ICL信号发生设计.doc

题 目： ICL信号发生器设计 专 业： 电子信息工程 目 录 第1节 引言……………………………………………………………………… 2 1.1 设计内容原理图硬件工作原理阐述 1.2设计要求 按照给定的原理图设计一个简易信号发生器。画出Protues 电路仿真图，进行仿真设计，并画出Protel99se电路原理图，再根据原理图，制作出信号发生器的实际电路，并进行相应的硬件调试。 要求能很好的输出方波、三角波、正弦波，并能对波形进行调节。 1.3系统主要功能 使用ICL8038芯片及其外围电路，制作一个能产生方波、正弦波、三角波的的简易波形信号发生器，并能够对产生的波形进行调节，以得到需求的理想波形。 其用到的元器件如下： 1片ICL8038，1个5千欧电位器，2个20千欧电位器，3个2千欧电阻，2个5千欧电阻，1个3300P电容。 第二节 硬件设计 2.1原理图 2.2对核心部件ICL8038芯片的功能简介 ICL信号发生器是基于ICL8038芯片的函数信号发生器，制作成本低，结构简单。ICL8038是是一个用最少的外部元件就能产生高精度正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路。频率的选定从0.001Hz到300KHz，它可以通过选用电阻器或电容器来调节。调频及扫描可以由同一个外部电压完成，ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垫二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，它的输出由温度和电源变化范围来决定，ICL8038芯片和锁相回路组成的电路具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过250ppm/oC. 特点： 具有在在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm/ oC; 正弦波输出具有低于1%的失真度； 三角波输出具有0.1%高限性度； 4具有0.001Hz～1MHz的频率范围；工作变化周期宽； 2%～98之间任意可调；高的电平输出范围i； 从TTL电平至28V； 具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出； 易于使用，只需要很少的外部条件。 ICL8038内部详细示意图 2.3硬件工作原理阐述 外接的电容C由两个恒流源充电和放电，振荡电容C由外部接入，它是由内部两个恒流源来完成充放电过程的。恒流源2的工作状态是由恒流源1对电容C连续充放电，增加电容电压，从而改变比较器的输入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。当触发器的状态使恒流源2处于关闭状态，电容电压达到比较器1输入电压规定值的2/3倍时，比较器1状态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关K由B点接到A点。由于恒流源2的工作电流为2I，是恒流源1的2倍，电容器处于放电状态，在单位时间内电容器端电压将线性下降，当电容电压下降到比较器2的输入电压规定值的1/3倍时，比较器2状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期循环，完成振荡过程。 在以上基本电路中很容易获得4种函数信号，假如电容器在充电和放电过程的时间常数相等，而且在电容器充放电时，电容电压就是三角波函数，三角波信号由此获得。由于触发器的工作状态变化时间也是由电容电压的冲放电过程决定，所以，触发器的状态翻转，就能产生方波函数信号，在芯片内部，这两种函数信号经缓冲器功率放大，并从管脚3和管脚9输出。 选择适当的外部电阻RA、RB、C，可以满足方波函数等信号在频率、占空比调节的全部范围。因此，对两个恒流源在I和2I电流不对称的情况下，可以循环调节，从最小到最大，任意选择调整所以，只要调节电容充放电时间不相等，就可以获得锯齿波等函数信号。 正弦函数信号由三角波函数信号进过非线性变换而获得。利用二级管的非线性特性，可以将三角波的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。 信号波形时间 所有信号波形对称都可由外部时间电阻器来调整。有两种可能的方式完成这种被显示。最佳的结果将通过保持时间电位器RA、RB的独立来得到。RA控制三角波、正弦波的上升部分、矩形波的一个状态 三角波的波形大小被设定在1/3电源电压；因此三角的上升部分是 T1 C×V/I （C×1/3×VSUPPLY×RA）/ 0.22×VSUPPLY RA×C/0.66 三角波和正弦波下降部分和0矩形波的状态是： T2 C×V/1 C×1/3×VSUPPLY /[2×0.22×VSUPPLY/RB—0.22×VSUPPLY /RA] RARBC/[0.66× 2RA-RB ] 当RA RB时，占空比仅在50%，如果占空比仅在50%小范围变化，连接列在图3b是稍微比较方便。注意，1K的电位器不能允许占空比达到50%。在所有仪器中，当占空比达50%时，电位器就要采用2K、5K、20K等 有两个独立的定时电阻器的频率为： F 1/（t1+t2） 1/[RAC/0.66× 1+RB/ 2RA-RB ]