畢業(yè)設(shè)計(jì)縮寫稿

1、一款函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)物理102班：王春艷 指導(dǎo)老師：符林軍（陜西科技大學(xué)理學(xué)院 陜西 西安 710021）摘要：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等電壓波形的電路或者儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的發(fā)生器，其電路中使用的器件可以是分離器件，也可以是集成器件。本次設(shè)計(jì)以ICL8038集成芯片為核心器件，附加穩(wěn)壓電源，數(shù)字頻率顯示計(jì)制作一種能產(chǎn)生方波、正弦波、三角波的簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，制作成本較低，適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測(cè)量使用。ICL8038是一種技術(shù)上很成熟的可以產(chǎn)生精密正弦波、方波、三角波的主芯片只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz30KHz的低失真正

2、弦波、三角波、矩形波等脈沖信號(hào)1。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號(hào)輸入端，所以可以用來(lái)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。關(guān)鍵詞：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，穩(wěn)壓電源，ICL8038芯片，數(shù)字頻率計(jì)a Design of The Function Signal GeneratorABSTRACT：Function Generator generally refers to a circuit or device can automatically generate sine，square，triangle wave voltage waveformDepending on th

3、e application，there are three or more of the waveform generator used in the circuit device may be separate devices，may also be integrated deviceThe ICL8038 integrated chip design as the core deviceThe additional power supply，making a digital frequency display meter can produce a square wave，sine wav

4、e，triangle wave simple function signal generator，lower production costs for electronic techniques to measure student learning to useICL8038 is a technically sophisticated precision can produce sine，square，triangle wave main chip requires only external components can generate individual from a low-di

5、stortion 0.001Hz 30KHz pulse signal sine wave，triangle wave，square waveFrequency and duty cycle of the output waveform can be controlled by current or resistanceIn addition，as the chip having the input modulation signalIt can be used for low-frequency signal is frequency modulatedKEY WORDS：Function

6、signal generator，power supply，ICL8038 chip，digital frequency meter1 課題的主要內(nèi)容函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等電壓波形的電路或者儀器。信號(hào)發(fā)生器根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的發(fā)生器，其電路中使用的器件可以是分離器件，也可以是集成器件。產(chǎn)生方波，正弦波，三角波的方案有多種，如先產(chǎn)生正弦波，根據(jù)周期性的非正弦波與正弦波所呈的某種確定的函數(shù)關(guān)系，再通過(guò)整形電路將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，經(jīng)過(guò)積分電路后將其變?yōu)槿遣?。也可以先產(chǎn)生三角波或方波，再將三角波或方波轉(zhuǎn)化為正弦波2。隨著電了技術(shù)的快速發(fā)展，新材料新器件層出

7、不窮，器件的可選擇性大幅增加，例如ICL8038就是一種技術(shù)上很成熟的可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的主芯片。本次設(shè)計(jì)以ICL8038集成芯片為核心器件，附加穩(wěn)壓電源模塊和數(shù)字頻率顯示模塊，制作一種能產(chǎn)生方波、正弦波、三角波的簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，制作成本較低，適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測(cè)量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號(hào)。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號(hào)輸入端，所以可以用來(lái)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成

8、穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號(hào)。為了可以直觀的讀出輸出波形的頻率，因此設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率顯示器，測(cè)量給定信號(hào)的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示。2 研究方法首先，比較各種能夠達(dá)到目的的方案，方案一是采用直接頻率合成器，方案二是采用相環(huán)式頻率合成器，方案三是采用以ICL8038芯片為主的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。然后，綜合考慮三種方案的利弊以及成本問(wèn)題，最終選擇方案三。因?yàn)镮CL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz3

9、0KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號(hào)。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號(hào)輸入端，所以可以用來(lái)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。制作成本較低，適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測(cè)量使用。再根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路圖。主要電路圖如下圖所示： 5 4 6 9 3 10 11 12 2+10v-10v1N4574.7k4.7k1k15k100k0.0047µF>15M20k10k0.1µFICL8038PR1PR4PR2PR3圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖3電路中的調(diào)節(jié)電位器PR1用于調(diào)整頻率，調(diào)整范圍為20Hz到20kHz。PR2用于調(diào)整波形的失真

