课程设计---函数信号发生器

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1、目目 录录 摘要 . 关键词 1 第 1 章 方案设计 2 1.1 设计要求 . 2 1.2 方案思路设计 2 第 2 章 硬件电路设计 3 2.1 硬件原理图 . 3 2.2 单元电路设计 3 第 3 章 仿真与调试 6 3.1 系统仿真步骤 6 3.2 系统仿真结果 6 第 4 章 结束语 . 9 参考文献10 附录 . 11 致谢 .12 1 摘要 目前，计算机技术和半导体工艺技术已进入了前所未有的快速发展时期。 尤其是高度集成芯片作为一个子系统的应用，发展更是迅速，已成为新一代电 子设备不可缺少的核心部件， 其实在现实生活中的运用也是非常普遍 。 在智能 化仪器仪表中，而高度集成芯片以

2、其高性能、高速度、功耗低、体积小、价格 低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选器件。本课题 我们组设计的是信号发生器， 就用到了集成芯片ICL8038， 能自动产生三种信 号，它们就是方波、三角波、正弦波，有着很多的优点。在科学研究、工程教 育及生产实践中应用很广。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，三角 波和正弦波、方波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机等仪器 中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到三角波产 生器作为时基电路。函数发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测 控、 通讯等领域都得到了广泛的应用。 但市场上能看到的电子仪

3、器在频率精度、 带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类 功能的半导体集成芯片的快速生产，都使我们研制一种高精度、宽频带，能产 生多种波形并具有程控等多功能函数发生器成为可能。在本次课程设计中，我 们在制作时候，遇到了不少问题，例如，电阻的大小安排，是否采用ICL8038 芯片进行设计等，还有就是调试，这也是我们本次课程设计的重点之重，在仿 真中，经过多次的调试，确定电阻的范围，可以完成本次设计要求。 关键词关键词：ICL8038芯片；三角波；正弦波；方波； 2 第 1 章 方案设计 1.1 设计要求 设计产生正弦波、三角波和方波的波形发生器，具体设计要求如下： 1

4、） 、 输出波形工作频率范围为2HZ20KHZ，并且输出波形的频率可调； 2） 、 正弦波的幅值10V，失真度小于1.5%； 3） 、 方波幅度10V； 4)、 三角波峰峰值为20V，输出波形幅值可调； 1.2 方案思路设计 随着集成制造技术的不断发展， 信号发生器已被制造成专用集成电路。 目前用 的较多的集成函数发生器是ICL8038。ICL8038波形发生器只需连接少量外部元 件就能产生高精度的正弦波、方波、三角波。 其主要的输出频率范围：0.001Hz300Hz； 最高温度系数：250*10-6/； 电源电压范围：单电源供电：1030V； 双电源供电：（515）V； 正弦波失真度：1%；

5、 三角波线性度：0.1%； 由以上述指标可以看出，若选用ICL8038芯片组成函数发生器，只要加一级 放大器调节输出幅值完全能达到题目要求，而且与前几种实现方案相比较具有电路 简单的优势。所以在本次设计中我采用该芯片来设计。 设计原理框图如图1.2： 图 1.2 集成芯片 ICL8038 设计框图 3 第 2 章 硬件电路设计 2.1 硬件原理图 Proteus中硬件电路如下图2.1所示，其总电路图由ICL8038芯片、固定电 阻、电容、可变电阻、多路选择开关和示波器组成。对于其中ICL8038芯片用来 产生信号，电容和电阻用来改变的波形的频率和控制波形的正常显示范围，确保波 形不失真。 图

6、2.1 总硬件图 2.2 单元电路设计 （1）ICL8038芯片外部图2.2-1如下： 4 图 2.2-1 ICL8038 芯片外部图 （2）管脚说明：1. 正弦波线性调节；2. 正弦波输出；3. 三角波输出；4. 恒流 源调节；5. 恒流源调节；6. 正电源；7. 调频偏置电压；8. 调频控制输入端；9. 方波输出（集电极开路输出） ；10. 外接电容；11. 负电源或接地；12.正弦波线 性调节。 （3）管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚 6与7之间的电压）是(VCC+VEE/5) ，它可作为管脚8的输入电压。此外， 该器件的方波输出端为集电极开路形式， 一般需在正电源与9脚之间外接一电阻， 其值常选用10k左右，如图3-3所示。当电位器Rp1动端在中间位置，并且图 中管脚8与7短接时，管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。电 路的振荡频率f约为0.3/C(R1+RP1/2) 。调节RP1、 RP2可使正弦波的失真 达到较理想的程度。 在图2-2-1中，当 RP1 动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若