1、设计题目： 函数信号发生器 系 别： 应用电子与通信技术系 班 级： 0992211 学生姓名： 田大强 指导教师： 李冰 成 绩：_2012 年 3 月 21 日课 程 设 计 任 务 书课程设计题目 函数信号发生器功能技术指标设计函数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波，占空比可调的矩形波。方波频率为 200-2000HZ，锯齿波 200-2000HZ，矩形波可调占空比。工作量工作计划2012 年 3 月 5 日 开题2012 年 3 月 6 日 设计电路2012 年 3 月 7 日 选购元器件2012 年 3 月 8 日15 日 组装调试电路2012 年 3 月 16 日 验收电路2012
2、 年 3 月 17 日21 日撰写说明书2012 年 3 月 22 日 绘制图纸，准备答辩2012 年 3 月 23 日 答辩指导教师评语指导教师：2012 年 3 月 21 日目录第 1 章 绪论 .11.1 课题摘要21.2 设计题目21.3 设计要求21.4 设计技术指标3第 2 章 电路的设计方案 .32.1 电路原理方框图3第 3 章 ICL8038 芯片 43.18038 芯片简介43.2 芯片主要特点43.3 管脚功能53.4 芯片工作原理6第 4 章 整机电路的工作原理 .7第 5 章 电路的组装调试 .85.1 电路的组装. 85.2 整机的布线原则. 85.3 电路调试.
3、8结论 9收获和体会 .10致谢 .12参考文献 .13附录 1 元器件清单 .14第 1 章 绪论1.1 课题摘要本系统以 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。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，
4、也可以是集成器件产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法1.2 设计题目本次电子线路课程设计的设计题目是：函数信号发生器。1.3 设计要求设计函
5、数信号号发生器，能够产生方波，锯齿波，占空比可调的矩形波 1.4 设计技术指标方波频率为 200-2000HZ，锯齿波 200-2000HZ，矩形波可调占空比。 第 2 章 电路的设计方案2.1 电路原理方框图ICL8038正弦波方波锯齿波信号第 3 章 ICL8038 芯片3.1ICL8038 芯片简介ICL 8038 是 一 种 具 有 多 种 波 形 输 出 的 精 密 振 荡 集 成 电 路 , 只 需 调 整个 别 的 外 部 元 件 就 能 产 生 从 01001 300kHz 的 低 失 真 正 弦 波 、 三 角波 、 矩 形 波 等 脉 冲 信 号 。 输 出 波 形 的 频
6、 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 频 信 号 输 入 端 , 所 以 可 以 用 来 对 低 频 信号 进 行 频 率 调 制 。3.2 芯片的主要特点（ 1） 具 有 在 发 生 温 度 变 化 时 产 生 低 的 频 率 漂 移 ， 最 大 不超 过 50ppm/ 。 （ 2） 正 弦 波 输 出 具 有 低 于 1%的 失 真 度 。 （ 3） 三 角 波 输 出 具 有 0 1%高 线 性 度 。 （ 4） 具 有 0.001Hz 1MHz 的 频 率 输 出 范 围 ； 工 作 变 化 周期 宽 。 （ 5）
7、2% 98%之 间 任 意 可 调 ； 高 的 电 平 输 出 范 围 。 （ 6） 从 TTL 电 平 至 28V。 （ 7） 具 有 正 弦 波 、 三 角 波 和 方 波 等 多 种 函 数 信 号 输 出 。 （ 8） 易 于 使 用 ， 只 需 要 很 少 的 外 部 条 件 。3.3 管脚功能ICL8038 实 物 图ICL8038 引 脚 图脚 1、 12（ Sine Wave Adjust） ： 正 弦 波 失 真 度 调 节 ； 脚 2（ Sine Wave Out） ： 正 弦 波 输 出 ； 脚 3（ Triangle Out） ： 三 角 波 输 出 ； 脚 4、 5（
