基于ICL8038的 函数信号发生器设计
南华大学电气工程学院
《电子技术课程设计》任务书
设计题目：基于ICL8038的信号发生器
专业：10级电子02班
学生姓名: 王超学号:20104470245起迄日期:2012年11月16日——2013年1月1 日指导教师:朱卫华
《电子技术课程设计》任务书
基于ICL8038的信号发生器设计
1 整体设计思想
利用单片集成函数信号发生器ICL8038、集成振荡器、电位器等外围电路灵活的组成，使通过电源来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路。工作原理整体框图如图1.1 所示。
图1-1 由8038构成的函数发生器电路组成框图
2 详细设计
2.1、ICL8038的工作原理
ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形；改变外接电阻、电容值可改变，输出信号的频率范围可为0.001Hz～300KHz；正弦信号输出失真度为1%；三角波输出的线性度小于0.1%；占空比变化范围为2%～98%；外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比（不对称度）；频率的温度稳定度（典型值）为120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；对于电源，单电源（V+）：+10～+30V，双电源（+V）（V-）：±5V～±15V。图3-1是管脚排列图，以下是功能框图。8038采用DIP-14PIN封装。
表2-1ISL8038管脚功能：
图2-1 ICL8038管脚图
2.2、ICL8038内部框图介绍
图2-2 ICL8038的电路结构
函数发生器ICL8038的电路结构如图虚线框内所示（图3-2），共有五个组成部分。两个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；两个电压比较器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为 S以及S和，它们的输入电压等于电容两端的电压Uc，输出电压分别控制RS触发器的S端和端；RS触发器的状态输出端Q和用来控制开关S，实现对电容C的充、放电；充点电流Is1、Is2的大小由外接电阻决定。当Is1=Is2时，输出三角波，否则为矩尺波。两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。
2.3、方案电路工作原理（见图2-3）
图
2-3 函数信号发生
器
当外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器Ⅰ、Ⅱ的阀值分别为总电源电压（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1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UC随时间线性上升，当达到电源电压的确2/3时，电压比较器I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），I2将加到C上进行反充电，相当于C 由一个净电流I放电，C两端的电压UC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Ⅱ输出电压便发生跳变，使触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压UC，上升与下降时间相等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波的两端变为平滑的正弦波，从2脚输出。
其中K1为输出频段选择波段开关，K2为输出信号选择开关，电位器Rp1为输出频率细调电位器，电位器Rp2调节方波占空比，电位器Rp3、Rp4调节正弦波的非线性失真。
2.4、两个电压比较器的电压传输特性如图1-4所示
图2-4 两个电压比较器的电压传输特性
2.5、常用接法
如图（3-2）所示为ICL8038的引脚图，其中引脚8为频率调节（简称为调频）电压输入端，电路的振荡频率与调频电压成正比。引脚7输出调频偏置电压，数值是引脚7与电源+VCC之差，它可作为引脚8的输入电压。
如图（3-5）所示为ICL8038最常见的两种基本接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻RL至+VCC。在图(a)所示电路中，RA和RB可分别独立调整。在图(b)所示电路中，通过改变电位器Rp滑动的位置来调整RA和RB的数值。
（a）（b）
图2-5 ICL8038的两种基本接法
当R
A =R
B
时，各输出端的波形如下图(a)所示，矩形波的占空比为50％，因而
为方波。当R
A ≠R
B
时，矩形波不再是方波，引脚2输出也就不再是正弦波了，图
(b)所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为
故R A<2R B。
（a）矩形波占空比为（b）矩形波占空比
50%的输出波形15%的输出波形
图3-6 个占空比的输出波形
为了进一步减小正弦波的失真度，可采用如下图（图3-7）所示电路中两个100kΩ的电位器和两个10kΩ电阻所组成的电路，调整它们可使正弦波失真度减
小到0.5%。在R
A 和R
B
不变的情况下，调整R
W2
可使电路振荡频率最大值与最小值
之比达到100:1。在引脚8与引脚6之间直接加输入电压调节振荡频率，最高频率与最低频率之差可达1000:1。
图2-7 减小失真度的电路波形
3 仿真
3.1、软件仿真
采用Protues软件仿真，电路连接比较简单，但是在仿真的过程中出现很多问题，特别是频率问题，根据计算公式当电阻R=10K时，要使输出频率达到1Hz，则电容的值应选33uF,但是在仿真的过程中但换挡到电容为1uF的时候波形就变成了直线，后面通过改变电阻也不行，输出的频率总是达不到100Hz以下。
3.2、硬件仿真
软件仿真没有达到预期要求，接下来通过硬件仿真。硬件仿真其次是在面包板上直接插元器件进行仿真。硬件仿真和软件仿真的结果完全不一样，输出频率完全能到达1Hz。另外就是在第一次做失败的硬件电路的调试过程中进行了仿真。
4 系统测试及误差分析
4.1、测试仪器
