基于ICL8038的正弦波、方波和三角波發(fā)生器protues仿真設(shè)計

一、設(shè)計任務(wù)與要求

設(shè)計、組裝、調(diào)試信號發(fā)生器電路，使它能輸出正弦波、方波和三角波（可采用集成芯片ICL8083）；其頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；

輸出正弦波：方波

，三角波

，正弦波

二、原理電路設(shè)計

（1） 設(shè)計方案

方案的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2.1所示。

圖2.1 由8038構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖

ICL8038主要特點：

1） 具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm/℃。

2） 正弦波輸出具有低于1%的失真度。

3） 三角波輸出具有0.1%高線性度。

4） 具有0.001Hz～1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬。

5） 占空比2%～98%之間任意可調(diào)。

6） 高的電平輸出范圍；從TTL電平至28V。

7） 具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號輸出。

8） 易于使用，只需要很少的外部條件。

方案中，利用單片集成函數(shù)信號發(fā)生器ICL8038、集成振蕩器、電位器等外圍電路靈活的組成，使通過電源來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等波形電路。

（2） 單元電路設(shè)計

1、ICL8038的管腳功能

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圖2.2 ICL8038管腳功能圖

腳1、12 ：正弦波失真度調(diào)節(jié)；

腳2：正弦波輸出；

腳3：三角波輸出；

腳4、5：方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)；

腳6：正電源±10V～±18V；

腳7：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏置電壓輸；

腳8：外部掃描頻率電壓輸入；

腳9：方波輸出，為開路結(jié)構(gòu)；

腳10：外接振蕩電容；

腳11：負電原或地；

腳13、14：空腳。

2 、ICL8038的性能特點

（1）具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm／℃；

（2）正弦波輸出具有低于1％的失真度；

（3）三角波輸出具有0．1％高線性度；

（4）具有0．001Hz～1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬；

（5）2％～98％之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍；

（6）從TTL電平至28V；

（7）具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號輸出；

（8）易于使用，只需要很少的外部條件。

3、ICL8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部原理電路框圖如圖3.2。在圖3.2中，ICL8038由恒流源I1、I2，電壓比較器C1、C2和觸發(fā)器等組成。電壓比較器C1、C2的門限電壓分別為2VR/3和VR/(VR=VCC+VEE)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。當觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時，它控制開關(guān)S使電流源I2斷開。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓VC隨時間線性上升，當VC上升到VC=2VR/3時，比較器C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān)S使電流源I2接通。由于I2>I1，因此電容C放電，vc隨時間線性下降。當vc下降到vc≤VR/3時，比較器C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開，I1再次向C充電，vc又隨時間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，若I2=2I1，vc上升時間與下降時間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3，而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9，三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形。