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1、课程设计报告题目：基于ICL8038等构成的函数发生器电路 课 题 类 别： 设计 论文学 生 姓 名： 学 号：班 级： 专业（全称）：指 导 教 师： 小 组 成 员: 2009年 12月 16日目录摘要. 3一、电路设计 . 3 1.1设计意义. 3 1.2系统功能分析 . 3 （1）方案论证. 3 （2）法案选取. 4二、元件分析与电路仿真. 5 2.1系统工作原理与分析 . 5 （1）ICL8038的简介. 5 （2）LM741的简介. 6 （3）LF356N（高阻型运算放大器）的简介. 7 （4） 辅助正负15V电源. 7 2.2电路与仿真技术. 7 （1）由ICL8038等构成的
2、函数发生器. 7 （2）辅助电路的仿真. 8三、调试与问题处理. 9 3.1安装与调试. 9 3.2遇到的问题与解决. 10四、心得总结. 11 参考文献. 11 附录. 12摘 要： 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz30KHz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。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。关键词：函数信号发生器 频率调制Abs
3、tract: The system ICL8038 integrated block as the core device, producing a kind of function signal generator, producing low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. ICL8038 is a kind of multi-precision oscillator waveform output integrated circuits, a separa
4、te external components only need to be able to generate from the 0.001Hz 30KHz low-distortion sine wave, triangle wave, square wave pulse signal, etc. Output waveform of the frequency and duty cycle can also be controlled by a current or resistance. In addition, as the chip has a modulated signal in
5、put terminal, it can be used to low-frequency signal is frequency modulation.一、电路设计 1.1设计意义：函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、
6、导航、宇航等领域。 1.2系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： （1）方案论证 方案一采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑
7、制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz300KHz。（2）法案选取 在经过考论认证后，决定选着三种方案。这个方案的调幅，调频和失真，都要比第一，二中法案要好。其灵敏度也要。ICL8038也是属于高度集成的芯片，相对来说更加容易出功能。这个方案相对容易点，对于我们第一次做可能设计的成功性也有很重要的意
8、义。其工作系统框图如图（一）所示。 图（一）系统框图二、元件分析与电路仿真2.1系统工作原理与分析 （1）ICL8038的简介n 性能特点1) 电源的电压范围宽，采用单电源供电时，V+GND的电压范围是+1030V；采用双电源是，V+V-的电压可在正负5正负15V范围内选取，电源电流约为15mA。2) 振荡频率范围宽，频率稳定性好。频率范围是0.001Hz300kHz，频率温源仅5010-6/C。3) 输出波形的失真小。正弦失真度5%，经仔细调整后还可降0.%以下。三角的失真度为0.1%。4) 矩形波占空比调节范围很宽（1%99%），课获得窄脉冲、方波、宽脉冲输出。5) 输出特性。正弦波；幅度
9、约为V+/5，输出抗阻是1K。矩形波（含方波）；集电极开路输出，幅度接近于V+，三角波（含锯齿波）；幅度为V+/3,输出阻抗为200.调频输入；范围是10kHz，线性度为0.5%。6) 外围电路简单。通过调节外部阻容元件值，很容易改变振荡频率。n 原理简介 ICL8038采用DIP-14封装，管脚排列如图（二）所示。如图（二）ICL8038管脚芯片内部包括两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关，RS触发器。在构成函数波形发生器时应将7、8两脚短接，其工作原理如下： 利用恒流源对外接电容进行冲、放电，产生三角波（或锯齿波），经缓冲器从第3脚输出： 由触发器获得的方波（或矩