双踪示波器、万用表。
4.2、误差分析及改善措施
正弦波失真。调节1角和12角R100K电位器，可以将正弦波的失真减小到1%。
输出方波不对称，改变10K电位器来调节频率与占空比，可获得占空比为50%的方波，10K电位器、阻值为100电阻与外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节电位器和换接电容可以改变信号输出频率。
没有振荡。是10脚与11脚短接了，断开就可以了。
产生波形失真，有可能是电容管脚太长引起信号干扰，把管脚剪短就可以解决此问题。
5 元器件清单
6 原理图及实物图
原理图
实物图
7 设计总结
通过本课程的设计，使我对ICL8038的工作原理有了本质的理解，掌握了ICL8038的引脚功能、工作波形等内部构造及其工作原理。利用ICL8038制作出来的函数发生器具有线路简单，调试方便，功能完备。可输出正弦波、方波、三角波，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高。系统输出频率范围较宽且经济实用。在本次课程设计中最大的收货就是学习了如何去硬件仿真一个电路，并且也了解了到了对于一个问题的理论与实践的差异，就像这次的硬件仿真和软件仿真，结果完全不一样，知道了硬件仿真的重要性与不可取代性。
函数信号发生器设计方案
函数信号发生器的设 计与制作 目录 一.设计任务概述 二.方案论证与比较 三.系统工作原理与分析 四.函数信号发生器各组成部分的工作原理 五.元器件清单 六．总结 七.参考文献
函数信号发生器的设计与制 一．设计任务概述 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 二、方案论证与比较 2.1·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。 三、系统工作原理与分析 采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：
函数信号发生器的设计与制作
函数信号发生器的设计、和装配实习 一．设计制作要求： 掌握方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法和测试技术。学会由分立器件和集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。掌握安装、焊接和调试电路的技能。掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。 二．方波一三角波一正弦波函数发生器设计要求 函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。本次电子工艺实习，主要介绍由集成运算放大器和晶体管差分放大器组成的方波一三角波一正弦波函数信号发生器的设计和制作方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多 种： 1：如先产生正弦波，然后通过整 形电路将正弦波变换成方波，再由积分 电路将方波变成三角波。 2：先产生三角波一方波，再将三 角波变成正弦波或将方波变成正弦波。 3 3：本次电路设计，则采用的图1函数发生器组成框图 是先产生方波一三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。此钟方法的电路组成框图。如图1所示：可见，它主要由：电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。 为了使大家能较快地进入设计和制做状态，节省时间，在此，重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理： ，并判所谓比较器，是一种用来比较输入信号v1和参考电压V REF 断出其中哪个大，在输出端显示出比较结果的电路。 在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中，专门讲述了： A：单门限电压比较器、B：过零比较器 C：迟滞比较器的电路结构和工作原理。 一、单门限电压比较器 所谓单门限电压比较器，是指比较器的输入端只有一个门限电压。
根据ICL8038的信号发生器的设计
目录 1技术指标 (1) 2设计方案及其比较 (1) 2.1方案一 (1) 2.2方案二 (3) 2.3方案比较 (4) 3实现方案 (5) 4调试过程及结论 (6) 5心得体会 (16) 6参考文献 (17)
基于ICL8038的信号发生器的设计 1技术指标 设计、组装、调试信号发生器电路，使它能输出正弦波、方波和三角波；其频率在20-20kHz范围内可调；输出电压：方波Up-p≤4V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p=1V。2设计方案及其比较 2.1方案一 分采用立器件实现电路组成，主要部件有电压迟滞比较器、积分运算电路、uA741运算放大器、选择开关、电位器和一些电容、电阻、二极管组成。该方案有三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生频率可变的正弦波，产生频率可变的正弦波比产生频率可变的方波更困难，第三级电路能将正向和负向的三角波转换成正弦波。 电路原理图如图1所示： 图1 电路原理图 工作原理：通过迟滞比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，正弦波产生电路实际上是一个增益与输出电压幅度成反比例变化的放大器。两个10k欧的电位器RP4和
RP5设定了输出电压过零点附近的斜率。当输出电压增加时，RP4应调整到二极管VD3～VD6开始正偏。为了得到正弦波平滑变化的顶部，电位器RP3应细心调节，并仔细选配二极管VD1和VD2.用双踪示波器来观察输入和输出，仔细调节RP3、RP4和RP5，可使正弦波调节到最佳状态。 计算公式： (1)当U1与U2分开时，U1、R1、R2、R3、RP1组成电压比较器，运放U2与R4、RP2、C1与R5组成方向积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出电压Uo2为： 21 421 1()O O dt U U C R RP -= +? 当Uo1=+Vcc=+12V 时 t C RP R V t C RP R V U CC CC O 1 241 242)()()(+-= ++-= 当Uo1=-V EE =-12V 时 t C RP R V t C RP R V U CC EE O 1 241 242)()()(+= +--= （2）若比较器与积分器首尾相连，形成闭环回路，则自动产生方波三角波。 三角波幅度为： 2 231 CC O m R V U R RP = + 方波-三角波频率为： C RP R R RP R f 1 2421 3)(4++= 仿真波形如图2所示：
