課程設(shè)計---函數(shù)信號發(fā)生器

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ι</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p>　　第1章 方案設(shè)計2</p><p>　　1.1 設(shè)計要求2</p><p>　　1.2

2、方案思路設(shè)計2</p><p>　　第2章 硬件電路設(shè)計3</p><p>　　2.1 硬件原理圖3</p><p>　　2.2 單元電路設(shè)計3</p><p>　　第3章 仿真與調(diào)試6</p><p>　　3.1 系統(tǒng)仿真步驟6</p><p>　　3.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果6<

3、/p><p><b>　　第4章 結(jié)束語9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　附錄11</b></p><p><b>　　致謝12</b></p><p><b>

4、　　摘要</b></p><p>　　目前，計算機技術(shù)和半導(dǎo)體工藝技術(shù)已進入了前所未有的快速發(fā)展時期。尤其是高度集成芯片作為一個子系統(tǒng)的應(yīng)用，發(fā)展更是迅速，已成為新一代電子設(shè)備不可缺少的核心部件，其實在現(xiàn)實生活中的運用也是非常普遍 。在智能化儀器儀表中，而高度集成芯片以其高性能、高速度、功耗低、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計智能化儀器儀表的首選器件。本課題我們組設(shè)計的是信號發(fā)生器，就

5、用到了集成芯片ICL8038，能自動產(chǎn)生三種信號，它們就是方波、三角波、正弦波，有著很多的優(yōu)點。在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實踐中應(yīng)用很廣。而在我們?nèi)粘Ｉ钪?，以及一些科學(xué)研究中，三角波和正弦波、方波信號是常用的基本測試信號。譬如在示波器、電視機等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運動，以利用熒光屏顯示圖像，常用到三角波產(chǎn)生器作為時基電路。函數(shù)發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 但市場上能看到的電

6、子儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實際應(yīng)用的需求。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種高精度、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等多功能函數(shù)發(fā)生器成</p><p>　　關(guān)鍵詞：ICL8038芯片；三角波；正弦波；方波；</p><p><b>　　第1章　方案設(shè)計</b></p><p><

7、b>　　1.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計產(chǎn)生正弦波、三角波和方波的波形發(fā)生器，具體設(shè)計要求如下：</p><p>　　1）、 輸出波形工作頻率范圍為2HZ~20KHZ，并且輸出波形的頻率可調(diào)；</p><p>　　2）、 正弦波的幅值±10V，失真度小于1.5%；</p><p>　　3）、 方波

8、幅度±10V；</p><p>　　4)、 三角波峰峰值為20V，輸出波形幅值可調(diào)；</p><p>　　1.2 方案思路設(shè)計</p><p>　　隨著集成制造技術(shù)的不斷發(fā)展，信號發(fā)生器已被制造成專用集成電路。目前用的較多的集成函數(shù)發(fā)生器是ICL8038。ICL8038波形發(fā)生器只需連接少量外部元件就能產(chǎn)生高精度的正弦波、方波、三角波。</p>

9、<p>　　其主要的輸出頻率范圍：0.001Hz~300Hz；</p><p>　　最高溫度系數(shù)：±250*10-6/℃；</p><p>　　電源電壓范圍：單電源供電：10~30V；</p><p>　　雙電源供電：（±5~±15）V；</p><p>　　正弦波失真度：1%；</p>

10、<p>　　三角波線性度：0.1%；</p><p>　　由以上述指標(biāo)可以看出，若選用ICL8038芯片組成函數(shù)發(fā)生器，只要加一級放大器調(diào)節(jié)輸出幅值完全能達到題目要求，而且與前幾種實現(xiàn)方案相比較具有電路簡單的優(yōu)勢。所以在本次設(shè)計中我采用該芯片來設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計原理框圖如圖1.2：</p><p>　　圖1.2 集成芯片ICL8038設(shè)

