1、课程设计报告题目：基于 ICL8038 等构成的函数发生器电路课 题 类 别： 设计 论文 学 生 姓 名：学 号：班 级： 专业（全称）：指 导 教 师：小 组 成 员: 2009 年 12 月 16 日课程设计报告2目录摘要 3一、电路设计 . 31.1 设计意义. 31.2 系统功能分析 3（1）方案论证. 3（2）法案选取. 4二、元件分析与电路仿真 52.1 系统工作原理与分析 5（1）ICL8038 的简介 5（2）LM741 的简介 6（3）LF356N（高阻型运算放大器）的简介 7（4） 辅助正负 15V 电源. 72.2 电路与仿真技术. 7（1）由 ICL8038 等构成的
2、函数发生器 7（2）辅助电路的仿真 8三、调试与问题处理 93.1 安装与调试. 93.2 遇到的问题与解决 10四、心得总结. 11 参考文献. 11课程设计报告3 附录. 12摘 要：本系统以 ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz30KHz 的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。关键词：函数信号发生器 频率调制
3、Abstract: The system ICL8038 integrated block as the core device, producing a kind of function signal generator, producing low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. ICL8038 is a kind of multi-precision oscillator waveform output integrated circuits, a sep
4、arate external components only need to be able to generate from the 0.001Hz 30KHz low-distortion sine wave, triangle wave, square wave pulse signal, etc Output waveform of the frequency and duty cycle can also be controlled by a current or resistance. In addition, as the chip has a modulated signal
5、input terminal, it can be used to low-frequency signal is frequency modulation.一、电路设计 1.1设计意义：函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷
6、达、导航、宇航等领域。 课程设计报告41.2系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： （1）方案论证 方案一采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择
7、所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。 方案三：采用 8038 单片压控函数发生器，8038 可同时产生正弦波、方波和三角波。改变 8038 的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为 0.001Hz300KHz。（2）法案选取在经过考论认证后，决定选着三种方案。这个方案的调幅，调频和失真，都要比第一，二中法案要好。其灵敏度也要。ICL8038 也是属于高度集成的芯片，相对来说更加容易出功能。这个方案相对容易点，对于我们第一次做
8、可能设计的成功性也有很重要的意义。其工作系统框图如图（一）所示。图（一）系统框图课程设计报告5二、元件分析与电路仿真2.1 系统工作原理与分析 （1）ICL8038 的简介 性能特点1) 电源的电压范围宽，采用单电源供电时，V+GND 的电压范围是+1030V；采用双电源是，V+V-的电压可在正负 5正负 15V 范围内选取，电源电流约为 15mA。2) 振荡频率范围宽，频率稳定性好。频率范围是 0.001Hz300kHz，频率温源仅5010-6/C。3) 输出波形的失真小。正弦失真度5%，经仔细调整后还可降 0.%以下。三角的失真度为 0.1%。4) 矩形波占空比调节范围很宽（1%99%）
9、，课获得窄脉冲、方波、宽脉冲输出。5) 输出特性。正弦波；幅度约为 V+/5，输出抗阻是 1K。矩形波（含方波） ；集电极开路输出，幅度接近于 V+，三角波（含锯齿波） ；幅度为 V+/3,输出阻抗为 200.调频输入；范围是 10kHz，线性度为 0.5%。6) 外围电路简单。通过调节外部阻容元件值，很容易改变振荡频率。 原理简介ICL8038 采用 DIP-14 封装，管脚排列如图（二）所示。课程设计报告6如图（二）ICL8038 管脚芯片内部包括两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关，RS 触发器。在构成函数波形发生器时应将 7、8 两脚短接，其工作原理如下：1
10、利用恒流源对外接电容进行冲、放电，产生三角波（或锯齿波） ，经缓冲器从第 3 脚输出：2 由触发器获得的方波（或矩形波） ，经缓冲器从第 9 脚输出，3 再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，冲第 2 脚输出。4 改变电容的充、放电时间，可以实现三角波与锯齿波、方波与矩形波的互相转换。（2）LM741 的简介 特性：C F741 如 图 （ 三 ） 所 示如 图 （ 三 ） CF741课程设计报告7是 单 片 高 性 能 内 补 偿 运 算 放 大 器 。 具 有 较 宽 的 共 模 电 压 范 围 ， 在 使 用 中 不 会 出 现闩 锁 现 象 。 可 用 作 积 分 器 、 求 和 放