函数信号发生器设计报告
函数信号发生器设计报告 目录 一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -
函数信号发生器的设计与实现
实验1 函数信号发生器的设计与实现 姓名：_ _____ 学号： 班内序号：____ 课题名称：函数信号发生器的设计 摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根 据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。 关键词：方波三角波正弦波 一、设计任务要求 1．基本要求：
设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。 (1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。 (2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。 (3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。 (4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。 2.提高要求： (1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。 (2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。 二、设计思路和总体结构框图 总体结构框图： 设计思路： 由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。 将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。 三、分块电路和总体电路的设计过程 1.方波-三角波产生电路 电路图：
函数信号发生器设计报告
目录 1设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的 1.2 课程设计的任务与要求 2函数信号发生器的总方案及原理图 2.1 电路设计原理框图 2.2 电路设计方案设计 3 各部分电路设计及选择 3.1 方波发生电路的工作原理 3.2 方波、三角波发生电路的选择 3.3三角波---正弦波转换电路的选择 3.4总电路图 4 电路仿真与调试 4.1 方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的仿真与调试 4.2方波---三角波发生电路、三角波---正弦波转换电路的实验结果 5 PCB制版 6 设计总结 7仪器仪表明细清单 8 参考文献
1．课程设计的目的和设计的任务 1.1 设计目的 1．掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。 2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2.2设计任务与要求： 设计一台波形信号发生器，具体要求如下： 1．输出波形：方波、三角波、正弦波。 2．频率范围：在1 Hz－10Hz，10 Hz -100 Hz,100 Hz -1000 Hz等三个波段。 3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。 4．输出电压：方波U Ｐ－Ｐ≤24V，三角波U Ｐ－Ｐ ＝8V，正弦波U Ｐ－Ｐ >1V。 5.合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图。 6.选用常用的电器元件（说明电器元件选择过程和依据）。 7.画出设计的原理电路图，作出电路的仿真。 8.提交课程设计报告书一份，A3图纸两张，完成相应答辩。
2．函数发生器总方案及原理框图 图1-1 整体原理框图 2.2 函数发生器的总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 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的基本结构是比例放大器，对不同区段内比例系数的切换，是通过二级管网络来实现的。如输出信号的正半周内由D1~D3控制切换，负半周由D4~D6控制切换。电阻Rb1~Rb3与Ra1~Ra3分别组成分压器，控制着各二极管的动作电平。
函数信号发生器的设计与制作
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。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，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[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以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实验使用。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几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。
基于ICL8038的函数信号发生器仿真报告
