专用IC的函数发生器李永超.docVIP

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专用IC的函数发生器李永超

课题名称:实验九 基于专用IC的函数发生器 一、设计要求 1、设计任务: 采用集成函数发生器ICL8038及辅助电路,设计并制作一个能产生三角波、正弦波、方波信号的低频函数发生器。 2、基本要求: 频率范围1Hz~100kHz。频率控制方式手动 通过改变时间常数RC实现。 在1k(负载条件下: 正弦波最大峰-峰值 3V 幅值可调,谐波失真小于3%; 三角波最大峰-峰值 5V 幅值可调,非线性失真小于2%; 方 波最大峰-峰值 5V 幅值可调,方波上升时间小于2μs; 3、扩展要求: (1)过改变控制电压实现频率的压控,压控电压范围 0~3V; (2)扩大信号输出的频率范围; (3)增加输出功率(负载电阻改为50-100(); (4)具有输出频率的显示功能; 二、设计方案选择及方案比较 1、总体实验的原理图: 2、对于下面方案的选择 下图为我们在实践之后发现,多了一个741之后,反而出不来我需要的三种波形。所以我们又改为原来的电路图。如下图: 三、选定方案其电路系统工作原理及工作过程 我们设计此课设可以简单的分为两部分:第一部分是:用8038芯片设计的频率可调的多种波形信号发生器电路。第二部分是:用741来完善整个实用的多种波形信号发生器电路。 用8038芯片设计的频率可调的多种波形信号发生器电路。 电路图如下: 首先我们先要了解一下8038芯片的调节方式以及具体的功能实现: 在8038芯片中,我们做了简单的了解。的8 脚为调电压输入即振荡输出频率受此端电压的控制, 是一种电压频率(V /F ) 转换电路, 称为压控振荡。其震荡频率与调频电压成正比, 线性度为0. 5%。调频电压的值是指+ VCC端与管脚8 之间的电压, 此值应不超过1/3 (V CC+ V EE )。7 脚为调频电压输出端,其值由器件内部的分压电阻决定, 这里指的是VCC端和7 脚之间的电压, 此值为(VCC+ VEE) , 它可作为管脚8 的插入电压。由于方波输出经过集电极开路门, 一般在V cc 和9 脚之间接一个阻值通常取10KΩ左右。3 脚为三角波输出端, 2 脚为正弦波输出端, 4 脚为占空比调整端, 5 脚为频率调整端, 6 脚为电源正极V CC, 11 脚为电源负极VEE , 10 脚接电容C。13、14 脚为空脚。 因此在整个电路中如图去连接就构成了8038芯片设计的频率可调的多种波形信号发生器电路。三个输出端分别输出三角波或锯齿波、正弦波、方波或矩形波电压。调节电位器RP1可以改变方波的占空比、锯齿波的上升时间和下降时间;调节电位器RP2可以改变输出信号的频率;调节电位器RP3和RP4可以调节正弦波的失真度,两者要反复调整才可得到失真度较小的正弦波;改变充放电电容C 的容量大小也可以改变输出信号的频率,根据不同的设计要求可将其分为数挡(如100pF、0.01μF、1μF 和10μF)的功能,然后利用开关进行接换即可;在ICL8038 的输出端可接一由运算放大器构成的比例放大器,其输入端通过开关分别切换的ICL8038 的9、3、2 脚,可实现不同输出信号的增益调整。 在右边741和NPN三极管的电路图: 在图中NPN三极管能更好的使芯片得到保护。并且在输入741芯片之前,加入一个滑动电阻器用来调节整个电路的输出的波形的峰—峰值。通过调节这个滑动电阻使波形生成出符合要求的波形。 四、各单元电路工作原理、公式推导、波形分析和参数设计 了解8038芯片的工作原理: 下图为芯片中的内部结构: 可知8038芯片由恒流源I1、I2,电压比较器C1、C2 和触发器等组成。 电压比较器C1、C2q的门限电压分别为2VR/3和VR/3,电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节,且12必须大于I1。触发器的Q输出控制开关S,使电流源I2断开,电流源I1向外接电容C充电;或I2接通,电容C放电,因此,电路产生振荡。若I2=2I1,,VC 上升时间与下降时间相等,产生三角波输出到脚3。而触发器输出的方波,经缓冲器输出到脚9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。当I1I2 2I1,时,Vc的上升时间与下降时间不相等,管脚3输出锯齿波。因此,8038芯片能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种波形。 下图为8038的管脚图: 确定具体的元件参数与测试。 以ICL 8038 为例, 其测试电路如图3 所示。7 脚和8 脚相连, 使得三角波的上升时间t1 =5/3R1C,下降时间为 T2=: 此时振荡频率为 f= 电阻R1 和R2 的阻值一般在(VCC—V8) /1mA~ (VCC—V 8) /10uA 范围内, 式中(VCC—V8) 是指电源+ VCC与脚8 之间的电压, 同时应使R2 2R1, 这样就保证了I1 I2 2

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