10、形波），经缓冲器从第9脚输出， 再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，冲第2脚输出。 改变电容的充、放电时间，可以实现三角波与锯齿波、方波与矩形波的互相转换。（2） LM741的简介n 特性：CF741如图（三）所示如图（三）CF741 是单片高性能内补偿运算放大器。具有较宽的共模电压范围，在使用中不会出现闩锁现象。可用作积分器、求和放大器及普通反馈放大器。n 主要特点：1、不需外部频率补偿： 2、具有短路保护； 3、失调电压调到零的能力； 4、较宽的共模和差模电压范围； 5、功耗低； 6、无阻塞现象。 7、该器件有两种工作温度范围； CF741M -55125 CF741C 070（3）L
11、F356N（高阻型运算放大器）的简介1、 特点：这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid（1091012）W，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。（4）辅助正负15V电源如图（四）所示如图（四）正负15V电源 由于ICL8038必须要求正、负双电源供电。现选择15V供电电源。选用双18V的变压器，滤波电容和CW7815和CE7915，组成的电路，现实正负15V直流电压源的输出
12、。2电路与仿真技术2.（1）由ICL8038等构成的函数发生器如图（五）所示 图（五）函数发生器电路图图（五）是由ICL8038等构成的函数发生器电路。ICL8038由充放电泳电流源、比较器、电桥及将三角波变成正弦波的折线近似电路组成。该电路作为压控振荡器的工作方式，增设A1是为了改善控制电路的线性。振荡频率有控制电压（RP1的输出电压）、RP2的阻值。R1、R2和C3决定。ICL8038的输出阻抗在输出方波时由R3决定，三角波时为200，由于波形失真大，不能在高阻抗状态下输出正弦波，因此增设了缓冲放大器A2 。S1未转换开关，接1是输出方波，其振幅可摆到电源电压正负Ucc；接2是输出正弦 波
13、，其振幅可为电源电压正负Ucc*0.33；接3时输出三角波，其振幅可为电源电压正负Ucc*0.22。 RP2用于调节波形的对称性；RP3用于调节超低频是波形的对称性；RP4用于将正弦波输出波形的失真跳刀最小。（2）辅助电路的仿真 辅助电路用了multisim仿真如图（六） 图（六）仿真电路图 在multisim仿真元件中，辅助电路仿真出来的结果和理论值相近。得到的效果也很理想。三、调试与问题处理3.1安装与调试1) 在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。2) 在焊电路的时候，我们要避免元件产生过高的温度，确保元件的完好性，和高度灵敏性。3) 在安排
14、电路的时候我们要安排合理，尽量少有跳线、重叠。4) 辅助电路的调试结果很理想，分别为+14.7和-14.7。5) 基于ICL8038的电路在调试中就遇到较多的问题。3.2遇到的问题与解决1) 在焊辅助电压源电路时候，要注意分CW7815和CE7915的管脚，我们很容易认为7915和7815的管脚分布排列是一样的。如果和7815焊接7915，那么会直接导致7915短路，把7915给烧坏了，严重甚至烧整块电路。2) 在焊接点解电容的时候，我们必须要分清电容的极性，耐压值。要不在调试中，可能会因为电压值过高，而直接把电容给烧坏坏，严重甚至爆炸。3) 基于ICL8038的函数发生器电路调试中，没有功能
15、出。我们就要学会怎样排除故障，首先要大概知道，问题主要出现在那里；其次要测试元件有没有问题，把有问题的原件给找出来，更换。一般情况下主要有三个问题， 电子元件给短路了，这个我们可以利用压降来判断。 电子元件给短路了，这个可以利用万用表测试其通不通来判断。 电路板焊的电路虚焊，导致的断路，这个同样可以用万用表来测得。4） 在判断是芯片可能有问题的时候，要查找芯片的资料，利用其经典简单的电路调测试 。是不是芯片有问题，并把故障给排除。5）在遇到问题时，要学会利用各种器件综合协调把问题根源给找出来。6）在multisim仿真是，由于没有双18V的变压器，所以要自己去封装。四、心得总结通过这个数控直流
16、稳压电源的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，甚至得不到参数。在焊接的过程中也遇到了很多麻烦。在焊电压辅助电路时，由于没能之前更好理解7815和7915之间的管脚的区别，错误以为78和79系类的管脚是一样的，导致最终在
17、调试过程中，导致短路把一个7915给烧坏了。在买器件过程中，以为没能意识到，器件的全部参数的总要性，结果买了一些电容因为耐压值不够，而导致浪费，甚至重新买。这次设计让我明白了一个道理，做任何事前之前，不管完成它的时间有多么充裕，我们都要事前做好准备、充分的利用时间合理安排是时间和团队的配合。这次给我的经验是宝贵的，在以后的单片机设计或毕业设计中，我就能更加好的利用，安排时间和把作品给做完美。在这次设计的过程中，最后的主电路在调试过程中，由于最后发现的问题是由于ICL8038内部直接短路了，由于各种原因我们没能再买一片，所以主电路最后已失败告终。不过我们的辅助电路还是相当的成功的，其误差控制在了2%左右。尽管主电路由于芯片原因没能成功，我于然收获不少的宝贵的经验，这就是我初次课程设计的收获。参考文献考资料：集成电路电子制作精制静讲 作者：阳鸿钧等编著 通用电子电路应用400例 作者：何希才 等编著 电子技术基础 作者：康华光附录：实物图主电路正面主电路背面辅助电压电路正面辅助电压电路背面
