课程设计--函数信号发生器的组装与调试设计报告

《函数信号发生器的组装与调试》

课程设计报告

专业：通信工程

年级：09级

学号：0903070

姓名：

指导教师：

日期：2011年6月3日

函数信号发生器的组装与调试

一、设计目的

1、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点

2、进一步掌握波形参数的测试方法

二、设计原理

1.第一级ICL8038及外围电路

ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1－1所示。它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。

图1－1 ICL8038原理框图

外接电容C由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B 的阈值分别为电源电压（指U CC＋U E E）的2/3和1/3。恒流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，但必须I2＞I1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I1给 C充电，它的两端电压u C随时间线性上升，当u C达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2接通，由于I2＞I1（设I2＝2I1），恒流源I2将电流2I1加到C上反充电，相当于C 由一个净电流I放电，C 两端的电压u C又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给 C充电，…如此周而复始，产生振荡。

若调整电路，使I2＝2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。C上的电压u C，上升与下降时间相等，为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚②输出。

ICL8038管脚功能图如下图所示：

图1－2 ICL8038管脚图

2.第二级放大电路

图1－3 LF353管脚图

双运放LF353引脚如图1-3所示。LF353增益带宽积为4MHz，高频段信号

放大倍数可较大，实验设计要求输出电压峰—峰值U OP-P 可调，范围为：0V ≤U OP-P ≤20V ，将电路放大倍数调节到10倍左右并可调即可。所以电路加反相运算放大电路。本实验用LF353运算放大器外接线性反馈网络构成基本运算电路。放大器的闭环电压放大倍数为Auf=-10,输入电阻为10k ，用10K 电位器实现放大倍数可调。

实验电路如图1－4所示：

图1－4 ICL8038及放大电路实验电路图

由此可知要能输出方波、三角波和正弦波信号并使输出信号频率可调，输出信号频率范围约在10Hz~300kHz 之内，可分成三个频段的电容分别可选为0.33uF 、0.01uF 、1000pF 。

3.第三级功率放大

通过以下电路实现功率放大如图1－5所示

A

B

A R R R q 22-=占空比

RC

f R R R B A 33.0===时

图1－5 功率放大实验电路图

三、实验设备与器件

1、基本元件清单

集成电路：ICL8038、LF353(运放)。

振荡电容：100pF、1000 pF、0.01uF、0.33uF。

其他：电阻、电容、电位器、电源开关、波形选择开关等。

2、实验仪器

直流电源，双踪示波器，直流电压表， ICL8038 。

四、设计任务

设计并制作精密低频函数信号发生器，其示意图如下：

五、设计要求

1．基本要求

（1）能输出方波、三角波和正弦波信号；

（2）输出信号频率可调，输出信号频率范围约在10Hz~300kHz之内；

（3）输出电压峰—峰值U OP-P可调，范围为：0V≤U OP-P≤20V；

（4）频率稳定度 10-4（2小时短期稳定度）；

2．发挥部分

频率可调分为三档以上,相邻档之间频率可以存在小范围重叠，但不能有断点。

六、实验内容

1、按图1－4和图1－5所示的电路图组装电路，取C＝0.01μf，W1、W

2、

W3、W4均置中间位置。

实验设计原理图：

2、调整电路，使其处于振荡，产生方波，通过调整电位器W2，使方波的

占空比达到50％。

3、保持方波的占空比为50％不变，用示波器观测8038 正弦波输出端的波形，反复调整W3，W4，使正弦波不产生明显的失真。

4. 调节电位器W1，使输出信号从小到大变化，记录管脚8的电位及测量输出正弦波的频率，列表记录之。

5、改变外接电容C的值（取C＝0.33U、0.01U、1000P和100P），观测三

种输出波形，并与C＝0.01μf时测得的波形作比较。

6、改变电位器W2的值，观测三种输出波形。

七、注意事项

1.电路焊接要认真，元器件排列尽量整齐，杜绝虚焊。

2.电源变压器电路由实验室提供，但要注意制作好桥椎与电源变压器的接口端以方便连接。

3.输出端将要接负载测试性能参数，所以也要制作好接口端。

4.电路焊接时要注意用电安全，电烙铁通电时间长，发热大，要注意放置位置，不要被烫到身体。

八、实验总结

1、如果改变方波的占空比，则三角波和正弦波波形将会失真。失真度将会随着占空比的改变而改变。

2、试验数据记录如下：

表格1 方波信号测量

第一档定时电容

=ext C 0.33μ

第二档定时电容

=ext C 0.01μ

第三档定时电容

=ext C 1000p

频率范围

5.50Hz~234.87 Hz

152.11Hz~8.09kHz

1.50kHz~87.73kHz

输出电压

p op U -(V)

19.00

表格2 三角波信号测量

第一档定时电容

=ext C 0.33μ

第二档定时电容

=ext C 0.01μ

第三档定时电容

=ext C 1000p

频率范围 4.70Hz ~251.03 Hz

165.07Hz~8.65kHz

1.73kHz~89.70kHz

输出电压

p op U -(V)

19.35

表格3 正弦波信号测量