简易信号发生器设计

第一部课程设计任务一、设计1 掌握信号发生器的设计方法和测试技2 了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用 二、设计技术与要 A 电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形B 输出信号的频率要求可调C 拟定测试方案和设计步骤 E 在画面板上或万能板上安装电路F 测试输出信号的幅度和频率G 写出设计性性报告扩展要求输出信号的幅度和要求连续可调幅度范围为0-5V，频范围100HZ-10KHZ2 技术指频率范围：100HZ-1KHZ，1KZ-10KHZ;输出电压：方波Vp- 波，再由积分电路方 三角正弦 用单片集成IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都位器加程控放大器实现3 用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现电位器一个；68C51、D/A0832一块。电阻电容若干参考书：彭介华《电子技术课程设计指导》高教；上课材四、设计报告要1、选定设计方案2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析计算主要元件参数值3、列出测试数据表格4、进行总结和分析，并写出设计性报告五、设计总结与思1、总结信号发生器的设计和测试方法2、总结设计信号发生器所用的知识点3三角波的输出幅度是否可以超过方波4、IC8038的输出频率与那些参数有关？如何减小失真易信号发生器基本原11，正弦波产生电 1、RC（文氏电桥振荡器RW，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好，且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为fO

RfrD，rDRW说明负反馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf。R2

图 由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积11-2RC

fo 12Rf1

Ln(12R1式 方波输出幅

R2 R1R2ZR2／R1Rf（Cf）来实现振荡频率的调节。Z11－23 三角波和方波发生A1A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自11－4

