基于ICL8038等构成的函数发生器电路要点
icl8038信号发生器原理说明
集成函数发生器8038芯片内部电路的验证与分析
集成函数发生器8038芯片内部电路的验证与分析
0 引言
函数信号发生器ICL8038是一种大规模集成电路，能产生精度较高的正弦波、方波、矩形波，锯齿波等多种信号。在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，如：通信、广播、电视系统需要射频(高频)发射；工业、农业、生物医学等领域需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器，而这些应用对输出波形的频率和占空比都需要进行调节，同时，在载波发射中，对电平的翻转速度也有更高的要求。为此，本文对ICL8038的内部芯片电路进行了详细分析，通过OrCAD软件对电路进行了仿真验证，通过搭建电路，对其中触发器电路进行了实验分析，并提出了减小波形传输时间的方法。实验结果表明，在触发器模块电路中，采用抗饱和晶体管可提高电平的翻转速度。
3 ICL8038内部电路模拟及分析 本文将借助OrCAD 9．2对Intersil公司生产的ICL8038的内部电路进行深入模拟和分析。首先将把整体电路分解成具有独立功能的几个部分，进而分析每一部分的工作原理和主要功能，然后得出各部分电路之间的联系，借助OrCAD模块化建模方式，将各部分电路组合联系起来，仿真分析出整个电路所具有的功能和性能特点。由于ICL8038内部电路比较复杂，在分析仿真时，把整个电路分解成了5个功能相对独立的部分，并在OrCAD 9．2中采取模块化搭建电路。其中包含恒流源模块(CURSOURCES)、电压比较器模块(COMPARATOR)、触发器模块(FLIP-FLOP)、缓冲器模块(BUFFER)、正弦变换器模块(SINE)。本文针对ICL8038在射频载波应用中如何减小波形传输时间、提高输出波形频率的关键问题，对触发器模块进行了详尽分析和研究。
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：214211()O O dt U UC R RP -=+⎰当Uo1=+Vcc=+12V 时tC RP R V t C RP R V U CC CC O 1241242)()()(+-=++-=当Uo1=-V EE =-12V 时tC RP R V t C RP R V U CCEE O 1241242)()()(+=+--=（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。
基于icl8038的信号发生器的设计
武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书目录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 (2)2.3 方案三 (2)2.4 方案比较 (2)3 实现方案 (3)3.1 ICL8038简介： (3)3.2系统框图 (3)3.3相关元件参数计算公式 (4)3.4 元件清单 (5)3.5电路图如下所示： (5)3.6实物图如下所示： (6)4 调试过程及其结论 (6)4.1方波的产生 (6)4.2正弦波的产生 (7)4.3 三角波的产生 (7)4.4 结论 (7)5 心得体会 (8)6.参考文献 (8)7 附录 (9)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。
其电路图如下：图2-1直接频率合成器12.2 方案二采用5g8038芯片，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～300KHz。
2.3 方案三采用icl8038芯片，icl8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路，只需要调整外部的相关电容，电阻值就可以产生方波，三角波，正弦波低失真的脉冲信号。
在外界温度变化时产生低的频率漂移，工作变化周期宽，占空比可调，具有较高的电平输出范围，容易使用的特点。
具有电源电压范围宽，稳定度高，精度高等特点。
只需调节外部阻容值达到改变振荡频率的目的。
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。
二、频率和占空比的计算图2 外部定时电阻的连接所有波形的对称性都可以通过调节外部定时电阻来调节。
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.3．主要参考文献：.专业整理.参考文献【1】康华光，电子技术基础模拟部分（第五版）[M]，高等教育，2005； 【2】康光华，电子技术基础数字部分（第五版）[M]，高等教育，2005； 【3】黄智伟．全国大学生电子设计竞赛技能训练[M]．北京：北京航空航天大学，2011；.学习帮手..专业整理.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。
icl8038波形发生器工作原理
ICL8038是一种集成电路波形发生器，它能够产生多种不同形状的周期性波形，如正弦波 、方波和三角波。其工作原理如下：
1. 控制电压：ICL8038内部有一个控制电压输入端，通过控制电压可以调节输出波形的频 率和幅度。控制电压可以通过外部电阻和电容来调节。
2. 参考电压：ICL8038内部有一个参考电压输入端，用于提供一个稳定的参考电压。
5. 方波振荡器：方波振荡器使用一个三角波振荡器和一个比较器来产生Байду номын сангаас波。三角波振荡器 产生一个周期性变化的三角波形，比较器将三角波形与参考电压进行比较，产生方波输出。