11、計框圖</p><p>　　第2章　硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　2.1 硬件原理圖</b></p><p>　　Proteus中硬件電路如下圖2.1所示，其總電路圖由ICL8038芯片、固定電阻、電容、可變電阻、多路選擇開關(guān)和示波器組成。對于其中ICL8038芯片用來產(chǎn)生信號，電容和電阻用來改變的波形的頻率和控制波形的正常顯示范圍

12、，確保波形不失真。</p><p><b>　　圖2.1總硬件圖</b></p><p>　　2.2 單元電路設(shè)計</p><p>　　（1）ICL8038芯片外部圖2.2-1如下：</p><p>　　圖2.2-1 ICL8038芯片外部圖</p><p>　?。?）管腳說明：1. 正弦波線性

13、調(diào)節(jié)；2. 正弦波輸出；3. 三角波輸出；4. 恒流源調(diào)節(jié)；5. 恒流源調(diào)節(jié)；6. 正電源；7. 調(diào)頻偏置電壓；8. 調(diào)頻控制輸入端；9. 方波輸出（集電極開路輸出）；10. 外接電容；11. 負電源或接地；12.正弦波線性調(diào)節(jié)。</p><p>　　（3）管腳8為調(diào)頻電壓控制輸入端，管腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，其值（指管腳6與7之間的電壓）是(VCC+VEE/5) ，它可作為管腳8的輸入電壓。此外，該器件的方波輸出

14、端為集電極開路形式，一般需在正電源與9腳之間外接一電阻，其值常選用10k左右，如圖3-3所示。當(dāng)電位器Rp1動端在中間位置，并且圖中管腳8與7短接時，管腳9、3和2的輸出分別為方波、三角波和正弦波。電路的振蕩頻率f約為0.3/[C(R1+RP1/2)] 。調(diào)節(jié)RP1、RP2可使正弦波的失真達到較理想的程度。</p><p>　　在圖2-2-1中，當(dāng)RP1動端在中間位置，斷開管腳8與7之間的連線，若在+VCC與-V

15、EE之間接一個電位器，使其移動端與8腳相連，改變正電源+VCC與管腳8之間的控制電壓，則振蕩頻率隨之變化，因此該電路是一個頻率可調(diào)的函數(shù)發(fā)生器。如果控制電壓按一定規(guī)律變化，則可構(gòu)成掃頻式函數(shù)發(fā)生器。 </p><p>　?。?）、基本電路的工作原理如圖2.2-2</p><p>　　圖2.2-2 集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038的原理框圖</p><p>　　其中，振蕩

16、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(dāng)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倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時間內(nèi)電容器

17、端電壓將線性下降，當(dāng)電容電壓下降到比較器2的輸入電壓規(guī)定值的1／3倍時，比較器2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回到原來的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程?！　≡谝陨匣倦娐分泻苋菀撰@得3種函數(shù)信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號由此獲得。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號，在芯片內(nèi)部，這兩種函

18、數(shù)信號經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出?！　∵m當(dāng)選擇外部的電阻RA和RB和C可以滿足方波函數(shù)等信號在</p><p>　　第3章 仿真與調(diào)試</p><p><b>　　3.1 仿真步驟</b></p><p>　　首先按照電路原理和單元電路的設(shè)計在Proteus上畫好電路圖，點擊Play，觀察仿真現(xiàn)象,觀察ICL8038芯片的2腳

19、、3腳和9腳是否分別輸出正弦波、三角波和方波。若沒有實現(xiàn)波形的輸出或者輸出的波形失真，這是我們調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過相關(guān)的資料確定電阻的大致范圍，然后對滑動變阻器進行調(diào)節(jié)，直到達到我們預(yù)期想要的結(jié)果。</p><p><b>　　3.2 仿真結(jié)果</b></p><p>　　在proteus中運行的結(jié)果如圖3.2-1、圖3.2-2、圖3.2-3。我還設(shè)置的多路選擇開關(guān)S

