《電子電路設(shè)計與制作》 任務(wù)八 函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計與制作

任務(wù)八函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計與制作一、任務(wù)描述設(shè)計并制作一個函數(shù)信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生三種或多種(正弦波、方波、三角波等)波形的函數(shù)發(fā)生器信號，頻率范圍10Hz-450KHz。如先產(chǎn)生正弦波，根據(jù)周期性的非正弦波與正弦波所呈的某種確定的函數(shù)關(guān)系，再通過整形電路將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，經(jīng)過積分電路后將其變?yōu)槿遣?。也可以先產(chǎn)生三角波-方波，再將三角波或方波轉(zhuǎn)化為正弦波。二、任務(wù)分析函數(shù)信號發(fā)生器根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，其電路中使用的器件可以是分離器件，也可以是集成器件，產(chǎn)生方波、正弦波、三角波的方案有多種，如先產(chǎn)生正弦波，根據(jù)周期性的非正弦波與正弦波所呈的某種確定的函數(shù)關(guān)系，再通過整形電路將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，經(jīng)過積分電路后將其變?yōu)槿遣?。也可以先產(chǎn)生三角波-方波，再將三角波或方波轉(zhuǎn)化為正弦波。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，新材料新器件層出不窮，開發(fā)新款式函數(shù)信號發(fā)生器，器件的可選擇性大幅增加，例如ICL8038就是一種技術(shù)上很成熟的可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可選擇的方案多種多樣，技術(shù)上是可行的。（一）函數(shù)發(fā)生器的組成函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)用途不同，產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器三種波形產(chǎn)生電路。如圖用運算放大器滯回比較器和、C積分電路組成的，輸出電壓經(jīng)、C反饋到運放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負反饋作用。1.方波發(fā)生器2.三角波發(fā)生器根據(jù)RC積分電路輸入和輸出信號波形的關(guān)系可知，當RC積分電路的輸入信號為方波時，輸出信號就是三角波，由此可得：三角波波形3.正弦波發(fā)生器又稱文氏電橋振蕩器，如圖所示，其中A放大器由同相運放電路組成，正弦波發(fā)生器電路三、相關(guān)知識1.ICL8038介紹ICL8038的波形發(fā)生器是一個用最少的外部元件就能生產(chǎn)高精度正弦，方形，三角，鋸齒波和脈沖波形徹底單片集成電路。頻率(或重復頻率)的選定從0.001hz到300khz可以選用電阻器或電容器來調(diào)節(jié)，調(diào)頻及掃描可以由同一個外部電壓完成。ICL8038精密函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢壘二極管等先進工藝制成的單片集成電路芯片，輸出由溫度和電源變化范圍廣而決定。這個芯片和鎖相回路作用，具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過250ppm／℃。特點：①具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm／℃；②正弦波輸出具有低于1％的失真度；③三角波輸出具有0．1％高線性度；④具有0．001Hz～1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬；⑤2％～98％之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍；⑥從TTL電平至28V；⑦具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號輸出；⑧易于使用，只需要很少的外部條件。2.ICL8038定時器引腳作用ICL8038引腳如圖所示。腳1、12（SineWaveAdjust）：正弦波失真度調(diào)節(jié)；腳2（SineWaveOut）：正弦波輸出；腳3（TriangleOut）：三角波輸出；腳4、5（DutyCycleFrequency）：方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)；腳6（V+）：正電源±10V～±18V；腳7（FMBias）：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏置電壓輸入；腳8(FMSweep)：外部掃描頻率電壓輸入；腳9（SquareWaveOut）：方波輸出，為開路結(jié)構(gòu)；腳10（TimingCapacitor）：外接振蕩電容；腳11（V－orGND）：負電原或地；腳13、14（NC）：空腳。3.ICL8038工作原理ICL8038是單片集成函數(shù)信號發(fā)生器，其內(nèi)部框圖如圖所示。它由恒流源I1和I2、電壓比較器A和B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波電路等組成。外接電容C由兩個恒流源充電和放電，振蕩電容C由外部接入，它是由內(nèi)部兩個恒流源來完成充電放電過程。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源1對電容器C連續(xù)充電，增加電容電壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器的狀態(tài)改變，帶動觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來連續(xù)控制的。當觸發(fā)器的狀態(tài)使恒流源2處于關(guān)閉狀態(tài)，電容電壓達到比較器1輸入電壓規(guī)定值的2/3倍時，比較器1狀態(tài)改變，使觸發(fā)器工作狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，將模擬開關(guān)K由B點接到A點。由于恒流源2的工作電流值為2I，是恒流源1的2