6. 输出调节：ICL8038通过内部电路将正弦波和方波进行混合，可以通过外部电路进行输出 调节，以获得所需的波形类型和幅度。
3. 集成振荡器：ICL8038内部有一个集成振荡器，它由一个正弦波振荡器和一个方波振荡 器组成。
ICL8038波形发生器工作原理
4. 正弦波振荡器：正弦波振荡器使用一个电流控制振荡器（CCO）电路来产生正弦波。 CCO电路由一个电流源和一个电流控制开关组成，通过调节电流源和电流控制开关的状态，可 以调节正弦波的频率和幅度。
基于ICL8038的函数发生器的设计
基于ICL8038的函数发生器的设计尚亚蕾;于军【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2017(038)009【总页数】2页(P65,135)【作者】尚亚蕾;于军【作者单位】鹤壁职业技术学院电子信息工程学院;鹤壁职业技术学院电子信息工程学院【正文语种】中文多波形函数发生器是高校电子、电气、自动化等相关专业模拟电子技术课程的一项实践内容。
通过多波形函数发生器电路设计的理论分析，介绍了一种基于ICL8038的多波形函数发生器的设计方法。
随着现代信息事业的发展，测试对象不断丰富，现代通信系统和电子系统对测试系统提出了越来越高的要求，进而对信号发生器也提出了更高的要求。
多波形函数发生器是高校电子、电气、自动化等相关专业模拟电子技术课程的一项实践内容。
用ICL8038设计一个可以同时输出方波（或脉冲波）、三角波、正弦波的函数发生器。
ICL8038的工作频率范围在几赫兹至几百千赫兹之间。
它可以同时输出方波（或脉冲波）、三角波、正弦波。
其内部组成框图见图1。
两个比较器A1、A2的基准电压2Vcc/3、Vcc/3由内部电阻分压网络提供。
触发器FF的输出端Q控制外接定时电容的充、放电。
充、放电流IA、IB的大小由外接电阻决定，当IA=IB时，输出三角波，否则为锯齿波。
±12V直流电源；双踪示波器一台；频率计一台；直流电压表一个；ICL8038芯片一片；BJT三极管一个；固定电阻20k-1个，10k-2个，6.8k-1个，4.7k-3个，1k-1个；可调电阻10k-1个，100k-2个，1k-1个；电容0.1μ-2个，0.01μ-1个，1000p-1个，200μ-1个；面包板1块；剥线钳一把；导线若干。
实验证明，该电路能实现任意函数波形的输出，波形稳定，没有失真。
调整4管脚的电位器可改变波形的占空比，调整5管脚的电位器可改变波形的频率，调整12和1管脚和调整正弦波失真度，从而得到想要的波形。
该设计简单、控制原理清晰、工作性能良好、功能完善、芯片通用性良好且价格低廉，是一种新型实用电路，同时便于同学们学习操作，是一个很好的电路设计项目。
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课程设计报告题目：基于ICL8038等构成的函数发生器电路课题类别：设计□论文□学生姓名：学号：班级：专业（全称）：指导教师：小组成员:2009年 12月 16日目录摘要 (3)一、电路设计 (3)1.1设计意义 (3)1.2系统功能分析 (3)（1）方案论证 (3)（2）法案选取 (4)二、元件分析与电路仿真 (5)2.1系统工作原理与分析 (5)（1）ICL8038的简介 (5)（2）LM741的简介 (6)（3）LF356N（高阻型运算放大器）的简介 (7)（4）辅助正负15V电源 (7)2.2电路与仿真技术 (7)（1）由ICL8038等构成的函数发生器 (7)（2）辅助电路的仿真 (8)三、调试与问题处理 (9)3.1安装与调试 (9)3.2遇到的问题与解决 (10)四、心得总结 (11)参考文献 (11)附录 (12)摘要：本系统以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测量使用。
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0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。
输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。
另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。
关键词：函数信号发生器频率调制Abstract:The system ICL8038 integrated block as the core device, producing a kind of function signal generator, producing low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. ICL8038 is a kind of multi-precision oscillator waveform output integrated circuits, a separate external components only need to be able to generate from the 0.001Hz ~ 30KHz low-distortion sine wave, triangle wave, square wave pulse signal, etc.. Output waveform of the frequency and duty cycle can also be controlled by a current or resistance. In addition, as the chip has a modulated signal input terminal, it can be used to low-frequency signal is frequency modulation.一、电路设计1.1设计意义：函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
