【正文】 同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在 此 我 表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 , 鄒壽彬 ， 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 (第四版 ). 北京 :高等教育出版社 ,1999 [2] 杜膚生 , 數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹 . 北京 :人民郵電出版社 ,2021 [3] 。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。所以這 次的 設(shè)計(jì)對(duì)我 的作用是非常大的。比如一些芯片的功能， 平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò) 實(shí)踐讓我 對(duì)各個(gè)元件 印 象深刻。 平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完 設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。 我 覺(jué) 得做 畢業(yè) 設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且 考試 內(nèi)容有限，所以在這次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò) 四 年 生活的各位同 學(xué) ，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究， 從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師 們 都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。對(duì)老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 (4)為了使振蕩信號(hào)獲得最佳的特征 ,流過(guò) ICL8038集成電路 4腳和 5腳的電流不能過(guò)大或者過(guò)小 .若過(guò)大 ,將使三角波的線性變壞 ,從而導(dǎo)致正弦波失真度增大 :若過(guò)小 ,則電容的漏電流影響變大 ,通過(guò) ICL8038 集成電路 4 腳和 5腳的最佳電流為 1uA1mA。 （ 3）為 減小正弦波的失真，可將圖 3 中的 R3（ 82kΩ）換成 100kΩ可調(diào)電阻。用雙電源供電時(shí)，所有輸出波形相對(duì)于地（ GND）電平均是正負(fù)相稱的。 c. 振蕩頻率： ∵圖中 R1 與 R2 并聯(lián)且 R1=R2=100KΩ ， ∴ R= R1*R2/（ R1+R2） =100*100/（ 100+100） = 50KΩ ① 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 接在 1C =100pF 時(shí)， fo=； ② 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 接在 2C = 時(shí)， fo=； ③ 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 接在 3C =1uF 時(shí)， fo=。 b. 當(dāng) R1≠ R2 時(shí) ，矩形波不再是方波，管腳 2 不再是正弦波。式子 化簡(jiǎn)成 : fo= 如果在把第 5 兩腳短接，經(jīng)過(guò)一只公用的定時(shí) 電阻 R 接 V+，振蕩頻率的計(jì)算公式 : fo = 圖 ICL 8038典型應(yīng)用電路 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 a. 當(dāng) R1=R2=R 時(shí)， I2=2I，占空比為 D=50%，輸出為方波，三角波，正弦波。由于第 9 腳為集電極開(kāi)路輸出，必須外接集電極負(fù)載電阻 R4。為定時(shí)電容，也影響振蕩頻率。圖中， R R2 為定時(shí)電阻，均為可調(diào)式，阻值范圍為 1kΩ～ 1MΩ。圖 561 為一個(gè)調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度的典型應(yīng)用，其中第 1 腳調(diào)節(jié)振蕩電容充電時(shí)間過(guò)程中的非線性逼近點(diǎn)，第 12腳調(diào)節(jié)振蕩 電容在放電時(shí)間過(guò)程中的非線性逼近點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，兩只 100K的電位器應(yīng)選擇多圈精度電位器，反復(fù)調(diào)節(jié)，可以達(dá)到很好的效果。 正弦函數(shù)信號(hào)的失真度調(diào)節(jié) 由于 ICL8038 單片函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡(luò)變換而獲得。15 V ，我們?nèi)?177?？捎脝坞娫垂╇?，也可雙電源供電，他們的值為 177。通過(guò)以上分析可知，改變電容充電放電電流即改變 RA， RB 的數(shù)值，或改變電容 C 的數(shù)值，就改變了充放電時(shí)間，因此可改變其頻率。由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓為對(duì)稱三角波形 ,Q 為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。一直到 Uc 下降到 1／ 3 VEE，使電壓比較器 Ⅱ 的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖剑?Q才變?yōu)榈碗娖剑?Q’ 同時(shí)為高電平），使得電子開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)，電容 C 又開(kāi)始充電。 