函数发生器实验报告

模电实验——函数发生器实验报告

——物理jd1401 陈玉成

● 设计目的

1. 掌握信号发生器的设计方法和测试技术。

2. 了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。

3. 学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 ● 设计要求

1. 电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；

2. 输出信号的频率要求可调；

3. 频率范围：100Hz-1KHz，1KHz-10KHz；输出电压：方波VP-P≤24V，三角

波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于30uS。

● 设计原理

1. 简介

函数发生器，它能输出方波、锯齿波、三角波及正弦波四种波形，由双电源或单电源供电。它由触发器、比较器、积分器、反向器等基本电路组成的，通过调节电容或者电阻能够改变波形的频率和幅值。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，经常需要用到各种各样的信号发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地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，都有了很大的提高。

2. 功能

函数信号发生器是一种常用的信号源，这个多功能信号发生器具有以下一些主要功能：

（1）它具有产生正弦波、方波、三角波及锯齿波四种周期性波形的功能。

（2）它具有快速、方便地能调节所产生信号的频率和幅度。

（3）它一般具有能显示所产生信号的频率和幅度。

3. 方案

先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。如下框图所示。

4. 优点

a、线性良好、稳定性好；

b、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；

c、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；

d、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。

5. 电路图

6. 元件参数

C1：C1为滤波电容，其取值视8脚的波形而定，主要用来消除8脚的的寄生交流电压，若含高次谐波成分较多，则C1

一般为几十皮法至

0.1uF。在这里我们选用0.1uF。

C2 、RA、RA、Rp2：电阻RA和RB及电容C2构成调频回路。因为输出频率为100Hz-1KHz,1KHz-10KHz,所以取C2=4700pF，Rp2=1 KΩ，RA=RB=4.7KΩ。

RL：方波输出端为集电极开路形式，一般在正电源与9脚之间接一电阻，其值通常取RL=15KΩ。

Rp1及R1：电阻R1及电位器Rp1用来确定8脚的直流电位V8，通常取V8≥2/3VCC。这里取R1=20KΩ， Rp1=10KΩ。

Rp3及Rp4：Rp3及Rp4用来用来改善正弦波的正负向失真及调节正弦波及三角波的幅度。这里取Rp3=Rp4=100KΩ。

板子的制作

1. 对各元器件进行编辑参照所给出的电路原理图，选择所需要的元器件，

将它们放置在图纸上；再连接线路。

2. 焊接

在电子制作过程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求将元件固定在电路板上，而且要求焊点必须牢固、圆滑，所以焊接技术的好坏直接影响到电子制作的成功与否。

焊接方法：

元件必须清洁和镀锡，电子元件保存在空气中，由于氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡），然后再进行焊接。经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。

焊接的温度和焊接的时间：

焊接时应使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件过热损坏元件。

焊接点的上锡数量：

焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。

而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。

注意烙铁和焊接点的位置：

初学者在焊接时，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。

● 板子的调试与检测

1. 通电前检查

电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。

2. 通电检查

接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

3. 单元电路调试

在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除故障，完成调试要求。

● 老师检查及实验结果

1. 方波的测试

将示波器输入端接9脚，可得到方波的输出波形如下示：

2. 三角波的测试

将示波器输入端接3脚，可得到三角波输出波形如下示：

3. 正弦波的测试

将示波器输入端接2脚，可得到正弦波输出波形如下示：

设计总结与体会

经过本次课程设计，让我们对ICL8038的工作原理有了较深的理解，掌握了ICL8038的引脚功能、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，频率和幅度便于调节。它可可输出正弦波、方波、三角波以及锯齿波等，输出波形稳定清晰，信号质量好，失真度小。系统输出频率范围较宽且经济实用。在这次课程设计的时间里，使我慢慢地学到了不少专业知识。

通过这次的课程设计，我受益匪浅，认识到了自己的许多弱点和缺点。理论联系实际，需要一段时间。要想做出一个实用的实物来，并不是自己想象中的那样简单。因为我们必须掌握一些必备的常识，比如，三极管引脚的判定以及电阻值的判定。我们也必须用科学的态度对待我们在实验中所遇到的问题，不能够自以为是，要用科学的房法来分析解决问题。应该以作为一个工程人员应用的素质去面对，发现问题，解决问题。在实验时应保持冷静，测试有条理。遵循物质客观规律，不随便改写实验数据。自己平时要多动手、多动脑，这样当问题来临时你就不会反应慢。该多画就多画些，比如，那些PCB板的制作就应该多画些，以便能增加你对该软件的熟练度，等下次用起来时称心如意，这样就不会浪费时间。再如，在焊接导线时，应区别不同类型的导线用不同类型的焊接方法及焊接的先与后顺序。还要注意试验安全，不要轻易地尝试不安全接法。在做设计时必须讲求产品的实用性、美观性以及经济性等。