电子设计报告多功能信号发生器.docx

《电子技术课程设计》院系:电子信息工程学院专业：嵌入式系统班级：2010级 嵌入式1班学号： 姓名： 指导教师： 2012-12-16一、课程设计的目的1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路知识解决电子信息方面实际问题的能力，并自行设计、自行制作和自行调试。3、进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试、和数据处理等。4、培养自我的创新能力。二、课程设计任务书(包括技术指标要求)主要单元电路和元器件参数计算、选择；画出总体电路图；安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用电路板上焊接。焊接完毕，对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏焊、虚焊的现象；调试电路；电路性能指标测试； 6、提交格式上符合要求，内容完整的实际报告。三、时间进度安排(10周~15周)(1) 方案选择及电路工作原理；函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器 。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。基于5G8038信号发生器的工作原理：图1是5G8038多功能函数信号发生器的原理框图。5G8038与国外的ICL8038即同类电路相一致，可互换使用。其外形引脚排列如图2所示。 它由一个恒流充放电振荡电路和一个正弦波变换器组成,恒流充放电产生方波和三角波,三角波经正弦波变换器输出正弦波。图中两个比较器21CC、组成一个参考电压分别设置在CCV32和CCV31上的窗口比较器。两比较器的输出分别控制R-S触发器的置位端和复位端。两个恒流源21II、担任对定时电容C的充放电，而充电与放电的转换则为R-S触发器的输出通过电子开关S的通或断来进行控制。电路设计122II=，当电子开关S断开时，电路对外接电容C充电，当电子开关S接通时，电容C放电，所以在电容C上产生线性良好的三角波，经缓冲器由3脚输出。为了得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换，一个由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络将三角波转换成正弦波，由2脚输出，而用于控制开关S的信号，即R-S触发器的输出，就是一方波，经缓冲器由9脚输出。恒流充放电振荡电路输出方波的振荡频率由下式决定：其中HU是窗口电压比较器的上、下限门槛电压之差。对于，若取I2=2I1，则函数发生器产生典型的方波、三角波、正弦波。其振荡频率变为：。若外部电路控制两恒流源的比值 ，则可得到矩形波和锯齿输出。但此时不能获得正弦波输出。(2) 单元电路设计计算、电路图及软件仿真图3调节5G8038输出频率的方法有两种，一是改变电阻大小；另一种是控制电压大小。图3就是5G8038组成函数发生器典型电路之一。在该电路中，5G8038的8脚与7脚相连，其振荡频率可同下式决定： 矩形波的占空比为：D=。当时，9脚输出对称的方波，3脚输出三角波，2脚输出正弦波。这时输出信号频率为： 为了保证流过4脚和5脚的电流相等，产生良好的正弦波和三角波，一般将4、 5脚短路，然后经一个共用电阻R接到正电源上，此时振荡频率为 可见，改变电阻R的大小，即可调节函数发生器的输出频率。由图2可见，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（11）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（11）中，当RP1动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若在+VCC与-VEE之间接一电位器，使其动端与8脚相连，改变正电源+VCC与管脚8之间的控制电压（即调频电压），则振荡频率随之变化，因