简易信号发生器设计说明1

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1、第1章　课程设计任务1．1　设计目的1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。1．2　设计技术指标与要求1．2．1　设计要求基本要求：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；D、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；E、在面包板上或万能板上安装电路；F、测量输出信号的幅度和频率；H、写出设计性报告。１．2．2

2、　技术指标频率范围：100Hz-1KHz，1KHz-10KHz；输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于30uS。1．3　设计提示方案提示：1、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。如下框图所示。2、用单片集成芯片IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。26第2章系统开发过程2．1　函数发生器的组成函数发生器一般是指

3、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，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。2．2　正弦波产生电路正弦波振荡电路的振荡条件：或AF=1在上式中，仍设，，则可得：　　　　　　　　　　　，即和　　　　　　　　　　，N=0,1,2···RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）图2.1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1

4、、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器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。利用两个反向并联二极管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的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率　　起振的幅值条件≥2　式中Rf＝RW＋R2＋（R3//rD），rD—二极管正向导通电阻。26调整反馈电阻Rf（调RW），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反

5、馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf。改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。图2.1RC桥式正弦波振荡器　2．3　方波发生器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积分器两大部分。图2.2所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。电路振荡频率　　　　　　　　　　　式中　R1＝R1'＋RW

6、'R2＝R2'＋RW"方波输出幅值　　　Uom＝±UZ三角波输出幅值　调节电位器RW（即改变R2／R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。26图2.2方波发生器2．4　三角波和方波发生器如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图2.3所示，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。图2.4为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组成的积

7、分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。图2.3三角波、方波发生器　电路振荡频率　　　方波幅值　　U′om＝±UZ　　三角波幅值　　26调节RW可以改变振荡频率，改变比值可调节三角波的幅值。图2.4　方波、三角波发生器输出波形图2．5　ICL8038芯片简介及典型应用--FSKICL8038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，电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波，其函数波形的频率受内部

8、或外电压控制，可被应用于压控振荡和FSK调制器。ICL8038芯片简介⑴性能特点　　具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件。⑵、管脚功能图2.5为ICL8038的管脚图