【正文】 19 ICL8038 芯片簡介 19 ICL8038 的應(yīng)用 19 ICL8038 原理簡介 19 電路分析 20 工作原理 20 正弦函數(shù)信號的失真度調(diào)節(jié) 23 ICL8038 的典型應(yīng)用 24 致 謝 25 心得體會 26 參考文獻(xiàn) 27 附錄 1 28 附錄 2 29 附錄 3 30 3 第一章 項(xiàng)目 任務(wù) 項(xiàng)目建議 函數(shù)信號發(fā)生器是工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)、科學(xué)研究等領(lǐng)域必備的工具，它產(chǎn)生的鋸齒波和正弦波、矩形波、三角波是 常用的基本測試信號。在示波器、電視機(jī)等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波信號產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測信號波形，要求在水平偏轉(zhuǎn)線圈上加隨時(shí)間線性變化的電壓 —— 鋸齒波電壓，使電子束沿水平方向勻速搜索熒光屏。對于三角波，方波同樣有重要的作用，而函數(shù)信號發(fā)生器是指一般能自動(dòng)產(chǎn)生方波 正弦波 三角波以及鋸齒波階梯波等電壓波形的電路或儀器。因此，建議開發(fā)一種能產(chǎn)生方波、正弦波、三角波的函數(shù)信號發(fā)生器。 項(xiàng)目可行性研究 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。 4 第二 章 方案選擇 〖方案一〗 由文氏電橋產(chǎn)生正弦振蕩，然后通過比較器得到方波，方波積分可得三角波。 這一方案為一開環(huán)電路，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)生的正弦波和方波的波形失真較小。但是對于三角波的產(chǎn)生則有一定的麻煩，因?yàn)轭}目要求有 1000 倍的頻率覆蓋系數(shù)，顯然對于 1000倍的頻率變化會有積分時(shí)間 dt 的 1000 倍變化從而導(dǎo)致輸出電壓振幅的 1000 倍變化。而這是電路所不希望的。幅度穩(wěn)定性難以達(dá)到要求。而且通過仿真實(shí)驗(yàn)會發(fā)現(xiàn)積分器極易產(chǎn)生失調(diào)。 〖方案二〗 利用 ICL8038 芯片構(gòu)成 8038 集成函數(shù)發(fā)生器。 8038 集成函數(shù)發(fā)生器是一種多用途的波形發(fā)生器，可以用來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波，其振蕩頻率可通過外加的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以是壓控集成信號產(chǎn)生器。由于外接電容 C 的充、放電電流由兩個(gè)電流源控制，所以電容 C 兩端電壓 uc的變化與時(shí)間成線形關(guān)系，從而可以獲得理想的三角波輸出。 8038 電路中含有正弦波變換器，故可以直接將三角波變成正弦波輸出。另外還可以將三角波通過觸發(fā)器變成方波輸出。該方案的特點(diǎn)是十分明顯的： ⑴ 線性良好、穩(wěn)定性好； ⑵ 頻率易調(diào)，在幾 個(gè)數(shù)量級的頻帶范圍內(nèi)，可以方便地連續(xù)地改變頻率，而且頻率改變時(shí)，幅度恒定不變； ⑶ 不存在如文氏電橋那樣的過渡過程，接通電源后會立即產(chǎn)生穩(wěn)定的波形； ⑷ 三角波和方波在半周期內(nèi)是時(shí)間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。 綜合上述分析，我們采用了第二種方案來產(chǎn)生信號。 5 第三章 基本原理 函數(shù)發(fā)生器的組成 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)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(yùn)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，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器， 本課題介紹方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器的方法。 函數(shù)信號發(fā) 生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。下面我們將分別對各個(gè)波形的發(fā)生進(jìn)行分析，從而達(dá)到在合成電路時(shí)使電路更加合理。 方波發(fā)生器 ： 如圖 321 用運(yùn)算放大器滯回比較器和 fR 、 C積分電路組成的，輸出電壓經(jīng) fR 、 C反饋到運(yùn)放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負(fù)反饋?zhàn)饔谩? 圖 321 參看圖 321 所示電路，設(shè)在接通電源的時(shí)刻，電 容器兩端電壓 0?Cu ，輸出電壓 ZO Uu ? ，則加到運(yùn)放同相輸出端的電壓為ZZP FUURR Ru ??? 21 2。 式中，)( 21 2RR RF ??。此時(shí) ZO Uu ? 通過 1R 向 C 充電，使運(yùn)放反相輸入電壓 CN uu ?由零逐漸上升。在 PN uu ? 以前， ZO Uu ? 保持不變。在 1tt? 時(shí)刻， Nu 上升到略高于 Pu ，Ou 由高電平跳到低電平，即變?yōu)?ZU? 。 ZO Uu ?? 時(shí)， ZP FUu ?? ，同時(shí) ZO Uu ?? 通過 fR 向 C 充電，使運(yùn)放反相輸入端電壓 CN uu ? 由零逐漸上升。在 PN uu ? 以前， ZO Uu ?? 保持不變。在 2tt? 時(shí)刻， Nu下降 到略低于 Pu ， Ou 由低電平跳到高電平，即變?yōu)?ZU ，又回到原始狀態(tài)。如此周而復(fù)始， 循環(huán)不已，因此產(chǎn)生振蕩，輸出方波。 根據(jù)上邊的分析，可以畫出 Cu 與 Ou 的波形如 下 圖 所示： 6 圖 322 由波形可知， Cu 從 1t 時(shí)刻的 ZZZ FURRUR ?? )( 21 下降到 2t 時(shí)刻的 ZFU? ，再上升到 3t 時(shí)刻的 ZFU ，所需的時(shí)間就是一個(gè)振蕩周期 OT 在 1t 到 2t 這段時(shí)間， Cu 的變化規(guī)律是簡單 RC 電路充放電規(guī)律，其常數(shù)為 CRf ，初始值為 ZFU （ 1t 時(shí)刻），終了值為 ZU? （ t→∞ ），故 CRttZZZC feUFUUu /)( 1)]([ ??????? 在 2tt? 時(shí)， ZC FUu ?? ，代入上式后可求得 )21l n(11ln 1 212 RRCRFFCRtt ff ????