基于ICL8038的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真報(bào)告

基于ICL8038的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真報(bào)告09工試2班麻輝凱BUFFER.DUFF匚R一、ICL8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹11CURRENTSOURCEBUFFER.DUFF匚R一、ICL8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹11CURRENTSOURCEVICOMPARATOR*1COMPARATORA2CURRENTSOURCE#2FLIP-FLOP3INECONVERTER圖1ICL8038內(nèi)部電路方框圖該芯片由三角波振蕩電路、比較器1、比較器2、觸發(fā)器、三角波—正弦波變換電路、恒流源CS1、CS2等組成。恒流源CS1、CS2主要用于對(duì)外接電容C進(jìn)行充電放電，可利用4、5腳外接電阻調(diào)整恒流源的電流，以改變電容C的充放電時(shí)間常數(shù)，從而改變10腳三角波的頻率。兩個(gè)比較器分別被內(nèi)部基準(zhǔn)電壓設(shè)定在2/3Vs與1/3Vs。使兩個(gè)比較器必須在大于2/3Vs或小于1/3丫$的范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)。其輸出同時(shí)控制觸發(fā)器，使其一方面控制恒流源CS2的通斷，另一方面輸出方波經(jīng)集電極開(kāi)路緩沖器，由9腳輸出方脈沖,而10腳經(jīng)緩沖器直接由3腳輸出三角波,另外還經(jīng)三角波—正弦波變換電路由2腳輸出低失真正弦波。外接電容C由兩個(gè)恒流源充電和放電。若S斷開(kāi)，僅有電流I1向C充電,當(dāng)C上電壓上升到比較器1的門(mén)限電壓2/3Vs時(shí)，觸發(fā)器輸出Q=1。開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通，CS2把電流I2加到C上反充電，當(dāng)I2>I1時(shí)，相當(dāng)于C由一個(gè)凈電流I2-I1放電，此時(shí)C上電壓逐漸下降，當(dāng)下降到比較器2的門(mén)限電壓1/3Vs時(shí)，R?S觸發(fā)器被復(fù)位,Q=0,于是S斷開(kāi)CS2,僅有CS1對(duì)C充電，如此反復(fù)形成振蕩，C上電壓近似為三角波，而觸發(fā)器輸出則為方波。當(dāng)兩個(gè)電流源CS1、CS2的電流分別設(shè)定為二2I時(shí)，電容C上的充電、放電時(shí)間相等，則10腳三角波以及變換的正弦波就是對(duì)稱的，方波的占空比是50%。若恒流源CS1、CS2的電流不滿足上述關(guān)系,則3腳輸出非對(duì)稱的鋸齒波,2腳輸出非對(duì)稱的正弦波,9腳輸出占空比為2%—98%的脈沖波形。另外改變恒流源I的大小，即可改變振蕩信號(hào)的頻率。

二、頻率和占空比的計(jì)算QRGNPICLWB二、頻率和占空比的計(jì)算QRGNPICLWB圖2外部定時(shí)電阻的連接所有波形的對(duì)稱性都可以通過(guò)調(diào)節(jié)外部定時(shí)電阻來(lái)調(diào)節(jié)。如圖2所示，RA、RB是外部定時(shí)電阻。最好是保持RA和RB的獨(dú)立性，然后用RA來(lái)控制三角波、正弦波的上升部分和方波的狀態(tài)。三角波的幅度設(shè)置在1/3%皿0因此，三角波的上升部分是：SUPPLYCxK，x1/3xVSUppLYx%xC6 / 0,22x匕廿pplf 0.66另一部分三角波、正弦波和方波的狀態(tài)是：CxI"XCxI"XVSUppLY^SUPPLY

2(0.22)——-0.22^supply0.66(2電-A，則由此兩部分可得到波形的頻率為:1 1G+JR/{R2\通過(guò)改變RA和RB的阻值即可以改變t1,t2的值，從而調(diào)節(jié)方波的占空比。當(dāng)RA=RB=R時(shí),頻率f為：0.33我們選取prutues仿真電路RA和RB的阻值為10k,由于ICL8038的頻率范圍是0.001Hz~300kHz之間，因此，當(dāng)電容值選取C=100pF時(shí)，此時(shí)最大輸出頻率就可以達(dá)到300kHz的要求，電容C不用選取的太小。

--11nn-

AcgII--11nn-

AcgII圖3占空比調(diào)節(jié)電路protues仿真波形圖三、波形失真調(diào)節(jié)電路圖4連接來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波的最小畸變圖4連接來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波的最小畸變?yōu)榱藴p少失真，11腳和12腳之間的電阻82K最好是變量。這樣的安排失真小于1%是可以實(shí)現(xiàn)的。如圖4所示，此種連接允許的正弦波典型失真可減少到接近0.5%。失真調(diào)節(jié)電路的protues仿真波形如圖5,可見(jiàn)，該正弦波波形失真度非常小，波形較完美。

圖5失真調(diào)節(jié)后的正弦波仿真波形四、運(yùn)算放大電路模塊由于輸出的正弦波，三角波的幅度比方波要小很多，因此我們?cè)?038芯片的波形輸出端加上放大電路模塊，以增大輸出波形的幅度。運(yùn)算放大電路如圖6所示，在此我們選用性能較優(yōu)的運(yùn)放OP37。我們采用反向運(yùn)算放大器的電路接法，運(yùn)算放大倍數(shù)為：小則輸出電壓為:U^=AuxUt=—Ui在此，我們選取電壓放大倍數(shù)’:-5即可。

圖6運(yùn)算放大電路五、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路仿真仿真電路原理圖如下圖所示：,JI1nu_J8s.FrJ1-BUMnsi-nea多.,JI1nu_J8s.FrJ1-BUMnsi-nea多.g|^：-K,■TtrT?"'"' " ■ , ■ ■■ ■ L ?圖7函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路圖如圖7所示，外接電容C我們采用檔位選擇制，共有6個(gè)檔位，依次為25uF,2.5uF,100nF,10nF,200pF,47pF,以滿足不同的頻率和負(fù)載要求。不加運(yùn)放時(shí)8038芯片信號(hào)輸出端方波，三角波，正弦波波形輸出如圖8所示，可見(jiàn)該波形的形狀非常規(guī)范，只是三角波和正弦波的波形幅度比方波小很多。

圖8不加運(yùn)放時(shí)8038信號(hào)輸出端波形加上運(yùn)放的作用之后，波形輸出如圖9所示，ChannelD輸出的就是經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大之后的三角波的波形，可見(jiàn)此時(shí)三角波的幅度明顯加大。圖9加上運(yùn)放之后信號(hào)發(fā)生器波形輸出六、ICL8038波形輸出頻率范圍探究ICL8038波形頻率輸出范圍是0.001Hz~300kHz，那么超過(guò)此范圍之后波形會(huì)怎樣呢？在此，我們選電容C的最低檔位47pF,仿真，觀察頻率超出300kHz時(shí)