Uc的上升使 RS觸發(fā)器的 R 端從低電平躍變?yōu)楦唠娖?，但其輸出不變，一直?Uc 上升到 1／ 3 VCC 時(shí)，電壓比較器 Ⅰ 的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖剑?Q才變?yōu)楦唠娖剑?Q’ 同時(shí)變?yōu)榈碗娖剑?，?dǎo)致電子開(kāi)關(guān) S 閉合，電容 C 開(kāi)始放電，放電電流為 IS2－ IS1＝ I，因放電電流是恒流，所以，電容上電壓 Uc隨時(shí)間的增長(zhǎng)而線性下降。其精度效果相當(dāng)滿意 。一般說(shuō)來(lái)，逼近點(diǎn)越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中 N＝ 4，失真度可以小于 1。利用二極管的非線性特性，可以將三角波信號(hào)的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。因此，對(duì)兩個(gè)恒流源在 I和 2I 電流不對(duì)稱的情 況下，可以循環(huán)調(diào)節(jié)，從最小到最大，任意選擇調(diào)整，所以，只要調(diào)節(jié)電容器充放電時(shí)間不相等，就可獲得鋸齒波等函數(shù)信號(hào)。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時(shí)間也是由電容電壓的充放電過(guò)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(hào)，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號(hào)經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳 3 和管腳 9 輸出。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(shí)間內(nèi)電容器端電壓將線性下降，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(shí)，比較器 2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回到 原來(lái)的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過(guò)程。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源 1對(duì)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(dòng)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來(lái)連續(xù)控制的。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳 2 輸出。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，若 I2=2I1， vc上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳 3。由于 I2I1， 因此電容 C 放電， vc隨時(shí)間線性下降。當(dāng)觸發(fā)器的 Q 端輸出為低電平時(shí)，它控制開(kāi)關(guān) S 使電流源 I2斷開(kāi)。在圖 52 中， ICL8038由恒流源 I I2，電壓比較器 C C2和觸發(fā)器等組成。 圖 ： 失真和占空比可調(diào) 圖 ： 失真、占空比、頻率可調(diào) 圖 514電路無(wú)法調(diào)節(jié)頻率，我們采用外部供給 頻率調(diào)節(jié)電壓的方式實(shí)現(xiàn)頻率的可調(diào) ,通過(guò) 10k 電位器，我們可以控制 8端電壓的調(diào)節(jié)范圍 2/3 Vcc 到 Vcc。該芯片的第1 腳和第 12 腳就是為調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度而設(shè)置的。 針對(duì)以上電路失真無(wú)法調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，我們改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)正弦波正負(fù)失真的可調(diào)。 T＝ t1＋ t2 f＝ 1／ T 由于三角函數(shù)信號(hào)在電容充電時(shí)，電容電壓上升到比較器規(guī)定輸入電壓的 1／ 3 倍，分得的時(shí)間為 t1=CV/I=(C+1/3?Vcc?R A)/(1/5?Vcc)=5/3RA?C 在電容放電時(shí)，電壓降到比較器輸入電壓的 1／ 3 時(shí)，分得的時(shí)間為 t2＝ CV／ I＝ (C＋ 1/3?VCC)/(2/5?VCCRB－ 1/5?VCC/RA)＝ (3/5?RA＊ RB?C)/(2RA－RB) 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 f＝ 1／（ t1＋ t2）＝ 3／｛ 5RAC［ 1＋ RB／（ 2RA－ R）］｝ () 對(duì)圖中，如果 RA＝ RB，就可以獲得占空比為 50％的方波信號(hào)。在初始階段我們用以下幾種由內(nèi)部供給偏置電壓調(diào)節(jié)的接線圖對(duì)芯片進(jìn)行測(cè) 試，觀察其特性， 圖 541為基本接法， 圖 542和 圖 543 圖可調(diào)節(jié)占空比。改變電容器的充放電時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)三角波與鋸齒波方波與矩形波的互相轉(zhuǎn)換。其工 作原理如下：利用恒流源對(duì)外接電容進(jìn)行充放電，產(chǎn)生三角波(或鋸齒波 )，經(jīng)緩沖器 I 從第 3 腳輸出，由觸發(fā)器獲得的方波（或鋸形波），經(jīng)緩沖器Ⅱ從第九腳輸出。