10、率，PR3用于調(diào)整波形的占空比。此外，調(diào)節(jié)電容或其他參數(shù)，皆可以改變輸出信號(hào)3。接下來(lái)根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路原理圖購(gòu)買相應(yīng)的原件，學(xué)習(xí)焊接技術(shù)，再將所購(gòu)買的原件按照電路原理圖完成PCB板的制作。最后借助萬(wàn)用表、示波器、穩(wěn)壓電源等輔助儀器對(duì)所焊接的電路進(jìn)行調(diào)試、改正，通過(guò)調(diào)試結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論與完善措施，完成本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。3 主要成果組裝完成電路后，對(duì)整機(jī)經(jīng)行了調(diào)試，先測(cè)量了電源支流電壓，確保無(wú)誤后，插上集成塊，裝好連接線，用示波器觀察波形發(fā)生的相應(yīng)變化，幅度的大小和頻率通過(guò)示波器讀出。連接不同的輸出端，在示波器上觀察，會(huì)有不同的波形輸出，波形的輸出結(jié)果如圖2、圖3和圖4所示：圖2 正弦波波形圖3

11、三角波波形圖4 方波波形可調(diào)頻率范圍：11.137Hz18.117kHz3.1 結(jié)果分析：（a）可調(diào)頻率范圍產(chǎn)生誤差。因?yàn)樗迷骷膶?shí)際測(cè)量值與電路圖中所給標(biāo)準(zhǔn)值有偏差。（b）正弦波失真。調(diào)節(jié)R100K電位器PR2，可以將正弦波的失真減小到1%，若要求獲得接近0.5%失真度的正弦波時(shí)，在6腳和11腳之間接兩個(gè)100K電位器就可以了。產(chǎn)生波形失真，也有可能是電容管腳太長(zhǎng)引起信號(hào)干擾，把管腳剪短就可以解決此問(wèn)題。還有可能是因?yàn)?030功率太大發(fā)熱導(dǎo)致波形失真，加裝上散熱片就可以了。（c）輸出方波不對(duì)稱。改變PR1阻值來(lái)調(diào)節(jié)頻率與占空比，可獲得占空比為50%的方波，電位器PR1與外接電容C一起決定

12、了輸出波形的頻率，調(diào)節(jié)PR1可使波形對(duì)稱。（d）沒(méi)有振蕩。是10腳與11腳短接了，斷開(kāi)就可以了。（e）頻率顯示計(jì)的誤差來(lái)自多方面的原因：一、時(shí)基電路NE555的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)導(dǎo)致誤差；二、閘門開(kāi)放時(shí)間與信號(hào)輸入時(shí)間的沖突異致測(cè)量不準(zhǔn)確；三、整體電路的阻抗、容抗對(duì)電路信號(hào)的影響4。對(duì)于第一點(diǎn)，先計(jì)算相關(guān)的滑動(dòng)變阻器的相應(yīng)阻值大小，然后可以在關(guān)閉電源的情況下用萬(wàn)用表測(cè)量后再進(jìn)行洲量；第二點(diǎn)有點(diǎn)系統(tǒng)的偶然性；第三點(diǎn)可以盡量減少電路布局，從而減少相應(yīng)的影響。3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)經(jīng)過(guò)調(diào)試，本次設(shè)計(jì)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠同時(shí)產(chǎn)生較好的正弦波、方波、三角波，而正弦波可調(diào)占空比，三角波可調(diào)斜率而不影響其它波形，符合

13、設(shè)計(jì)要求。4 結(jié)論經(jīng)過(guò)幾周的努力設(shè)計(jì)，不斷地查閱資料，終于做出了滿意的方案，最終達(dá)到了此次設(shè)計(jì)的目的，成功的做出了信號(hào)發(fā)生器。在此過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，掌握了一般電子線路分析和設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，這很好的鍛煉了我的自學(xué)能力，使我獨(dú)立分析問(wèn)題和設(shè)計(jì)的能力得到了進(jìn)一步的提升。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案有多種，但我們所采取的方案能夠同時(shí)產(chǎn)生較好的正弦波、方波、矩形波、鋸齒波，而正弦波可調(diào)占空比，鋸齒波可調(diào)斜率而不影響其它波形。在選擇方案時(shí)，通過(guò)比較也有更簡(jiǎn)單的方案，但是考慮到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義，最后器件的選擇是根據(jù)最簡(jiǎn)單原則和從經(jīng)濟(jì)性方面考慮的，并且此電路實(shí)現(xiàn)了這次設(shè)計(jì)的最終目的。但是如果用于實(shí)際，部分器件應(yīng)該