第五章集成信号发生器培训教材

第五章集成信号发生器5.1模拟集成函数发生器5.2直接数字频率合成技术由运放构成的方波和三角波发生器集成函数发生器5.1模拟集成函数发生器5.1.1由集成运放构成的方波和三角波发生器A1构成滞回电压比较器5.1.2集成函数发生器8038简介

集成函数发生器8038是一种多用途的波形发生器,可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,其频率可以通过外加的直流电压进行调节,使用方便,性能可靠。

1．8038的工作原理

由手册和有关资料可看出,8038由两个恒流源、两个电压比较器和触发器等组成。其内部原理电路框图如图4.23所示。5.1.2

集成函数发生器8038简介

函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路；当调节外部电路参数时，还可获得占空比可调的矩形波和锯齿波。一、电路结构（ICL8038）③

②1.二个电流源2.二个同相输入单限比较器3.RS触发器4.二个缓冲电路5.三角波变正弦波电路当Q=0，S断开，C充电(IS1)至2/3VCCQ=1当Q=1，S闭合，C放电(IS2

-IS1)至1/3VCCQ=0当IS2

=2IS1，引脚9输出方波，引脚3输出三角波；当IS2

<2IS1，引脚9输出矩形波，引脚3输出锯齿波。二、工作原理Qn+1=S+RQn③

②三、性能特点12345678ICL803814131211109正弦波失真度调整正弦波失真度调整正弦波输出三角波输出矩形波输出调频偏置电压输入调频偏置电压输出接电阻RA接电阻RB接电容C+VCC-VEE

(或地)8.3.20ICL8038的引脚图ICL8038可单电源供电，也可双电源供电。★1SINADJ1，正弦波波形调整端。通常SINADJ1开路或接直流电压，

★12SINADJ2接电阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和减小失真。

★2SINOUT正弦波输出

★3TRIOUT三角波输出

★4DFADJ1,5DFADJ2输出信号重复频率和占空比（或波形不对称度）调节端。通常DFADJ1端接电阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改变阻值可调节频率和占空比。

★6V+正电源

★7FMBIAS调频工作的直流偏置电压

★8FMIN调频电压输入端

★9SQOUT方波输出

★10C外接电容到V-端，用以调节输出信号的频率与占空比

★11V-负电源端或地

★13，14NC空脚

四、常用接法调占空比和正弦波失真调频率调占空比和正弦波失真RW1RP4

RW2+VCC-VEERRAICL803845131011128RBRP3CC1692图8.3.23失真度减小和频率可调电路若RA=RB=R

充放电电流在10uA—1mA之间最佳，本方案充放电电流I=1mA由于占空比为50%，

正弦波失真度调整外围电路

波形产生集成电路MAX038概述MAX038是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器。MAX038设计的简易信号发生器电路结构简单，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但满足一般的实验要求是不成问题的。MAX038的性能特点1）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0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（P－P）。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15％～85％。4）波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时非线性度低于2％。5）采用±5V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80mA，典型功耗400mW，工作温度范围为0～70℃。6）内设2.5V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，实现频率微调和占空比调节。7)低阻抗定压输出，输出电阻典型值0.1欧姆，具有输出过载/短路保护。8)内部功能齐全，外围电路简单，使用方便。引脚排列MAX038采用20脚双列直插式封装。各管脚排列如图所示。引脚功能1．REF基准电源2.50V输出；2、6、9、11、18．GND接地；(5个地内部不相连，需外部连接)3．A0波形选择输入，兼容TTL/COMS电平；4．A1波形选择输入，兼容TTL/COMS电平；5．COSC外接振荡电容器COSC；7．DADJ脉冲波占空比调节输入；8．FADJ振荡频率调节(电压输入)；10．IIN振荡频率参考电流输入；12．PDO相位检测器输出，如果不使用相位检测器则接地；13．PDI相位检测器同步信号输入，如果不用相位检测器则接地；14．SYNC同步脉冲输出，由DGND至DV+间的电压作基准，允许用外部信号同步内部振荡器，兼容TTL/COMS电平如果不用则悬空；15．DGND数字电路部分接地开路时则禁止SYNC或未使用SYNC；16．DV+数字电路+5V电源输入端，如果不用SYNC可悬空；17．V+电源+5V输入端；19．OUT信号输出端；20．V-电源-5V输入端。

工作原理MAX038的内部框图如下图所示。主要包括主振器，主振控制器，2.50V基准电压源，正弦波形成器，方波形器，比较器，多路选择器，输出级和相位检测器。在COSC与COM之间接上振荡电容Cr，利用恒定电流IIN向Cr充电和放电，即可形成振荡，产生一个三角波和两个矩形波。图中，振荡器输出的三角波经正弦波形成器变换成等幅，低失真的正弦波。多路模拟开关则从输入的正弦波，三角波和矩形波中选择一种，作为输出。波形种类由地址A0，A1的逻辑电平来设定。与此同时，三角波还经过比较器从SYNC端输出，可作为外部振荡器的同步信号。内部框图基本工作电路输出频率与外接振荡电容器COSC的容量、参考电流IIN及频率调节电压VFADJ有关。当VFADJ=0V时，输出振荡频率由下式决定：F0（MHZ）=IIN（ｕA）÷CF（PF）式中：IIN为当前输入到IIN的电流（2uA≤IIN≤750uA)，IIN可由电流源IIN或电压源VIN与电阻RIN串联来驱动（接在REF和IIN之间的电阻就可产生IIN）。使用电压源与电阻串联的振荡器振荡频率按F0（MHz）=Vin/[Rin*Cf(pF)]计算。推荐的参考电流IIN范围：10uA到400uA。CF=外接振荡电容器COSC的容量(20pf≤COSC≤100uf)

；输出振荡频率控制一旦由IIN设置F0后，输出频率还可以由VFADJ调节，FADJ上的电压变化范围从-2.4V到+2.4V，由FADJ调节的频率输出范围是FADJ=0时的0.3倍到1.7倍。如果超出了+/-2.4v会导致输出频率的不稳定。当已知VFADJ时,频率为FX=FO×(1-0.12915×VFADJ),而输出信号周期为tX=to/(1-0.12915×VFADJ),其中,to为VFADJ=0V时的输出信号周期。接在REF(+2.5V)和FADJ之间的可变电阻RF可调整频率。RF阻值按RF=(VREF-VFADJ)/250(uA)计算。输出振荡频率控制占空比调节改变DADJ端的电压，能控制波形的占空比D。当VDADJ=0V时，D=50%；VDADJ=+2.3~-2.3v时，D从15%变化到85%。欲获得完全对称的正弦波，需加一个校准电压VDADJ，允许范围是-100~+100mV,经校准后可使D严格等于50%。占空比的计算公式为：D=（50+17.4VDADJ）%需要指出的是，在调节占空比时应尽量避免输出频率改变。仅当D=15%~85%且25uA<IIN<250uA时，对F