芯片內(nèi)部包括兩個(gè)恒流源 ， 兩個(gè)電壓比較器，兩個(gè)緩沖器，正弦波變換器，模擬開(kāi)關(guān)， RS 觸發(fā)器。通過(guò)調(diào)節(jié)外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率， 產(chǎn)生高質(zhì)量的中、低頻正弦波，矩形波（或方波，窄脈沖） ,三角波（或鋸齒波）等函數(shù)波形，其應(yīng)用領(lǐng)域比普通單一波形的信號(hào)發(fā)生器更為廣闊。 （ 4）矩形波占空比的調(diào)節(jié)范圍很寬， D=1%99%，由此可獲得窄脈沖、寬脈沖或方波。正弦波失真度＜ 5%，經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)整后，失真度還可降低到 %。頻率范圍是 ，頻率溫漂僅 50ppm/℃(1ppm=106)。電源電流約 15mA。 5177。 ICL8038 的應(yīng)用 ICL8038 是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時(shí)產(chǎn) 生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形 。 ① 、 OTL 電路的主要性能指標(biāo) ： 最大不失真輸出功率 P0m 理想情況下，L2CCom RU81P ?，在實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)測(cè)量 RL 兩端的電壓有效值，來(lái)得實(shí)際 。 當(dāng)輸入正弦交流信號(hào) ui時(shí)，經(jīng) T1放大、倒相后同時(shí)作用于 T T3的基極， ui的負(fù)半周使 T2管導(dǎo)通（ T3管截止），有電流通過(guò)負(fù)載 RL，同時(shí)向電容 C0充電，在 ui的正半周，T3導(dǎo)通（ T2截止），則已充好電的電容器 C0起著電源的作用，通過(guò)負(fù)載 RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。調(diào)節(jié) RW2，可以使 T T3得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類(lèi)狀態(tài)，以克服交越失真。 T1 管工作于甲類(lèi)狀態(tài)，它的集電極電流 IC1 由電位器 RW1 進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中由晶體三極管 T1組成推動(dòng)級(jí)（也稱前置放大級(jí)）， T T3是一對(duì)參數(shù)對(duì)稱的 NPN 和 PNP 型晶體三極管，它們組成互補(bǔ)推挽 OTL 功放電路。能使低頻信號(hào)功率放大的放大器，即為低頻功率放大器，簡(jiǎn)稱功率放大器。多級(jí)放大器在工作過(guò)程中，一般先由小信號(hào)放大電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行電壓放大，再由功率放大電路進(jìn)行功率放大，以控制或驅(qū) 動(dòng)負(fù)載電路工作。由于本例中的 fo=800Hz，故選用 μ A741 集成運(yùn)算放大器。 R2=Rf ?（ R5//rd） ? Rf ? 5 ? 63k? ? k? = 62k? 為了達(dá)到最佳效果 , R2可用 30k?電阻和 50 k?的電位器串聯(lián)（即 R2=R4+Rw）。）然后再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，以達(dá)到最好效果。 （ 5） R5與 R2的確定 由于二極管的非線性會(huì)引起波形失真，因此，為了減小非線性失真，可在二極管的兩端并上一個(gè)阻值與 rd（ rd 為二極管導(dǎo)通時(shí)的動(dòng)態(tài)電阻）相近的電阻 R5。 穩(wěn)幅二極管 D D2 應(yīng)選用溫度穩(wěn)定性較高的硅管。 （ 4）確定穩(wěn)幅電路及其元件值。 另外，為了滿足 R=R3//Rf的直流平衡條件，減小運(yùn)放輸入失調(diào)電流的影響。 由振蕩的振幅條件可知，要使電路起振， Rf應(yīng)略大于 2R3，通常取 Rf=。 R0（幾百 Ω 以 下）為運(yùn)算放大器的輸出電阻。按： Ri ?? R ?? R0 的關(guān)系選擇 R 的值。 （ 1）根據(jù)振蕩器的頻率，計(jì)算 RC 乘積的值。 圖 RC 正弦波振蕩器 設(shè)計(jì)步驟如下： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇圖 51 所示電路。 3． 選擇運(yùn)算放大器 4． 調(diào)試電路，使該電路滿足 指標(biāo)要 求 。 RC 振蕩器的設(shè)計(jì)，可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行 ： 1． 根據(jù)已知的指標(biāo)，選擇電 ioUtIC ??iiooVUUUUS ???西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 路形式。 電路中濾波電容承受的最高電壓為 VU 172 2 ? ，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于 17V。 ② . 選擇電源變壓器 1）確定副邊電壓 U2: 根據(jù)性能指標(biāo)要求： Uomin=3V Uomax=9V 又 ∵ UiUomax≥ (UiUo)min UiUoin≤ (UiUo)max 其中：（ UiUoin） min=3V， (UiUo)max=40V ∴ 12V≤ Ui≤ 43V 此范圍中可任選 ： Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=(～ )U2 可得變壓的副邊電壓 ： VUU O 12 ?? () 2）確定變壓器副邊電流 I2 ∵ Io1=Io 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 又副邊電流 I2=(～ 2)IO1 取 IO=IOmax=