20、W2來進行粗調(diào)頻率的大小，設(shè)置RV1進行細調(diào)。</p><p>　　管腳2三角波的輸出仿真圖如圖3.2-1。</p><p>　　圖3.2-1三角波輸出</p><p>　　調(diào)節(jié)RV1或者改變SW2指向不同的電容時，輸出的波形如圖圖3.2-2</p><p>　　圖3.2-2 變頻后的輸出三角波</p><p>　　

21、管腳3正弦波的輸出仿真圖如圖3.2-3。</p><p>　　圖3.2-3正弦波輸出</p><p>　　管腳9方波的輸出仿真圖如圖3.2-4。</p><p>　　圖3.2-4方波輸出</p><p>　　通過仿真結(jié)果，能夠很明顯的看出，ICL8038芯片產(chǎn)生的波形能夠?qū)崿F(xiàn)我們預(yù)期的要求。</p><p><b

22、>　　第4章　結(jié)束語</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。經(jīng)過本次課程設(shè)計，讓我們對ICL8038的工作原理有了較深的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用ICL8038制作出來的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡單，頻率便于調(diào)節(jié)。它可輸出正弦波、方波、三角波

23、，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號質(zhì)量好，失真度小。系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟實用。在這次課程設(shè)計的時間里，使我慢慢地學(xué)到了不少專業(yè)知識。主要有以下幾個方面：</p><p>　　首先通過這次課程設(shè)計，讓我的理論聯(lián)系實際能力、設(shè)計電路的能力、實際操作能力以及正確的處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實驗結(jié)果的能力，檢查和排除故障的能力都有了大大的提高，并且不僅鞏固了自己在課堂上學(xué)的理論知識，而且還學(xué)到許多課外本專業(yè)的知識，起到了雙重效果。

24、</p><p>　　同時這次課程設(shè)計重點是理論與實際的相結(jié)合，我認識也感受到了理論與實踐之間的差距，使我對模數(shù)電的應(yīng)用有了更加深刻的認識。在設(shè)計的過程中我遇到了許多問題，花費了大量的時間查閱資料來解決這些問題，比如在電阻和電容設(shè)置過程中設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致顯示不明顯。在調(diào)試過程中，我通過資料來確定其的大致范圍，達到預(yù)期想要的結(jié)果。所以我認為實踐是發(fā)現(xiàn)錯誤的最好方法，希望以后能有更多的機會去參與實踐，在實踐中獲得從書本

25、中獲得不了的知識。</p><p>　　最大的力量是團結(jié)的成果，在做設(shè)計的過程中我們講究了團隊合作的精神，這是我們成功的關(guān)鍵。這樣就能起到事半功倍的效果，畢竟個人的力量是渺小的，集體的力量是偉大的。面對一個課題必須嚴肅認真地對待和完成，這一點很重要。另外我想作為一名電信專業(yè)的學(xué)生要多參加一些動手制作活動來提高自己的動手能力。通過本次課程設(shè)計，各方面我都提高了不少，在此我要向提供此次機會和資料的信息工程系表示感謝，

26、向指導(dǎo)老師胡老師表示真心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 郭照南，電子技術(shù)與EDA技術(shù)課程設(shè)計．中南大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[2] 胡宴如、耿蘇燕，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第二版[M]．高等教育出版社，2010.</p><p>　　[3] 張克農(nóng)、寧改娣，

27、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第二版[M]. 高等教育出版社，2010.</p><p>　　[4] 謝自美．《電子線路設(shè)計·實驗·測試》．華中科技大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[5] 彭介華．《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》．高教出版社，1998．</p><p><b>　　附錄</b></p><p>

28、　　本次實驗所用到的器件的參數(shù)如下：</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　該設(shè)計是在許老師的悉心指導(dǎo)下完成的，胡老師淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)，平易近人的性格都是我學(xué)習(xí)的楷模。在論文的研究及整理期間，導(dǎo)師給了我很大的支持和鼓勵，才使得論文得以順利的完成，在此謹向?qū)煴硎局倚牡母兄x和崇高的敬意。還有我還要感謝幫助過我的同學(xué)和