胡桂彪的函数信号发生器设计--模拟电子技术课程设计 - 图文(3)

的Q端输出为低电平时，它控制开关S使电流源I2断开。而电流源I1则向外接电容C充电，使电容两端电压vC随时间线性上升，当vC上升到vC=2VR/3 时，比较器C1输出发生跳变，使触发器输出Q端由低电平变为高电平，控制开关S使电流源I2接通。由于I2>I1 ，因此电容C放电，vC随时间线性下降。当vC下降到vC≤VR/3 时，比较器C2输出发生跳变，使触发器输出端Q又由高电平变为低电平，I2再次断开，I1再次向C充电，vC又随时间线性上升。如此周而复始，产生振荡。若I2=2I1 ，vC上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚3。而触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。当I1

4.2 ICL8038组成函数发生器的应用

由图3-2可见，管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚6与7之间的电压）是(VCC+VEE/5) ，它可作为管脚8的输入电压。此外，该器件的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与9脚之间外接一电阻，其值常选用10k?左右，如图3-3所示。当电位器Rp1动端在中间位置，并且图中管脚8与7短接时，管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。电路的振荡频率f约为0.3/[C(R1+RP1/2)] 。调节RP1、RP2可使正弦波的失真达到较理想的程度。

在图3-3中，当RP1动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若在+VCC与-VEE之间接一电位器，使其动端与8脚相连，改变正电源+VCC与管脚8之间的控制电压（即调频电压），则振荡频率随之变化，因此该电路是一个频率可调的函数发生器。如果控制电压按一定规律变化，则可构成扫频式函数发生器。

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电路图:

第5章 电路设计说明

5.1 电路设计图

由以上理论分析及技术指标可设计ICL8038组成的函数发生器电路实验图如下图4-1所示：

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图4-1 函数发生器实验电路图

5.2 电路参数的选择

图4-1 函数发生器实验电路图各元件参数选择原则如下：

C1：C1为滤波电容，其取值视8脚的波形而定，主要用来消除8脚的的寄生交流电压，若含高次谐波成分较多，则C1一般为几十皮法至0.1uF。在这里我们选用0.1uF。

C2 、RA、RA、Rp2：电阻RA和RB及电容C2构成调频回路。因为输出频率为100Hz-1KHz,1KHz-10KHz,所以取C2=4700pF，Rp2=1 KΩ，RA=RB=4.7KΩ。

RL：方波输出端为集电极开路形式，一般在正电源与9脚之间接一电阻，其值通常取RL=15KΩ。

Rp1及R1：电阻R1及电位器Rp1用来确定8脚的直流电位V8，通常取V8≥2/3VCC。这里取R1=20KΩ， Rp1=10KΩ。

Rp3及Rp4：Rp3及Rp4用来用来改善正弦波的正负向失真及调节正弦波及三角波

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的幅度。这里取Rp3=Rp4=100KΩ。

5.3 电路PCB图

生成PCB图如下：

图 4-2函数发生器PCB图

5.4 原理说明

由图4-1和图4-2及8038的原理结构可以知道，通过改变电容可以调节整个波形的频率范围，这是粗调，相对而言，调节R1可是达到某个频率，这是细调。7脚和8脚短节可以使频率调节电压偏置一定，所以函数信号的频率和占空比由RA、RB和C2决定，其频率为f，周期T，t1为振荡电容充电时间，t2为放电时间。其中T＝t1＋t2，f＝1／T，

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由于三角函数信号在电容充电时，电容电压上升到比较器规定输入电压的1／3倍，分得的时间为t1=(C2+1/3?Vcc?R A)/(1/5?Vcc)=5/3RA?C2 在电容放电时，电压降到比较器输入电压的1／3时，分得的时间为t2＝（C2＋1／3?VCC）／（2／5?VCC?RB－1 ／ 5?VCC ／ RA）＝｛5RA?C2［?1＋RB ／（2RA－RB）］｝／ 3；而f＝1 ／（t1＋t2）＝3 ／｛5RA?C2?［1＋RB ／（2RA－RB）］｝

如果RA＝RB，就可以获得占空比为50％的方波信号。其频率f＝3 ／（10RA?C2）。按照设计要求，方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V，在8038的2、3、9脚后面接调幅电路。

第6章 电路的EDA实现及其仿真分析

在这里我们主要对此实验的输出瞬时进行了分析，通过在1K～10K的范围内对电位器Rp1的调节，我们可以得到频率覆盖1K～10KHz的各输出波形。两个边界频率的瞬态分析结果见以下诸图：

10KHz三角波0dB –20dB –30dB输出图（Protel 99 SE SIM99仿真）

10KHz方波0dB –20dB –30dB输出图（Protel 99 SE SIM99仿真）

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