8、 Duty Cycle Frequency） ： 方 波 的 占 空 比 调 节 、 正 弦 波 和三 角 波 的 对 称 调 节 ； 脚 6（ V+） ： 正 电 源 10V 18V； 脚 7（ FM Bias） ： 内 部 频 率 调 节 偏 置 电 压 输 ； 脚 8(FM Sweep)： 外 部 扫 描 频 率 电 压 输 入 ； 脚 9（ Square Wave Out） ： 方 波 输 出 ， 为 开 路 结 构 ； 脚 10（ Timing Capacitor） ： 外 接 振 荡 电 容 ； 脚 11（ V or GND） ： 负 电 原 或 地 ； 脚 13、 14（ NC）
9、 ： 空 脚 。3.4 芯片工作原理ICL8038 是 单 片 集 成 函 数 信 号 发 生 器 ， 其 内 部 框 图 如 右 图 所 示 。 它 由恒 流 源 I1 和 I2、 电 压 比 较 器 A 和 B、 触 发 器 、 缓 冲 期 和 三 角 波 变 正弦 波 电 路 等 组 成 。 ICL8038 内 部 框 图外 接 电 容 C 由 两 个 恒 流 源 充 电 和 放 电 ， 振 荡 电 容 C 由 外 部 接 入 ，它 是 由 内 部 两 个 恒 流 源 来 完 成 充 电 放 电 过 程 。 恒 流 源 2 的 工 作 状 态 是由 恒 流 源 1 对 电 容 器 C 连
10、 续 充 电 ， 增 加 电 容 电 压 ， 从 而 改 变 比 较 器 的输 入 电 平 ， 比 较 器 的 状 态 改 变 ， 带 动 触 发 器 翻 转 来 连 续 控 制 的 。 当 触 发器 的 状 态 使 恒 流 源 2 处 于 关 闭 状 态 ， 电 容 电 压 达 到 比 较 器 1 输 入 电 压规 定 值 的 2/3 倍 时 ， 比 较 器 1 状 态 改 变 ， 使 触 发 器 工 作 状 态 发 生 翻 转 ，将 模 拟 开 关 K 由 B 点 接 到 A 点 。 由 于 恒 流 源 2 的 工 作 电 流 值 为 2I，是 恒 流 源 1 的 2 倍 ， 电 容 器
11、处 于 放 电 状 态 ， 在 单 位 时 间 内 电 容 器 端 电 压将 线 性 下 降 ， 当 电 容 电 压 下 降 到 比 较 器 2 的 输 入 电 压 规 定 值 的 1/3 倍时 ， 比 较 器 2 状 态 改 变 ， 使 触 发 器 又 翻 转 回 到 原 来 的 状 态 ， 这 样 周 期 性的 循 环 ， 完 成 振 荡 过 程 。第 4 章 整机电路的工作原理根据电路原理，可设计出以下可以实现课程设计要求的电路原理图：由ICL8038组成的可调电路图在图中 所示电路中，u2、u3和u9分别输出三角波或锯齿波、正弦波、方波或矩形波电压。调节电位器RP1可以改变方波的占空比
12、、锯齿波的上升时间和下降时间；调节电位器RP2可以改变输出信号的频率；调节电位器RP3和RP4 可以调节正弦波的失真度，两者要反。此外调节电容或其他参数，皆可以改变输出信号。第 5 章 电路的组装调试5.1 电路的组装根据第二章的电路原理方框图，把第三章的单元电路进行组装，完成电路。5.2 整机的布线原则1、按照电路的顺序一级一级地布局。2、了解元件管脚功能。3、布线尽可能少，合理进行步线。4、布线规律有制,尽量减少交叉。5、美观大方。6 、防止焊电路虚焊，焊点连接，接线短路。元件接反等易现的情况。5.3 电路调试组装完成电路后，在示波器上观察现象，会有不同的波形输出结论函数信号发生器的设计方
13、案有多种，但我们所采取的方案 能 够 同 时 产 生 较 好 的 正 弦 波 、 方 波 、 矩 形 波 、 锯齿 波 ， 而 正 弦 波 可 调 占 空 比 ， 锯 齿 波 可 调 斜 率 而 不影 响 其 它 波 形 。 在 选 择 方 案 时 ， 通 过 比 较 ， 也 有 更简 单 的 方 案 ， 但 是 考 虑 到 仿 真 结 果 和 实 际 器 件 时 剔除 了 ， 最 后 器 件 的 选 择 是 根 据 最 简 原 则 和 从 经 济 性方 面 考 虑 的 ， 并 且 此 电 路 实 现 了 这 次 设 计 的 最 终 目的 。 但 是 如 果 用 于 实 际 ， 部 分 器 件
14、 应 该 根 据 实 际 情况 加 以 改 变 。总 结 与 体 会 ： 经 过 两 周 的 课 程 设 计 ， 终 于 达 到了 此 次 课 设 的 目 的 ， 成 功 的 做 出 了 信 号 发 生 器 。 虽说 过 程 有 点 曲 折 ， 有 点 累 ， 但 是 最 后 得 到 了 理 想 的结 果 ， 心 里 还 是 很 高 兴 的 。此 次 课 程 设 计 设 需 要 有 最 终 方 案 的 选 择 ， 自 己通 过 比 较 ， 仿 真 软 件 的 仿 真 最 终 选 择 了 最 优 的 方 案 ，经 过 小 组 成 员 的 努 力 ， 不 断 地 查 阅 资 料 ， 终 于 做 出
