方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

2、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IL838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。2.1 方案一基于NE555的信号发生器设计,核心电路如图1:图1 NE555的信号发生器NE555主要特点：1)只需简单的电阻器、电容器,即可

3、完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广,可由几微秒至几小时之久。2)它的操作电源范围极大,可与TTL,CMO等逻辑电路配合,也就是它的输出电平及输入触发电平,均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。3)其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4)它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。55定时器接成多谐振荡器工作形式，C为定时电容,2的充电回路是R2R3RPC;的放电回路是C2RPR3IC的7脚(放电管)。由于R3+RR2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等,由I的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1z左右,调节电位器R可改变振荡器的频率。方波信号经R、5

4、积分网络后,输出三角波。三角波再经、C积分网络,输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。2.2方案二基于M38的信号发生器设计,核心电路如图2:图2MAX3的信号发生器MAX038主要特点：c:iknowdocsharedatacur_work1)能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波(含方波）、正弦波信号。2)频率范围从01H20Mz，最高可达4MH,各种波形的输出幅度均为2。3)占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是10%90。4)波形失真小,正弦波失真度小于.75%，占空比调节时非线性度低于%。5)采用5V双电源供电，允许有5%变化范围，电源电流为80m

5、A,典型功耗4W,工作温度范围为070。6)内设.5V 电压基准，可利用该电压设定、 的电压值，实现频率微调和占空比调节。整机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为AX38，它的输出波形有三种,由波形设定端0(3),A1(4）控制,其编码如表1所示。其中x表示任意状态。1为高电平，0为低电平。AX03的输出频率由，端电压和主振荡器C的外接电容器三者共同确定。当0时,输出频率=。当0V时,输出频率=/,=。由波段开关SA2选择不同的值，将整个输出信号分为个频段。表1 0和A编码表AA波形X1正弦波00方波10三角波每频段频率的调节由电位器RP1和RP完成

6、。P为粗调电位器,改变RP1数值,使振荡电容器的充电电流改变,从而使频率改变。R2为细调电位器,它通过改变的数值,使输出频率变化,它的变化范围较小,起微调作用。为简化电路，各种波形的占空比固定为5%，这已能满足多数场合的使用要求。为此将MA038的脚7端接地。AX38的各种输出波形的幅度均为，为了得到更大的输出幅度，加有一级电压放大级，由运放OPA04担任。OA04是FET输入高保真运放I,性能十分优越,低噪声10z,低失真率,kHz时，仅为0.0003，高转换率25/s，功率带宽为20MH,电路中OA604的闭环电压增益GV=10,输出电压的幅度增至20,有效值为7V左右。如将PA64换成A

7、D747视频运放C，函数信号发生器能够输出更高的频率。功率输出级由BU634担任，这是一种高速缓冲器，具有2000Vs的转换速率，输出电流达5mA,其电压增益为1,但负载能力很强，在电路中起功率扩展的作用。输出信号的幅度由电位器RP调节。2.3方案比较方案一比较简单，费用便宜,但是波形不理想；方案二波形较好,但是芯片费用较下面实现方案所用芯片较贵，而且效果差别不太明显，所以选择以ICL808设计方案，电路结构也相对简单,易于实现。3实现方案基于ICL83的信号发生器设计,核心电路如图3：图3 基于ICL03的信号发生器CL838主要特点:c:iknowdocsharedatacur_work1

8、)具有在发生温度变化时产生低的频率漂移,最大不超过0ppm/。2)正弦波输出具有低于%的失真度。3)三角波输出具有0.%高线性度。4)具有00zHz的频率输出范围;工作变化周期宽。5)占空比98%之间任意可调。6)高的电平输出范围;从TTL电平至8V。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。由于IC03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。在初始阶段我们用以下几种由内部供给偏置电压调节的接线图对芯片进行测试,观察其特性，图4(a）为基本接法，图4()和图4(c）可调节占空比。 图4（) 图4(b)

9、 图4()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、和决定,其频率为，周期T,为振荡电容充电时间,为放电时间。,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倍，分得的时间为在电容放电时，电压降到比较器输入电压的13时,分得的时间为对图()中,如果，就可以获得占空比为5的方波信号。其频率。针对以上电路失真无法调节的缺点，我们改进方案，实现正弦波正负失真的可调。见图3-4,由于该芯片所产生的正弦波是由三角波经非线性网络变换而获得。该芯片的第1脚和第1脚就是为调节输出正弦波失真度而设置的。下图为一个调节输出正弦波失真度的典型应用,其中第1脚调节振