基于ICL8038的函数信号发生器仿真报告 09工试2班麻辉凯 一、ICL8038内部结构介绍 图1 ICL8038内部电路方框图 该芯片由三角波振荡电路、比较器1、比较器2、触发器、三角波—正弦波变换电路、恒流源CS1、CS2 等组成。 恒流源CS1、CS2主要用于对外接电容C 进行充电放电, 可利用4、5脚外接电阻调整恒流源的电流, 以改变电容C 的充放电时间常数, 从而改变10脚三角波的频率。两个比较器分别被内部基准电压设定在2/3Vs 与1/3Vs。使两个比较器必须在大于2/3Vs 或小于1/3Vs 的范围内翻转。其输出同时控制触发器, 使其一方面控制恒流源CS2 的通断, 另一方面输出方波经集电极开路缓冲器, 由9 脚输出方脉冲, 而10脚经缓冲器直接由3 脚输出三角波, 另外还经三角波—正弦波变换电路由2 脚输出低失真正弦波。 外接电容C 由两个恒流源充电和放电。若S 断开, 仅有电流I1 向C 充电, 当C 上电压上升到比较器1 的门限电压2/3Vs 时, 触发器输出Q = 1。开关S 导通, CS2 把电流I2加到C上反充电, 当I2> I1 时, 相当于C 由一个净电流I2- I1放电, 此时C 上电压逐渐下降, 当下降到比较器2的门限电压1/3Vs时, R·S 触发器被复位,Q = 0, 于是S 断开CS2, 仅有CS1 对C充电, 如此反复形成振荡, C上电压近似为三角波, 而触发器输出则为方波。当两个电流源CS1、CS2 的电流分别设定为I、2I时, 电容C上的充电、放电时间相等, 则10脚三角波以及变换的正弦波就是对称的, 方波的占空比是50%。若恒流源CS1、CS2的电流不满足上述关系, 则3脚输出非对称的锯齿波, 2 脚输出非对称的正弦波, 9脚输出占空比为2%～ 98% 的脉冲波形。 另外改变恒流源I的大小, 即可改变振荡信号的频率。
函数信号发生器的设计与实现 (1)资料
计算机与信息学院 电子信息工程系综合课程设计报告 专业班级 电子信息工程11-2班 学生姓名及学号 陈雪莹20112661 指导教师 方静 课题名称 函数信号发生器 2013~2014 学年第三学期
函数信号发生器的设计与实现 一．课题的基本描述 在科学研究和实际工业测量控制系统开发过程中，方波、三角波和正弦波等是常用的基本测试信号，函数信号发生器就是用来产生、模拟这些真实信号源的通用电子设备。本课题要求设计一种以单片机为控制器的简易函数信号发生器，包含：主控电路、D/A转换电路、按键和波形选择电路以及显示输出电路，可以输出正弦波、三角波和方波三种信号，输出信号的频率可用按键进行增、减调整，并在LCD（12864）实时显示输出波形。 二．设计的基本要求 1. 正弦波、三角波频率调节范围：0.1-50HZ 输出幅值：1.0-1.5V 方波频率调节范围：1Hz-1KHz 输出幅值：5V 2.通过按键选择输出信号类型，幅值、频率等相关指标； 3. 具有显示输出波形的频率和幅度的功能。 三．技术方案及关键问题 （1）.总体方案： 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置按键、数模转换及波形输出等部分，即可构成所需的函数信号发生器。因此本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生三角波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器PCF8591T将数字信号转换成模拟信号，最终由液晶屏12864显示出来。通过按键来控制三种波形的类型选择、频率和幅度的变化，并通过数码管显示其各自的类型，液晶屏显示幅度和频率的大小。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
非常有用的ICL8038信号发生器设计文稿要点
引言 信号发生器是科研及工程实践中重要的仪器之一，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域系统设计及调试过程中，用不同频率的正弦波、三角波和方波常作为信号源，应用十分方便。过去常由分立元件及集成运放构成振荡器，分立元件体积大、相对耗能高、故障频率也高。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可以很快、很方便的构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有很大的提高。 信号发生器根据用途不同,有产生三种或多种波形的发生器,其电路中使用的器件可以是分离器件,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,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。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，电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波，其函数波形的频率受内部或外电压控制，可被应用于压控振荡等波形发生电路。
一. 课题方案设计与选择 （一）函数信号发生器的设计方案 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—正弦波函数发生器的设计方法。此方案中函数发生器电路组成框图如图1.1所示。 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。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。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。 方案二：利用单片集成函数信号发生器ICL8038、集成振荡器、电位器等外围电路灵活的组成，使通过电源来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路。工作原理整体框图如图1.2 所示。 频率选择控制 三角波 正弦波 幅度控制 直流电源 方波 图1.2 由8038构成的函数发生器电路组成框图 ICL 8038 图1.1 函数发生器电路组成框图
基于51单片机函数信号发生器设计
摘要:本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词：单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.
