基于專用IC的函數(shù)發(fā)生器

1、基于專用ic的函數(shù)發(fā)生器作者:日期：北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（模電課設(shè)題目）基于專用i c的函數(shù)發(fā)生器班級(jí)：13024 2學(xué) 號(hào)： 1 3 02 4211姓 名： 徐嘉豪組 號(hào)： 1 9201 5年6月一、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)：采用集成函數(shù)發(fā)生器i c l 80 3 8及輔助電路，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能產(chǎn)生三角 波、正弦波、方波信號(hào)的低頻函數(shù)發(fā)生器。2、基本要求：頻率范圍1hz 100kh乙頻率控制方式手動(dòng) 通過(guò)改變時(shí)間常數(shù)rc實(shí)現(xiàn)。在1 k負(fù)載條件下：正弦波最大峰-峰值 3 v 幅值可調(diào)，諧波失真小于3%;三角波最大峰-峰值5 v幅值可調(diào),非線性失真小于2 %;方 波最大峰-峰值 5v 幅值可調(diào)，

2、方波上升時(shí)間小于2s;3、擴(kuò)展要求：(1)過(guò)改變控制電壓實(shí)現(xiàn)頻率的壓控，壓控電壓范圍03v;(2)擴(kuò)大信號(hào)輸出的頻率范圍；(3)增加輸出功率(負(fù)載電阻改為50-100 );(4)具有輸出頻率的顯示功能；二.設(shè)計(jì)框架總體實(shí)驗(yàn)的原理圖：直流穩(wěn)壓電源方波幅值變換電路輸出級(jí)負(fù)載函數(shù)發(fā)生器負(fù)轂揚(yáng)聲器掃頻波產(chǎn)生電路固定 電營(yíng) cjo三.設(shè)計(jì)方案的選擇及比較方案一：采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波一三角波一正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。此方案中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖。由比較器和積分器組成方波一三角波產(chǎn)生電路， 比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三 角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)

3、完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以 有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原 理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。方案二：利用單片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器icl8 0 3 8、集成振蕩器、電位器等外圍電路靈活的組成，使通過(guò)電源來(lái) 產(chǎn)生產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等波形電路。四.系統(tǒng)選用的元器件原器件清單i c l 8 038*lm741*3100k q電位器*1*11 0k q電位器1 kq電位器電容電阻若干五.系統(tǒng)各部分電路說(shuō)明我們?cè)O(shè)計(jì)此課設(shè)可以簡(jiǎn)單的分為兩部分：第一部分是：用8 0 38芯片設(shè)計(jì)的頻率可調(diào)的

4、多種波形信號(hào)發(fā)生器電路。第二部分是：用741來(lái)完善整個(gè)實(shí)用的多種波形信號(hào)發(fā)生器電路。1、用8 0 3 8芯片設(shè)計(jì)的頻率可調(diào)的多種波形信號(hào)發(fā)生器電路電路圖如下：首先我們先要了解一下8 038芯片的調(diào)節(jié)方式以及具體的功能實(shí)現(xiàn)在803 8芯片中，我們做了簡(jiǎn)單的了解。的 8腳為調(diào)電壓輸入即振蕩輸出 頻率受此端電壓的控制，是一種電壓頻率（v /f ）轉(zhuǎn)換電路，稱為壓控振蕩。 其震蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比,線性度為0. 5%調(diào)頻電壓的值是指+ vcc端與 管腳8之間的電壓，此值應(yīng)不超過(guò)1/3 （v cc+ v ee ）。7腳為調(diào)頻電壓輸 出端，其值由器件內(nèi)部的分壓電阻決定，這里指的是vcc端和7腳之間的電壓

