模拟电路课程设计举例

摘 要：函数发生器是一种用于产生标准信号的电子仪器，它广泛用于工业生产、科研和国防等各个领域中，本文利用ICL8038为核心完成了简单的函数发生器的硬件设计，并通过调试实现了其功能和主要技术指标。

关键词：信号发生器 振荡电路 ICL8038

一、信号发生器电路设计参考方案

第一，RC电桥振荡器产生正弦波采用RC串并联网络正弦波振荡电路，RC串并联网络具有选频作用，常与放大器结合起来即可构成RC振荡器，它适用于振幅和频率较稳定，调节方便，许多低频信号发射器的主振荡均采用这种电路。

第二，用迟滞比较器与反相积分器首尾串联构成，迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。利用差分对管的饱和与截止进行变换，此电路的fo就是方波----三角波产生电路的频率。

第三，采用集成电路ICL8038。电路设计完成后可以利用示波器检测输出频率，还可以测出其Uo的范围。集成运放可选A741型号。

二、ICL8038工作原理及设计方法

ICL8038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1Hz～几kHz的正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。另外由于该芯片具有调频信号输入端， 可以用来对低频信号进行频率调制。ICL8038可用单电源或双电源供电。

图1

ICL8038原理框图如图2：

图2

ICL8038的工作原理：两个电压比较器A和B的阈值电压分别为2/3（Ucc+Uee）和1/3（Ucc+Uee），电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，但I2必须大于I1。它们的输入电压等于电容两端的电压，输出电压分别控制RS触发器的两端；RS触发器的状态输出端和用来开关S，实现对电容C的充、放电；当I1=I2时，输出三角波，否则为锯齿波。触发器仅输出两个电平，即Uo1和Uo2，有比较器控制，另一路控制电子开关。当触发器的输出为低电平时，电流断开，电流源I1给电容C充电，当UC下降到1∕3（Ucc+Uee）时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出有高电平跳变变为低电平，电流源断开，I1再次给电容充电，Uc又随时间上升。如此周而复始，产生振荡。

ICL8038管脚图

图3

本设计使用ICL8038产生正弦波、三角波及方波。ICL8038的第10脚外接定时电容，该电容的容值决定了输出波形的频率。因此，通过在正负电源加可变电阻来实现输出波的频率调节。通过在4和正电源之间，5和正电源之间加可变电阻来实现占空比的调节。通过在12和1接电阻来减小正弦波的失真。接线图如图4：

图4

当R1=R2时，管脚9、3和2的输出波形为矩形波、三角波和正弦波，振荡频率为f=0.3/R1C.调节电位器可以使正弦失真度减小到1.5%以下。用100k电位器接成可变电阻接至12，调节它可以减小正弦失真。如果希望进一步减小正弦波的失真度，可用上图所示的调整电路，使正弦波失真度减小到0.5%左右。上图所示的8接10k电位器，该电位器可调节Ucc与管脚8之间的电压（即调频电压），振荡频率随之变化，因此该电路是一个频率可调节的函数发生器，其最高与最低频率之比可达100：1.

（作者单位：江西技师学院）

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