基于ICL8038的信号发生器的设计
目录
基于ICL8038的信号发生器的设计 1技术指标 设计、组装、调试信号发生器电路，使它能输出正弦波、方波和三角波；其频率在20-20kHz范围内可调；输出电压：方波Up-p≤4V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p=1V。 2设计方案及其比较 方案一 分采用立器件实现电路组成，主要部件有电压迟滞比较器、积分运算电路、uA741运算放大器、选择开关、电位器和一些电容、电阻、二极管组成。该方案有三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生频率可变的正弦波，产生频率可变的正弦波比产生频率可变的方波更困难，第三级电路能将正向和负向的三角波转换成正弦波。电路原理图如图1所示： 图1 电路原理图 工作原理：通过迟滞比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，正弦波产生电路实际上是一个增益与输出电压幅度成反比例变化的放大器。两个10k欧的电位器RP4和RP5设定了输出电压过零点附近的斜率。当输出电压增加时，RP4应调整到二极管VD3～VD6开始正偏。为了得到正弦波平滑变化的顶部，电位器RP3应细心调节，并仔细选配二极管VD1和VD2.用双踪示波器来观察输入和输出，仔细调节RP3、RP4和RP5，可使正弦波调节到最佳状
态。 计算公式： (1)当U1与U2分开时，U1、R1、R2、R3、RP1组成电压比较器，运放U2与R4、RP2、C1与R5组成方向积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出电压Uo2为： 21 4211 ()O O dt U U C R RP -= +? 当Uo1=+Vcc=+12V 时 t C RP R V t C RP R V U CC CC O 1241242)()() (+-=++-= 当Uo1=-VEE=-12V 时 t C RP R V t C RP R V U CC EE O 1 241 242)()()(+= +--= （2）若比较器与积分器首尾相连，形成闭环回路，则自动产生方波三角波。 三角波幅度为： 2 231 CC O m R V U R RP = + 方波-三角波频率为： C RP R R RP R f 1 2421 3)(4++= 仿真波形如图2所示：
函数信号发生器课程设计报告
课程设计与实训报告 ——课程设计题目：设计和制作一函数信号发生器 一、设计方案的选择 1、方案一 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。 这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小①。但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数，显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。而这是电路所不希望的。幅度稳定性难以达到要求。而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。 2、方案二 利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。 8038集成函数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，所以是压控集成信号产生器。由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压u 的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。 c 8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。该方案的特点是十分明显的： ⑴线性良好、稳定性好； ⑵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； ⑶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； ⑷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。 综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。 二、函数发生器设计思路
由ICL8038引脚图和功能表可以知道，使用ICL8038制作函数发生器，只需在外围搭建简单的电路，并且电路的组成不同可以实现不同的功能，如在4、5号脚上用分压式连接一个滑动变阻器，就可以实现对方波的脉宽、占空比的调节。同样在7、8号脚上连接可变电阻就可以调节正弦波的频率，在1、12号脚上连接可变电阻可以对正弦波失真进行调节。 ICL8038供电电压，如采用单电源供电时，V+—GND 的电压范围+10-+30V ；采用双电源供电时，V+ —V-的电压可在±5-±15V 内选取。所以要使其工作，需要一个整流电路来获得其工作的电压。 综上分析，有如下的方框图如下： 三、直流稳压电源 1、直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL 。 1/12 9 4/5 2 ICL8038 7/8 3 6/11 正弦失真调节电路 方波脉宽/占空比调节电路 波形频率调节电路 整流电路 方波 正弦波 三角波