10、荡电容充电时间过程中的非线性逼近点,第12脚调节振荡电容在放电时间过程中的非线性逼近点，在安装调试中,我们选用两只100K的多圈精密电位器,反复调节，达到了很好效果的方波占空比调节、正弦波和三角波的对称调节。 图(a） 失真、占空比、频率可调 图5（b)失真和占空比可调图5（a)电路无法调节频率,我们采用外部供给频率调节电压的方式实现频率的可调，通过10电位器，我们可以控制8端电压的调节范围2/3 c到Vcc,如图(b):以上参数设置基本完成,按照图在Potues中进行模拟,结果比较满意,如图:图 方波输出,Upp4，频率在202kHz范围内可调图7 三角波输出,p-p=V，频率在20-20z

11、范围内可调图8 正弦波输出，Up-p=1V，频率在20-20Hz范围内可调从上面的模拟结果可以看出,电路产生的方波,三角波,正弦波波形美观，参数基本满足预期设想,电路的设计合理，符合本次试验的要求，可进行实际操作。在AD中进行布线,图是PB图：图9基于ICL8038信号发生器的CB图布线工作已完成,按照PCB图焊接电路，实物如图10：图1基于ICL8038信号发生器的实物图4调试过程及结论按照上面PCB图焊接好电路之后,给电路提供工作电压（的大小控制在12左右）,选择方波输出端并接入示波器,观察输出的波形。第一次调试电路能工作，示波器上出现的方波以及三角波和正弦波波形都比较理想,缺点是输出电压

12、没有满足要求。开始的时候,发觉频率根本不满足要求，后来发现时接在芯片10脚的01F电容太大,也没有找到更合适的电容，不过带入理论计算还是基本符合。后来换为30pF的电容，调节控制频率的滑动变阻器，频率满足要求。但是频率满足的情况下,我们牺牲了波形的美观，我们又回到厂家给的芯片手册里,厂家给的一个典型应用电路频率也正好符合本次试验要求。可是我们的电路性能的确比较差,波形不是那么完美。到此,还有输出电压没有满足要求,我们把输出电压调到1V的时候，输出电压略有提升,基本符合要求。我们担心的是电源电压提高后,电路的功耗也就随之升高。最后结果表明ICL808还没有发挥到它应有的性能,这也和我们的布线有极

13、大的关系，电阻电容的选择也有欠缺，这都是急需锻炼和培养的。下面是调试结果:图11方波输出波形由上图可以看出,波形频率为30.5Hz,Vpp3.40V。图12 三角波输出波形图由上图可以看出，波形频率为2.7Hz,Vp.00V。图13 正弦波输出波形由上图可以看出,波形频率为337.Hz，Vpp92mV。5心得体会经过两天的设计与思考，最终在Potes上完成了基于CL803的信号发生器的设计的模拟。其间遇到了许多问题，但最后都大部分都得到解决。现将心得体会总结如下:1)设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个方案,进行比较论证,选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设计过

14、程中非常重要，应该花较多的时间在上面。2)方案确定后，才开始设计。设计时,多使用已学的方法,如仿真分析,上网查询，要整体考虑,做好一步是一步。在整体设计都正确后，再寻求简化完整的方法。3)在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间,但这比空想要有效的多。4)尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改,也利于与别人交流。如果电路乱的连自己都看不懂，那还如何改进和扩展。5)很多难点的突破都来自于与同学的交流，交流使自己获得更多信息,开拓了思路，因此要重视与别人的交流。在学习的过程,我们不仅仅只学习课本上的理论,在学好理论的基础上我们还应该得到实际的应用，像信号源,我们也挺需要用它的,因此设计它是相当有意义的，不过拿到题目时，原本觉得相当简单,不过发现即使简单的芯片也需要我们去好好的揣摩，思考,一不小心就会连错线导致整个电路无法实现本身的功能,所以由此我知道干我们专业的人，在处理任何小事情的时候,都不能够马虎,可能一步就导致了满盘皆输。第二点，在设计方面,在参考了许多的方面，在网上也看了一些人的设计方案,发现在我们的设计上每个人有着每个人的特色,在搭建电路上,也借鉴一些人的方案,在前人的设计