摘要
函数信号发生器亦称为波形发生器，是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波，方波，正弦波等波形电路。本次设计是以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，该芯片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0.001HZ~30KHZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。通过振荡电路产生正弦波，然后通过变化电路产生其他波形，再通过功率放大电路达到所需的波形。输出的频率和占空比还可以由电流和电阻控制。 关键字： ICL8038 信号发生器 方波 三角波 正弦波
Function signal generator design
Abstract
Function signal generator also called waveform generator, is a kind of can produce various waveform, such as triangle wave, sawtooth wave, such as pulse waveform circuit, sine wave. This design is the core component integrated blocks ICL8038, making for a function signal generator. This chip is one kind has the various waveform output precision oscillation integrated circuits, need only individual external components can produce the 30KHZ~from 0.001 low distortion sinusoidal, triangle wave, rectangle wave etc pulse signal. Through the oscillating circuit produce sine wave, then through other waveform, produce change circuit through power amplifier circuit again already achieve desired waveform. The output waveform of frequency and occupies emptiescompared to still can control by current or resistance.
Key word: ICL8038 function signal generator rectangle wave
triangle wave sine wave
1.课题方案的设计与选择------------------------------------4
1.1 方案一---------------------------------------------------------------------------------4
1.2 方案二---------------------------------------------------------------------------------4
1.3 方案三---------------------------------------------------------------------------------------------5
2.电路的设计过程和分析-----------------------------------------6
2.1 ICL8038概述------------------------------------------------------------------------------------6
2.2 ICL8038特点--------------------------------------------------------------------------7
2.3 ICL8038芯片封装与引脚功能—————————————————-7
2.4 ICL8038内部结构与工作原理————————————————---9车床跟刀架
3.ICL8038应用电路及元器件的选择计算----------------------11
4.proteus仿真验证--------------------------------------------------------------------------------13
5.制作与调试---------------------------------------------15
6.心得体会-----------------------------------------------16
7.参考文献-----------------------------------------------16
8.附录---------------------------------------------------17
1.课题方案的设计与选择
1.1方案一
采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数信号发生器。
1.1.1 方框图
图1.1.1 方案一方框图
1.1.2 工作原理
由比较器和积分器组成方波-三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
1.1.3 方案优缺点
（1）优点：差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是
作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
（2）缺点：所采用电路复杂，不易理解，更不易掌握。
1.2方案二
由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。
1.2.1 方框图
图1.2.1 方案二方框图
1.2.2 工作原理
文氏桥振荡器（RC串-并联正弦波振荡器）产生正弦波输出，采用RC串-并联网络作为选频和反馈网络，改变RC的数值，可得到不同频率的正弦信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波信号变成方波信号输出。用运放构成积分电路，将方波信号变成三角波或锯齿波信号输出。
1.2.3 方案优缺点
（1）优点：这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波波形失真小。
（2）缺点：这一方案对于三角波的产生则有一定的麻烦，频率的变化会有积分时间的变化，从而导致输出电压振幅的变化。这是电路所不希望的。幅度稳定性不好，而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。
1.3方案三
利用单片集成函数信号发生器芯片ICL8038、电位器、电阻等外围电路组成，使通过电源来产生正弦波、方波、三角波等波形电路。
1.3.1 方框图
图1.3.1 方案三方框图
1.3.2 工作原理
ICL8038集成函数信号发生器是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节。由于外界电容的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容两端电压的变化与时间成线性关系，从而可以获得理想的三角波输出。8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成方波输出。
手机通讯录加密1.3.3 方案特点
（1）线性良好，稳定性好；
（2）频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；
（3）不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；
（4）三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。
耳机转接器综合上述分析，通过比较三种方案，我采用了第三种方案来产生信号。
2.电路的设计过程和分析
2.1 ICL8038概述
生态砖 ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角, 锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路. 频率(或重复频率) 的选定从0.001hz到300khz可以选用电阻器或电容器来调节, 调频及扫描可以由同一个外部电压完成. ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，输出由温度和电源变化范围广而决定. 这个芯片和锁相回路作用， 具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过250ppm/℃
2.2 ICL8038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～动静压主轴1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽；
5、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。
2.3 ICL8038芯片封装与引脚功能
ICL8038采用14脚双列直插式封装。上图为ICL8038引脚排列图。ICL8038的引脚及其功能如下：
1脚、⒓脚SIN ADJ， SIN ADJ２，正弦波波形调整端。通常SIN ADJ１开路或接直流电压，SINADJ２接电阻ＲEXT到Ⅴ＿，用以改善正弦输出波形和减小失真。如图3所示为正弦波失真度调节电路，调节100kΩ电位器RP，可以将正弦波的失真度减小到1％。当要求获得接近0．5％失真度的正弦波时，在6脚和11脚之间接两个100kΩ电位器RP1，RP2，如图4所示。
2脚：SIN OUT，正弦波输出。正弦波的振幅为Usin＝0.221VzeidanS 式中，［．为电源电压，±5V≤VS≤±15V
3脚：TRI OUT，三角波输出，二角波的幅度为0．33Vs。
4脚、5脚：DFADJ１、DFADJ２，输出信号重复频率和占空比（或波形不对称度）调节端。通常DFADJ１端接电阻ＲＡ，到V＋，DFADJ2端接电阻RB到V＋，改变阻值可调节频率与占空比。如图所示为占空比／频率调节电路，调节电位器RP，可以使输出波形对称，获得占空比为50％的方波，图中R1＝82kΩ是8038内部偏置电路所需要的。而且电位器RP和外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节RP，使波形对称。