ICL8038精密信号发生器及其应用
广州科技贸易职业学院 课程设计大作业 2014-2015学年第二学期 课程名称：通用集成电路应用 设计内容：ICL8038精密信号发生器及其应用专业班级：13电子应用技术 学生学号：1332651143 学生姓名：杨源鑫 任课老师：陈应华 设计时间：2015年6月 信息工程学院
目录 一、设计要求 (3) 二、设计方案、电路图和工作原理 (3) 三、软件仿真 (5) 四、元器件清单表 (5) 五、焊接和调试 (6) 六、过程照片 (6) 七、总结、心得及其他 (7) 八、指导老师评定 (8)
一、设计要求 完成ICL8038精密信号发生器及其应用电路设计，完成电路(或者部分电路)仿真，完成产品的焊接和调试 二、设计方案、电路图和工作原理 图（一）由ICL8038构成的精密函数信号发生器组成框图 1.设计方案： 利用单片集成函数信号发生器ICL8038、正负10V双直流电源、电阻、电容外围电路灵活组成。通过正负10V双直流电源来产生如图（一）所示的方波，三角波，正弦波电路。选择该方案设计的原因是该电路构成简单，易理解更易掌握，调试方便，功能完备，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度较高。可同时实现多路输出不同的波形。
2.电路图 图（二） 3.工作原理 ICL8038 是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图（三）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。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。 图（三）
基于单片机的函数信号发生器设计
基于单片机的函数信号发生器 设计所用元器件： 基于单片机的函数信号发生器1.设计目的 1．学习使用keil编程，使用Altium Designer绘制原理图；
2．使用单片机产生正弦波、方波、三角波、锯齿波并可通过按键对波形切换、幅值和频率的调整； 3．学习使用示波器显示波形； 2.设计原理 基于单片机的函数发生器原理以STC89C51为整个函数发生器的核心部分，通过编写程序和执行程序，运用示波器显示出四种波形，分别是正弦波、三角波、方波和锯齿波。本设计拥有五个按键，分别实现波形的切换，改变波形的频率和幅值的大小。芯片DAC0832将数字信号转换成模拟信号输出并通过外接运算放大器OP07实现电流向电压的转换，最后通过示波器显示出波形。 3.设计内容 3.1基本设计内容 本次设计的主要内容是设计一个基于单片的函数信号发生器实现正弦波、三角波、方波和锯齿波。利用单片机设计程序，使其能够通过按键有效切换四种波形，并且实现波形幅值和频率的调整满足本设计的要求，进行硬件系统和软件系统的设计，最后调试完成本次设计。 LCD1602液晶显示波形种类、幅值以及频率。频率的可调范围在1—10HZ，幅值可调范围在1—5V。显示屏上显示参数，第一行显示波形。第二行左边显示波形频率，右边显示波形幅值。本设计由五个功能按键，分别进行波形切换，加减幅值和加减频率。电压在示波器上显示，硬件原理示意图，如图1.1所示。 图1.1 硬件原理设计图 3.2模块设计 3.2.1单片机最小系统模块 本设计STC89C51为整个函数发生器的核心部分,单片机、时钟电路和复位电路构成单片机的最小系统，如图2.1所示。
基于ICL8038的 函数信号发生器设计说明
.专业整理.
南华大学电气工程学院
《电子技术课程设计》任务书
设计题目：
基于 ICL8038 的信号发生器
专 业：
10 级电子 02 班
学生: 王超 学 号: 20104470245
起迄日期: 2012 年 11 月 16 日——2013 年 1 月 1 日
指导教师:
朱卫华
.学习帮手.
.专业整理.
《电子技术课程设计》任务书
1．课程设计的容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
1.1 课程设计容 题目：基于 ICL8038 的信号发生器 要求：
（1） 输出波形 方波、三角波、正弦波等。 （2） 频率围 输出频率围一般可分为若干波段。 （3） 输出电压 输出电压一般指输出波形的峰—峰值。 （4） 波形特性
正弦波：谐波失真度，一般要求小于 3％。 三角波：非线性失真度，一般要小于 2％。 方波：上升沿和下降沿时间。
1.2 课程设计要求 综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关
文献，了解电子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使 用方法。
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：
设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文 字不得少于 3500 字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel 软件绘出原理图 （SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。
.学习帮手.
