《电子电路设计与制作》 任务八 函数信号发生器的设计与制作

任务八函数信号发生器的设计与制作一、任务描述设计并制作一个函数信号发生器，能够产生三种或多种(正弦波、方波、三角波等)波形的函数发生器信号，频率范围10Hz-450KHz。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。二、任务分析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。（一）函数发生器的组成函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同，产生三种或多种波形的函数发生器，根据任务要求设计方波、三角波、正弦波函数发生器三种波形产生电路。如图用运算放大器滞回比较器和、C积分电路组成的，输出电压经、C反馈到运放的反相输出端，因此积分电路起延迟和负反馈作用。1.方波发生器2.三角波发生器根据RC积分电路输入和输出信号波形的关系可知，当RC积分电路的输入信号为方波时，输出信号就是三角波，由此可得：三角波波形3.正弦波发生器又称文氏电桥振荡器，如图所示，其中A放大器由同相运放电路组成，正弦波发生器电路三、相关知识1.ICL8038介绍ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦，方形，三角，锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路。频率(或重复频率)的选定从0.001hz到300khz可以选用电阻器或电容器来调节，调频及扫描可以由同一个外部电压完成。ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，输出由温度和电源变化范围广而决定。这个芯片和锁相回路作用，具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过250ppm／℃。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；⑤2％～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。2.ICL8038定时器引脚作用ICL8038引脚如图所示。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（FMBias）：内部频率调节偏置电压输入；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。3.ICL8038工作原理ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图所示。它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。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