11-3Of R2O4R1(RfRW方波幅 Uom＝±UZ

UR1R R2WRR1WR图 4.ICL8038简介及典型应用--ICL8038FSKICL8038简0．1％0．001Hz～1MHz，2％～管脚功1ICL8038的管脚图，下面介绍各引脚功能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～±18V7（FM1ICL8038置电压输；脚8(FMSweep)：外部扫描频率电压输入；脚9（SquareWaveOut）：方波输出，为开路结构；脚10（TimingCapacitor）：外接振荡电容；脚11（V－orGND）：负电原或地；脚13、14（NC）：空脚。基本电路的工作2ICL8038其中，振荡电容C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工作状态是由恒流源1电容器C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于关闭状态，电容电压达到比较器1入电压规定值的2／3时，比较器1态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关KB接到A。由于恒流源2工作电流值为2I，是恒流源12在以上基本电路中很容易获得3种函数信号，假如电容器在充电过程和在放电过程的时间常数相等，而且在电容器充放电时，电容电压就是三角波函数，三角波信号由此获得。由于触发器的工作状态变化时间也是由电容电压的充放电过程决定的，所以，触发器的状态翻转，就能产生方波函数信号，在内部，这两种函数信号经缓冲器功率放大，并从管脚3和管脚9输出。适当选择外部的电阻RA和RB和C可以满足方波函数等信号在频率、占空比调节的全部将三角波信号的上升成下降斜率逐次近正弦波的斜率。ICL8038中的非线性网络是由4级击穿点的非线性近网络构成。一般说来，近点越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本中N＝4，失真度可以小于1。在实测中得到正弦信号的失真度可达0．5左右。其精设计与应用要函数信号频率和占空比的调部供给，也可以由外部供给。图3几种由内部供给偏置电压调节的接线图。3ICL8038RBC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。 t1=CV/I=(C+1/3·Vcc·R在电容放电时，电压降到比较器输入电压的1／3时，分得的时间对图3（a）中，如果RA＝RB，就可以获得占空比为50％的方波信号。其频率（10RAC）正弦函数信号的失真度调1124弦波失真度的典型应用，其中第1脚调节振荡电容充电时间过程中的非线性近点，第12脚调节振荡电容在放电时间过程中的非线性近点，在实际应用中，两只100K4基于ICL8038FSK电该电路如图5示．电路中稳压二极管的作用是将振荡频率根据需要设定一个中心频率将数据信号通过运算放大器接到第8扫描控制端，振荡频率随着数据0平和1平而改5ICL8038FSK制电在实验中，我们用6．2V压二极管设定中心频率，振荡电容值选择0．1μf，基带信号01平值为TTL平，速率为2400bps，经过本调制电路后测试，中心频率为1900Hz，0超过1．1％，说明扫描电压引起的失真变化非常小，基本没有寄生成分，输出0和1电平值输出信号值的对应关系如表1所示当码速提高到9600bps时，经过实验测试，输出正弦波信号的失真度已变差，所以ICL8038构成的调制电路，其码速一般在4800bps以下的频偏，而且调制信号幅度不受影响。经过实际验证，用ICL8038制成的FSK调制电路,随输入扫描电压值线性变化，斜率为0．16Hz／mv。在应用ICL8038精密函数发生器设计、研制FSK调制器时，应注意以下两点能稳定，温度系数小的金属化电容器，经测试，其输出函数信号的频率稳定度可达到10－3；由于RA和RB是决定输出信号占空比的关键元件，所以在实际使用中，尽量选择温度系数小，精度1“0”与“1011.3提出解决问题的方案及选1Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。㎝二极管折线近似电 图3器、正弦波转换器和输出级中应选用Sr值较大的运放（如LF353。为保证正弦方案二：用二极管折线近似电路以及集成运放组成的电路实现函数发生器图是由μA7415G80388脚与一连续可调的直流电压相连时，输出频率亦连续可调。当此电压为最小值（0）时。输出频率最低，当电压为最大值时，输出频率最高；5G8038控制电压有效作用0—3V5G803810：10.2%，更大范围（如1000：1）时线性度随之变坏，所以控制电压经μA741后再送入1%R，此时输出频率可由下式决定：2kHzC4RP3RP2是用来调整低频端波形的对称性，调整RP3RP2可以改善正弦波的失真。稳压管VDz是为了85G8038工作失常设置的。使得电路大大简化，但是由于条件和成本的限制，我们首先抛弃的是电阻、三极管、运放等电器原件，所以从简单而且便于的前提出发我们选择1.4参数的确2KSP2222A型的三极管，其静态曲线图KSP2222A的静态特性曲线，选取静态Ic5mA,I0.25mAVce0.12V,2012Rc1IC Rc1Rc220kVB2RB2IBRB26.8kVo20.7

Rp4 p

KVL方程可计算出RE4RE32k,

由T4R4(R4RP2C1fc1Hz~10Hz，CR3 10F。10Hz~100Hz,C1FR4Rp2=7.5k~75kR4=5.1kRp2=2.4kRp2=69.9kRp2100k∵V

5v14v5 R3

14

=R3 ∴R2=10kRp1≈47kR3=20k74141型R1R2||(R3Rp1)R5(R4Rp2)12、调试前，将电路板接入±12C2=1uFRP2,并测出此时方波信号频率的变化范围;Rp1RP2Rp1撤除方波信号并接入三角波信号，调节RP1,测得三角波峰峰值Upp=5V RP3RP4,测得正弦波峰峰值3①三角波非线形失真:撤除方波信号,将电路板上三角波信号接入示波器通道1,测得此时的频率 峰峰值 通道2,并调节其频率及峰峰值,使之与要测试的三角波信号参数一致②正弦波严重失真:12；甚至冒烟有异味电源是否有短路现象等此现象，应立即断电源，待排除故；调试的方法是在电路的输入端接入适当频率和幅值的信号，并循着信号流向来检测各有关点的波形，参数和性能指标。发现故障应采取各种方法来排除。34在对电路调试完后对电路进试，在测试中我们主要是看能否实八、元件集成运2三极管4电电滑动变阻2电正负九、心得体150议重新接线，但大部分人。最后我们想，会不会是万用表有问题呢？因为析，排除电路故障，那么我们就