5、， 此值為（vcc+ vee）,它可作為管腳8的插入電壓。由于方波輸出經(jīng)過(guò)集電 極開(kāi)路門，一般在v cc和9腳之間接一個(gè)阻值通常取10kq左右。3腳為三 角波輸出端，2腳為正弦波輸出端，4腳為占空比調(diào)整端，5腳為頻率調(diào)整端， 6腳為電源正極v cc, 11腳為電源負(fù)極vee , 1 0 腳接電容c。13、 14腳為空腳。因此在整個(gè)電路中如圖去連接就構(gòu)成了 8038芯片設(shè)計(jì)的頻率可調(diào)的多種波形信號(hào)發(fā)生器電路。三個(gè)輸出端分別輸出三角波或鋸齒波、正弦波、方波或矩形波電壓。調(diào)節(jié)電位器rp 1可以改變方波的占空比、鋸齒波的上升時(shí)間和下降時(shí) 問(wèn)；調(diào)節(jié)電位器r p2可以改變輸出信號(hào)的頻率；調(diào)節(jié)電位器rp3和

6、rp4可以調(diào)節(jié) 正弦波的失真度，兩者要反復(fù)調(diào)整才可得到失真度較小的正弦波；改變充放電電 容c 的容量大小也可以改變輸出信號(hào)的頻率，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求可將其分為 數(shù)擋（如100pf、0.01 pf、1 f f和1 0仙f）的功能，然后利用開(kāi)關(guān)進(jìn)行接換即 可;在i c l8 0 3 8的輸出端可接一由運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例放大器，具輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)分別切換的i cl8038的9、3、2腳，可實(shí)現(xiàn)不同輸出信號(hào)的增益調(diào)整。2、在右邊741和n pn三極管的電路圖:+ 12v在圖中n p n三極管能更好的使芯片得到保護(hù)。并且在輸入 741芯片之前, 加入一個(gè)滑動(dòng)電阻器用來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)電路的輸出的波形的峰一峰值。

7、 通過(guò)調(diào)節(jié)這個(gè) 滑動(dòng)電阻使波形生成出符合要求的波形。各單元電路工作原理、公式推導(dǎo)了解8038芯片的工作原理:下圖為芯片中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：+vrcif毋堿地）一*一_ii可知8038芯片由恒流源i 1、 i2,電壓比較器c1、c2和觸發(fā)器等組成。電壓比較器cl、c2q的門限電壓分別為2 vr/3和vr/3,電流源i1和i2的大小可 通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，且1 2必須大于i 1 o觸發(fā)器的q輸出控制開(kāi)關(guān)s ，使電流源 i2斷開(kāi)，電流源i1向外接電容c充電；或12接通，電容c放電，因此，電路產(chǎn)生振 蕩。若i 2 = 21 1 , ,vc上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而 觸發(fā)器輸出的方波，經(jīng)緩

8、沖器輸出到腳 9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后 由腳2輸出。當(dāng)i1i2 2i1,時(shí)，vc的上升時(shí)間與下降時(shí)間不相等，管腳3輸出鋸 齒波。因此，8038芯片能輸出方波、三角波、正弦波和鋸齒波四種波形。下圖為8 0 3 8的管腳圖:確定具體的元件參數(shù)與測(cè)試。以icl 8 038為例，其測(cè)試電路如圖3所示。7腳和8腳相連，使得三角波的上升時(shí)間t 1 = 5 /3r1c,下降時(shí)間為5 rirzct2= -此時(shí)振蕩頻率為1_ f=- -電阻r1 和r2 的阻值一般在(vcc v8 ) /1m a (vcc-v 8) /1 0 ua范圍內(nèi)，式中（vcc- v8）是指電源+vccw腳8之間的電壓，同時(shí)應(yīng)

9、使r2 2r1,這樣就保證了 i1 i 2* -8038芯片icl 80 3 8 的主要技術(shù)參數(shù)如下：1)單電源電壓：+( 103 0) v ;2) 雙電源電壓：(515) v;3) 工率范圍：1hz100kh z ;作頻八.心得體會(huì)這一次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了不少的東西，本次設(shè)計(jì)把理論應(yīng)用到了實(shí)踐中，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)，也加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，在解決困難的過(guò)程中，獲得了許多專業(yè)方面的知識(shí)，拓展了視野。在本次課題設(shè)計(jì)中使用了 i c l 8 038 單片函數(shù)波形發(fā)生器，使我對(duì)icl8 038的工作原理有了本質(zhì)的理解，掌握了 icl8038的引腳功能、工作波形等內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用 i cl8038制作 出來(lái)的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，功能