15、了 满 意 的 方 案 。 我 们 学 会 综 合 运 用 所 学 的 理 论 知 识 ，掌 握 一 般 电 子 线 路 分 析 和 设 计 的 基 本 方 法 和 步 骤 ，这 很 好 的 锻 炼 了 我 们 的 自 学 能 力 ， 对 于 培 养 我 们 独立 分 析 和 设 计 的 基 本 方 法 和 步 骤 得 到 了 进 一 步 的 提升 。 并 且 在 PCB 制 板 和 仿 真 过 程 中 ， 更 加 熟 悉 了PROTEL 软 件 ， 画 出 电 子 线 路 原 理 图 后 ， 虽 然 也 遇 到了 各 种 各 样 的 问 题 ， 但 是 经 过 仔 细 的 分 析 电 路 ，
16、 同时 与 同 学 讨 论 ， 经 过 各 种 调 试 ， 绘 制 出 了 PCB 图 ，并 且 得 出 了 最 终 仿 真 结 果 。 使 自 己 的 理 论 知 识 和 动手 能 力 都 有 了 很 大 的 提 高 。此 外 ， 非 常 感 谢 给 位 老 师 的 帮 助 ， 让 我 们 更 加圆 满 地 完 成 了 此 次 课 程 设 计 的 任 务 ， 让 我 们 有 如 此大 的 收 获 。收获和体会首先：通过此次的课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子电路方面的知识，充分地锻炼了我们的实践能力、综合运用能力、分析和解决实际问题能力,并且通过查阅各种资料和我们的讨论过程中有学到许
17、多专业知识。从理论到实践，可以学到了许多东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在课堂上所没有学到过的知识。在设计的过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次次的思考，一遍遍的检查终于找出了原因所在。也暴露了我个人知识的欠缺和经验不足，实践出真知，只有自己动手才能把所学的知识学以致用。其次：在课程设计的过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。使得这次课程设计顺利完成。虽然在设计的过程中发现了一些问题，但在老师和同学的帮助下，我们还是顺利的解决了。在过程中，我们队伍合作起来越来越默契，在成功后一起体会成功的喜悦，我想我们团队的努力成功不会逊色于那些孤军奋战的队伍。这让我了解到团
18、结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来较于完美的结果。最后：这次设计，不仅培养了我独立思考，动手的能力以及在其他能力上的提高。更重要的是，学会了一些学习的方法，如遇到不懂时，可以通过网络查询，课本查找或者请教他人。让我明白了团队合作的力量，一人之力永远不及众人之力。还有就是加深了同学们间的感情，建立了稳固的师生之情。致谢在这次的课程设计中，虽然遇到了很多自己无法解决的问题，但在很多人的帮助下，还是得以解决。首先，感谢校方给予我这样的一个机会，在设计过程中，给予我们的各种方便。使我们在结课的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手能力，提高了独立思考的能力、其次，感谢
19、指导教师单老师，单老师在课程设计上给予我很多指导、支持和帮助，这是我能完成任务的主要原因。更重要的是老师帮我解决了技术上的难题，让我学到了新的知识，开阔了视野，提高了个人设计能力。再次，我要感谢我的队友，我的同学。在我们一起不断的努力下，克服了种种困难，顺利完成了任务。正所谓“三人行必有我师” ，在他们身上我学到了很多。最后，我要感谢在百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人答辩的各位老师表示感谢。谢谢。参考文献附录 1 元器件清单名称 芯片 电阻 滑动变阻器电容规格 ICL8038 4.7k,4.7k,10k,10k,10k,20k 10k，10k，100k，100k0.1uF,0.1uF代号 ICL8038 Ra,Rb,Rl RP1，RP2，RP3 ，RP4数量 1 6 4 2
