2010年g题实用信号发生器

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1、合肥学院第六届电子设计大赛报告G题实用信号发生器参赛者：杨洋08电气信息类7班0805070277韩冰08电气信息类6班0805070229王亮08电气信息类6班080507026417实用信号发生器（2010年G题）摘要本设计是是以集成电路ICL8038为核心的信号发生器。基于ICL8038结构、特点和逻辑特性，并通过结合外围电路元件参数的调节，本信号发生器产生占空比、频率和幅度可调的正弦波、方波、三角波。信号输出稳定，能满足普通实验的需要。关键字：信号发生器ICL8038STC89C52单片机1602液晶运算放大器17

2、目录1引言22方案设计32.1设计思路32.3硬件模块描述52.3.1占空比调节52.3.2三角波的上升和下降时间调节62.3.3频率调节62.3.3正弦波失真度的调节62.3.4信号输出端保护电路72.3.5信号输出增益调节72.3.6供电模块设计82.4软件模块设计82.4.1基于STC89C52单片机的频率显示模块83设计实现93.1大范围频率调节93.2增益可调94结论95参考文献106附录11附录1：频率显示模块程序代码：11附录2：ICL8038的引脚图12附录3：ICL8038内部结构图13附录4：供电模块原

3、理图以及实物图13附录5：频率显示模块演示图14附录6：信号发生器元器件清单15171引言随着学习的深入，一个实用多波形的信号发生器对于我们的学习很重要。而函数发生器ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路,同时可以输出方波、三角波和正弦波的专用集成电路。常用模拟信号源和多波形发生器中。只需调整个别的外部元件就能产生从1Hz～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。基于此能够设计出该信号发生器。本设计要求制作的正弦波信号发生器的要求为频率：20Hz～

4、20kHz调整，频率稳定度：优于10-4，非线性失真系数≤3%。脉冲波信号发生器的要求为信号频率：20Hz～20kHz调整，上升时间和下降时间：≤1μs，平顶斜降：≤5%，脉冲占空比：2%～98%可调。而上述两个信号发生器公共要求为：在负载为600Ω时，输出幅度为3V。系统设计框架图如图（1）所示：±12V双电源供电电位器调节方波占空比，锯齿波上升下降时间信号输出运算放大器选择开关三角波输出出出出ICL8038方波输出正弦波输出电容档位调节输出信号频率电位器调节调节正弦波频率和失真度图（1）系统框架图2方案设计2.1设计思

5、路为达到设计要求，设计出的信号发生器可以实现频率和占空比可通过电位器17同时可调且相互不受影响。在频率调节方面设置不同档位，进行不同频率段的粗调，再通过电位器细调。同时可以通过一个运算放大电路实现输出增益的可调。为了防止波形失真，要设置相应的电位器调节。2.2方案比较与选择通过以上分析我们拟定如下方案：方案一：由555组成脉冲发生器产生方波，再经过积分变换转化成三角波，再经过差分电路转化成正弦波。流程图如原理图（2）：差分放大器产生正弦波积分电路产生三角波555振荡电路产生方波原理图（2）由555振荡电路方波产生方波，由积

6、分电路讲三角波，由三角波转换成正弦波的电路图分别如原理图（3）、（4）、（5）所示：原理图（3）原理图（4）17原理图（5）方案二：基于ICL8038为集成函数发生器的实用信号发生器的输出波形较为灵活,有三种波形(矩形波、三角波和正弦波)可供选择。由ICL8083的原理图（参见附录2）可知8脚为调电压输入,即振荡输出频率受此端电压的控制,是一种电压频率转换电路,称为压控振荡.其震荡频率与调频电压成正比,线性度为0.5%。调频电压的值是指+VCC端与管脚8之间的电压。7脚为调频电压输出端,其值由器件内部的分压电阻决定,这里指

7、的是VCC端和7脚之间的电压,它可作为管脚8的插入电压。由于方波输出经过集电极开路门,一般在Vcc和9脚之间接一个阻值通常取10K左右的电阻。3脚为三角波输出端,2脚为正弦波输出端,4、5脚为占空比调整端,8脚为频率调整端,6脚为电源正极VCC,11脚为电源负极VEE,10脚接电容C。1、12脚为正弦波失真度调节端口。13、14脚为空脚。由以上的管脚功能，得设计出如下主要电路模块如图（6）：17原理图（6）方案一如原理图（3）所示，由相关参数可得输出信号的频率f=1.43/(R1+R3+Rt1)及占空δ=R1+Rt1/(R

8、1+R3+Rt1)*100%知当通过调节电位器Ra和Rb来调节频率f时占空比δ也随之变化，而如果通过调节电容C来调节频率f时很不稳定（可调电容稳定性很差）。也就是说总体电路中占空比和频率不能同时调节。再有三角波，正弦波的产生都是基于方波转化的，若第一级方波产生电路产生的信号不稳定，势必对后面两级电路造成