通信工程畢業設計-多種波形發生器的設計(專業版)

　　

【正文】 而且還可以記住很多東西。 （ 2）方波輸出的電壓幅度不受 V+的限制，也可以把負載電阻 R4 改接其它電源電壓 E+上，但 E+不得超過 +30V。該芯片的第 1腳和第 12腳就是為調節輸出正弦波失真度而設置的。在實測中得到正弦信號的失真度可達0． 5左右。當 vc下降到 vc≤ VR/3 時，比西安工業大學北方信息工程學院畢業設計 （論文） 22 較器 C2輸出發生跳變，使觸發器輸出端 Q 又由高電平變為低電平， I2再次斷開， I1再次向 C 充電， vc又隨時間線性上升。 西安工業大學北方信息工程學院畢業設計 （論文） 20 圖 ICL8038管腳圖 電路分析： 由于 ICL8038 單片函數發生器有兩種工作方式，即輸出函數信號的頻率調節電壓可以由內部供給，也可以由外部供給。 15V內選取。這種以功率放大為目的的電路，就是功率放大電路。以保證電路能起振和減小波形失真。 1）求 Δ Ui: 根據穩壓電路的的穩壓系數的定義： 設計要求 Δ Uo≤ 15mV ， SV≤ Uo=+3V～ +9V Ui=14V 代入上式，則可求得 Δ Ui 2）濾波電容 C 設定 Io=Iomax=， t= 則可求得 C。T 工 頻交流 脈動直流 直 流整流濾波穩壓負載西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文） 13 整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖 3所示。 則根據分析可以畫出 1Ou 和 Ou 的波形，如圖 334 所示。在 2tt? 時刻， Nu下降 到略低于 Pu ， Ou 由低電平跳到高電平，即變為 ZU ，又回到原始狀態。 8038 電路中含有正弦波變換器，故可以直接將三角波變成正弦波輸出。系統以 ICL8038 芯片為核心，配置相應的外設及接口電路，用 Protel 開發組成的一個多功能信號發生系統，電路設計具有典型性。目前我國已經開始研制任意波形發生器，并取得了可 喜的成果。 在科學研究和生產實踐中，如工業過程控制，生物醫學，地震模擬機械振動等領域常常要用到低頻信號源。 通過振蕩電路產生正弦波，然后通過變化電路產生其他波形，再通過功率放大電 路已達到所需的波形。 (含起始時間、設計地點 )： (1)選題、收集資料、確定開發工具、理解題目、開題報告 [3 周， 2021 年 03 月 05 日前 ] (2)需求分析 (需求說明書 )、開發計劃 (項目計劃書 )[2 周， 2021 年 03 月 15 日前 ] (3)規劃總體方框圖以及各部分電路方框圖 [2 周， 2021 年 04 月 05 日前 ] (4)畫各部分電路圖 [2 周， 2021 年 04 月 20 日前 ] (5)系統集成 [2 周， 2021 年 05 月 05 日前 ] (6)系統測試 [1 周， 2021 年 05 月 10 日前 ] (7)導師驗收 [1 周， 2021 年 05 月 10 日前 (8)完成論文 [1 周， 2021 年 5 月 15 日前 ] (論文 )的工作量要求 撰寫 15000 字論文 ① 實驗 (時數 )*或實習 (天數 )： ② 圖紙 (幅面和張數 )*： ③ 其他要求： 查閱資料不少于 10 份 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批 ： 年 月 日 I 多種波形發生器的設計 摘 要 波形發生器亦稱為函數信號發生器，是一種能夠產生多種波形，如三角波，鋸齒波，方波，正弦波等波形 的電路。 波形發生器的背景及其應用 波形發生器又稱 函數 信號發生器， 作為實驗信號源， 是一種不需要輸入信號而能產生各種周期性波形輸出的電子裝置。在為了確定和驗證性能極限時而降低額定或加重信號時，任意波形發生器是一款理想的工具。各種計算機語言的飛速發展也推動了任意波形發生器軟件技術的發展。 ： ① 優點 ： 這一方案為一開環電路，結構簡單，產生的正弦波和方波的波形失真較小 ① 。 方波發生器： 如圖 321 用運算放大器滯回比較器和 fR 、 C積分電路組成的，輸出電壓經 fR 、 C反饋到運放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負反饋作用。積分電路的輸出端除了輸出三角波信號 外，并通過電阻 R1 將三角波信號反饋到滯回電壓比較器的輸入端，將三角波信號整形變換成方波信號輸出。 （ 2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向 直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。其電壓調整率和電流調整率均優于固定式集成穩壓構成的可調電壓穩壓電源。 （ 1）根據振蕩器的頻率，計算 RC 乘積的值。）然后再經過實驗調整，以達到最好效果。 當輸入正弦交流信號 ui時，經 T1放大、倒相后同時作用于 T T3的基極， ui的負半周使 T2管導通（ T3管截止），有電流通過負載 RL，同時向電容 C0充電，在 ui的正半周，T3導通（ T2截止），則已充好電的電容器 C0起著電源的作用，通過負載 RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。通過調節外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率， 產生高質量的中、低頻正弦波，矩形波（或方波，窄脈沖） ,三角波（或鋸齒波）等函數波形，其應用領域比普通單一波形的信號發生器更為廣闊。 圖 ： 失真和占空比可調 圖 ： 失真、占空比、頻率可調 圖 514電路無法調節頻率，我們采用外部供給 頻率調節電壓的方式實現頻率的可調 ,通過 10k 電位器，我們可以控制 8端電壓的調節范圍 2/3 Vcc 到 Vcc。由于觸發器的工作狀態變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發器的狀態翻轉，就能產生方波函數信號，在芯片內部，這兩種函數信號經緩沖器功率放大，并從管腳 3 和管腳 9 輸出。通過以上分析可知，改變電容充電放電電流即改變 RA， RB 的數值，或改變電容 C 的數值，就改變了充放電時間，因此可改變其頻率。