函数信号发生器的设计电路
北华航天工业学院 《电子技术》 课程设计报告 报告题目：信号发生器设计电路作
内容摘要 本方案主要用集成运放LM324和UA741等元器件设计组成一个简易函 数信号发生器。该函数信号发生器主要由迟滞比较器、积分器电路、二阶RC有 源低通滤波器电路等三部份组成。 迟滞比较器电路形成方波，经积分器电路输出三角波，再经二阶RC有源低 通滤波器电路形成正弦波，通过电源实现1~12V可调，经过电位器实现频率调 节。由此构成了一个简易的函数信号发生器。 本实验主要通过使用Multisim、protel软件等完成电路的软件设计。 关键字：集成运放方波三角波正弦波 目录 一、概述 (1) 二、方案设计与论证 (2) 1．方案一 (2) 2．方案二 (2) 三、单元电路设计与分析 (2) 1．迟滞比较器 3 2．积分器 (3) 3．低通滤波器 (3) 四、总原理图及元器件清单 (4) 五、结论 (6) 六、心得体会 (6) 七、参考文献 (6) 一、概述 通过集成运放构成迟滞比较器、积分器和低通滤波电路，依次分别输出方波、 三角波、正弦波。通过调节电压源或滑动变阻器，可改变波形的幅值和频率。
二、方案设计与论证 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。 1．方案一 采用分立器件实现电路组成，主要的部件有双运放uA741运算放大器、电压比较器、积分运算电路、二阶低通滤波电路、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案由三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生正弦波。 2．方案二 采用集成电路实现，主要部件有高速运算放大器LM318、单片函数发生器模块5G8038、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案通过调节不同电位器可调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波信号的失真，可产生精度较高的方波、三角波、正弦波，且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。 3．方案比较与选择 方案二采用芯片虽然精度较高，温度稳定性和频率稳定性比较好，而它们只能产生300kHz以下的中低频正弦波、矩形波和三角波，且频率与占空比不能单独调节，从而给使用带来很大不便，也无法满足高频精密信号源的要求。 uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，可以方便的输出精度较高的方波、三角波、正弦波。
基于ICL8038的 函数信号发生器设计讲解
南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书 设计题目：基于ICL8038的信号发生器 专业：10级电子02班 学生姓名: 王超学号:20104470245起迄日期:2012年11月16日——2013年1月1 日指导教师:朱卫华
《电子技术课程设计》任务书
基于ICL8038的信号发生器设计 1 整体设计思想 利用单片集成函数信号发生器ICL8038、集成振荡器、电位器等外围电路灵活的组成，使通过电源来产生产生正弦波、方波、三角波等波形电路。工作原理整体框图如图1.1 所示。 图1-1 由8038构成的函数发生器电路组成框图 2 详细设计 2.1、ICL8038的工作原理 ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形；改变外接电阻、电容值可改变，输出信号的频率范围可为0.001Hz～300KHz；正弦信号输出失真度为1%；三角波输出的线性度小于0.1%；占空比变化范围为2%～98%；外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比（不对称度）；频率的温度稳定度（典型值）为120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；对于电源，单电源（V+）：+10～+30V，双电源（+V）（V-）：±5V～±15V。图3-1是管脚排列图，以下是功能框图。8038采用DIP-14PIN封装。 表2-1ISL8038管脚功能：
图2-1 ICL8038管脚图
2.2、ICL8038内部框图介绍 图2-2 ICL8038的电路结构 函数发生器ICL8038的电路结构如图虚线框内所示（图3-2），共有五个组成部分。两个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；两个电压比较器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为 S以及S和，它们的输入电压等于电容两端的电压Uc，输出电压分别控制RS触发器的S端和端；RS触发器的状态输出端Q和用来控制开关S，实现对电容C的充、放电；充点电流Is1、Is2的大小由外接电阻决定。当Is1=Is2时，输出三角波，否则为矩尺波。两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。 2.3、方案电路工作原理（见图2-3） 图 2-3 函数信号发生 器