11、 大 器 及 普 通 反 馈 放 大 器 。 主要特点： 1、 不 需 外 部 频 率 补 偿 ：2、 具 有 短 路 保 护 ；3、 失 调 电 压 调 到 零 的 能 力 ；4、 较 宽 的 共 模 和 差 模 电 压 范 围 ；5、 功 耗 低 ；6、 无 阻 塞 现 象 。7、 该 器 件 有 两 种 工 作 温 度 范 围 ； CF741M -55 125CF741C 0 70（3）LF356N（高阻型运算放大器）的简介1、特点：这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般 rid（10 91012）W， IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利
12、用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用 FET 作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。（4）辅助正负15V 电源如图（四）所示如图（四）正负15V 电源由于 ICL8038必须要求正、负双电源供电。现选择15V 供电电源。选用双18V 的变压器，滤波电容和 CW7815和 CE7915，组成的电路，现实正负15V 直流电压源的输出。课程设计报告82.2电路与仿真技术（1）由 ICL8038等构成的函数发生器如图（五）所示图（五）函数发生器电路图图（五）是由 ICL8038等构成的函数发生器电路。ICL803
13、8由充放电泳电流源、比较器、电桥及将三角波变成正弦波的折线近似电路组成。该电路作为压控振荡器的工作方式，增设 A1是为了改善控制电路的线性。振荡频率有控制电压（RP1的输出电压） 、RP2的阻值。R1、R2和 C3决定。ICL8038的输出阻抗在输出方波时由 R3决定，三角波时为200，由于波形失真大，不能在高阻抗状态下输出正弦波，因此增设了缓冲放大器A2 。S1未转换开关，接1是输出方波，其振幅可摆到电源电压正负 Ucc；接2是输出正弦 波，其振幅可为电源电压正负 Ucc*0.33；接3时输出三角波，其振幅可为电源电压正负Ucc*0.22。RP2用于调节波形的对称性；RP3用于调节超低频是波
14、形的对称性；RP4用于将正弦波输出波形的失真跳刀最小。（2）辅助电路的仿真辅助电路用了 multisim 仿真如图（六）课程设计报告9图（六）仿真电路图在 multisim 仿真元件中，辅助电路仿真出来的结果和理论值相近。得到的效果也很理想。课程设计报告10三、调试与问题处理3.1 安装与调试1) 在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。2) 在焊电路的时候，我们要避免元件产生过高的温度，确保元件的完好性，和高度灵敏性。3) 在安排电路的时候我们要安排合理，尽量少有跳线、重叠。4) 辅助电路的调试结果很理想，分别为+14.7 和-14.7。5) 基于
15、 ICL8038 的电路在调试中就遇到较多的问题。3.2 遇到的问题与解决1) 在焊辅助电压源电路时候，要注意分 CW7815 和 CE7915 的管脚，我们很容易认为7915 和 7815 的管脚分布排列是一样的。如果和 7815 焊接 7915，那么会直接导致7915 短路，把 7915 给烧坏了，严重甚至烧整块电路。2) 在焊接点解电容的时候，我们必须要分清电容的极性，耐压值。要不在调试中，可能会因为电压值过高，而直接把电容给烧坏坏，严重甚至爆炸。3) 基于 ICL8038 的函数发生器电路调试中，没有功能出。我们就要学会怎样排除故障，首先要大概知道，问题主要出现在那里；其次要测试元件有
16、没有问题，把有问题的原件给找出来，更换。一般情况下主要有三个问题，1 电子元件给短路了，这个我们可以利用压降来判断。2 电子元件给短路了，这个可以利用万用表测试其通不通来判断。3 电路板焊的电路虚焊，导致的断路，这个同样可以用万用表来测得。4） 在判断是芯片可能有问题的时候，要查找芯片的资料，利用其经典简单的电路调测试 。是不是芯片有问题，并把故障给排除。5）在遇到问题时，要学会利用各种器件综合协调把问题根源给找出来。6）在 multisim 仿真是，由于没有双 18V 的变压器，所以要自己去封装。课程设计报告11四、心得总结通过这个数控直流稳压电源的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句
17、话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，甚至得不到参数。在焊接的过程中也遇到了很多麻烦。在焊电压辅助电路时，由于没能之前更好理解 7815 和 7915 之间的管脚的区别，错误以为 78 和 79 系类的管脚是一样的，导致最终在调试过程中，导致短路把一个 7915
18、 给烧坏了。在买器件过程中，以为没能意识到，器件的全部参数的总要性，结果买了一些电容因为耐压值不够，而导致浪费，甚至重新买。这次设计让我明白了一个道理，做任何事前之前，不管完成它的时间有多么充裕，我们都要事前做好准备、充分的利用时间合理安排是时间和团队的配合。这次给我的经验是宝贵的，在以后的单片机设计或毕业设计中，我就能更加好的利用，安排时间和把作品给做完美。在这次设计的过程中，最后的主电路在调试过程中，由于最后发现的问题是由于 ICL8038 内部直接短路了，由于各种原因我们没能再买一片，所以主电路最后已失败告终。不过我们的辅助电路还是相当的成功的，其误差控制在了 2%左右。尽管主电路由于芯片原因没能成功，我于然收获不少的宝贵的经验，这就是我初次课程设计的收获。参考文献考资料：集成电路电子制作精制静讲 作者：阳鸿钧 等编著通用电子电路应用 400 例 作者：何希才 等编著电子技术基础 作者：康华光课程设计报告12附录：实物图主电路正面主电路背面课程设计报告13辅助电压电路正面辅助电压电路背面