式子 化簡成 : fo= 如果在把第 5 兩腳短接，經過一只公用的定時 電阻 R 接 V+，振蕩頻率的計算公式 : fo = 圖 ICL 8038典型應用電路 西安工業大學北方信息工程學院畢業設計 （論文） 25 a. 當 R1=R2=R 時， I2=2I，占空比為 D=50%，輸出為方波，三角波，正弦波。他們細心指導我的學習與研究， 從課題的選擇到項目的最終完成，老師 們 都始終給予我細心的指導和不懈的支持。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在 此 我 表示感謝！同時，對給過我幫助的所有同學和各位指導老師再次表示忠心的感謝！參考文獻 28 參考文獻 [1] 康華光 , 鄒壽彬 ， 電子技術基礎數字部分 (第四版 ). 北京 :高等教育出版社 ,1999 [2] 杜膚生 , 數字集成電路應用精粹 . 北京 :人民郵電出版社 ,2021 [3] 。對老師的感激之情是無法用言語表達的。由于第 9 腳為集電極開路輸出，必須外接集電極負載電阻 R4。由于充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為對稱三角波形 ,Q 為方波，經緩沖放大器輸出。由于恒流源 2的工作電流值為 2I，是恒流源 1的 2倍，電容器處于放電狀態，在單位時間內電容器端電壓將線性下降，當電容電壓下降到比較器 2的輸入電壓規定值的 1／ 3 倍時，比較器 2狀態改變，使觸發器又翻轉回到 原來的狀態，這樣周期性的循環，完成振蕩過程。該芯片的第1 腳和第 12 腳就是為調節輸出正弦波失真度而設置的。 （ 4）矩形波占空比的調節范圍很寬， D=1%99%，由此可獲得窄脈沖、寬脈沖或方波。調節 RW2，可以使 T T3得到合適的靜態電流而工作于甲、乙類狀態，以克服交越失真。 （ 5） R5與 R2的確定 由于二極管的非線性會引起波形失真，因此，為了減小非線性失真，可在二極管的兩端并上一個阻值與 rd（ rd 為二極管導通時的動態電阻）相近的電阻 R5。 圖 RC 正弦波振蕩器 設計步驟如下： 根據設計要求，選擇圖 51 所示電路。 317 系列穩壓器輸出連續可調的正電壓，337 系列穩壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為 ~37V，最大輸出電流 maxOI 為 。但 A 比 3 大得多了會導致輸出正弦波形變差。圖中 1A 等還可構成同相滯回比較器， 2A 和 4R 、 C 等組成反相積分電路。 函數信號發 生器是是由基礎的非正弦信號發生電路和正弦波形發生電路組合而成。用 集成運放構成電壓比較器，將正弦波信號變換成方波信號輸出。任意波形發生器通常允許用一系列的點、直線和固定的函數段把波形數據存入存儲器。因為現代的自動化控制中基本都會利用信號來控制設備的工作。 早期的波形發生器主要著重音頻頻段，現在的 波形發生器已擴展到射頻頻段，它與數字示波器（ DSO）密 切配合，只要數字示波器捕獲的信號 ， 波形發生器就能復制出同樣的波形。在電子技術應用領域，要求信號源的溫度、頻率的穩定性都比較高 。 關鍵詞 ： ICL8038；波形；原理圖； 常用接法 II Various waveform generator design Abstract Waveform generator also called function signal generator, is a kind of can produce various waveform, such as triangle wave, sawtooth wave, such as pulse waveform circuit, sine wave. Common signal generator majority is posed of a analog circuit, when the analog signal generator for lowfrequency signal output often require RC value is very big, such not only parameters, and hard to ensure accuracy of size and power are large, but by digital circuit consists of low frequency signal generator, although its lowfrequency performance is good but big volume and expensive. Therefore, high accuracy, low price, wide band will be the development trend of the signal generator. For many waveform generator design, have two kinds of schemes: 1. Can be produced according to the first, the sinusoidal periodic sine wave and sine waves that presents a certain function relation, again through plastic circuit will sine wave, after converting squarewave after to turn the integral circuit triangle wave. 2. Use can also produce triangle wave, the chip, sine pulse, then take an external circuit consists of function signal generator. This design is the core ponent integrated blocks ICL8038, making for a function signal generator。大電阻，大電容在制作上有困難，參數的精度亦難以保證。就目前國內的成熟產品來看，多為一些 PC儀器插卡，我國目前在任意波形發生器的種類和性能都與國外同類存在較大的差距，因此加緊對這類產品的研制顯得迫在眉睫。 本設計將完成以下幾個方面的工作： ，盡量滿足一般工業控制要求，以增強