1.2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：（1）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～300KHz。
（2）法案选取在经过考论认证后，决定选着三种方案。
这个方案的调幅，调频和失真，都要比第一，二中法案要好。
其灵敏度也要。
ICL8038也是属于高度集成的芯片，相对来说更加容易出功能。
这个方案相对容易点，对于我们第一次做可能设计的成功性也有很重要的意义。
其工作系统框图如图（一）所示。
图（一）系统框图二、元件分析与电路仿真2.1系统工作原理与分析（1）ICL8038的简介⏹性能特点1)电源的电压范围宽，采用单电源供电时，V+~GND的电压范围是+10~30V；采用双电源是，V+~V-的电压可在正负5~正负15V范围内选取，电源电流约为15mA。
2)振荡频率范围宽，频率稳定性好。
频率范围是0.001Hz~~300kHz，频率温源仅50﹡10-6/°C。
3)输出波形的失真小。
正弦失真度＜5%，经仔细调整后还可降0.%以下。
三角的失真度为0.1%。
4)矩形波占空比调节范围很宽（1%~99%），课获得窄脉冲、方波、宽脉冲输出。
5)输出特性。
正弦波；幅度约为V+/5，输出抗阻是1KΩ。
矩形波（含方波）；集电极开路输出，幅度接近于V+，三角波（含锯齿波）；幅度为V+/3,输出阻抗为200Ω.调频输入；范围是10kHz，线性度为0.5%。
6)外围电路简单。
通过调节外部阻容元件值，很容易改变振荡频率。
⏹原理简介ICL8038采用DIP-14封装，管脚排列如图（二）所示。
如图（二）ICL8038管脚芯片内部包括两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关，RS触发器。
在构成函数波形发生器时应将7、8两脚短接，其工作原理如下：①利用恒流源对外接电容进行冲、放电，产生三角波（或锯齿波），经缓冲器Ⅰ从第3脚输出：②由触发器获得的方波（或矩形波），经缓冲器Ⅱ从第9脚输出，③再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，冲第2脚输出。
④改变电容的充、放电时间，可以实现三角波与锯齿波、方波与矩形波的互相转换。
（2）LM741的简介⏹特性：CF741如图（三）所示如图（三）CF741是单片高性能内补偿运算放大器。
具有较宽的共模电压范围，在使用中不会出现闩锁现象。
可用作积分器、求和放大器及普通反馈放大器。
⏹主要特点：1、不需外部频率补偿：2、具有短路保护；3、失调电压调到零的能力；4、较宽的共模和差模电压范围；5、功耗低；6、无阻塞现象。
7、该器件有两种工作温度范围； CF741M -55℃～125℃CF741C 0℃～70℃（3）LF356N（高阻型运算放大器）的简介1、特点：这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般r id＞（109~1012）W，I IB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
（4）辅助正负15V电源如图（四）所示如图（四）正负15V电源由于ICL8038必须要求正、负双电源供电。
现选择±15V供电电源。
选用双18V的变压器，滤波电容和CW7815和CE7915，组成的电路，现实正负15V直流电压源的输出。
2.2电路与仿真技术（1）由ICL8038等构成的函数发生器如图（五）所示图（五）函数发生器电路图图（五）是由ICL8038等构成的函数发生器电路。
ICL8038由充放电泳电流源、比较器、电桥及将三角波变成正弦波的折线近似电路组成。
该电路作为压控振荡器的工作方式，增设A1是为了改善控制电路的线性。
振荡频率有控制电压（RP1的输出电压）、RP2的阻值。
R1、R2和C3决定。
ICL8038的输出阻抗在输出方波时由R3决定，三角波时为200Ω，由于波形失真大，不能在高阻抗状态下输出正弦波，因此增设了缓冲放大器A2 。
S1未转换开关，接1是输出方波，其振幅可摆到电源电压正负Ucc；接2是输出正弦波，其振幅可为电源电压正负Ucc*0.33；接3时输出三角波，其振幅可为电源电压正负Ucc*0.22。
RP2用于调节波形的对称性；RP3用于调节超低频是波形的对称性；RP4用于将正弦波输出波形的失真跳刀最小。
（2）辅助电路的仿真辅助电路用了multisim仿真如图（六）图（六）仿真电路图在multisim仿真元件中，辅助电路仿真出来的结果和理论值相近。
得到的效果也很理想。
三、调试与问题处理3.1安装与调试1)在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。
2)在焊电路的时候，我们要避免元件产生过高的温度，确保元件的完好性，和高度灵敏性。
3)在安排电路的时候我们要安排合理，尽量少有跳线、重叠。
4)辅助电路的调试结果很理想，分别为+14.7和-14.7。
5)基于ICL8038的电路在调试中就遇到较多的问题。
3.2遇到的问题与解决1)在焊辅助电压源电路时候，要注意分CW7815和CE7915的管脚，我们很容易认为7915和7815的管脚分布排列是一样的。
如果和7815焊接7915，那么会直接导致7915短路，把7915给烧坏了，严重甚至烧整块电路。
2)在焊接点解电容的时候，我们必须要分清电容的极性，耐压值。
要不在调试中，可能会因为电压值过高，而直接把电容给烧坏坏，严重甚至爆炸。
3)基于ICL8038的函数发生器电路调试中，没有功能出。
我们就要学会怎样排除故障，首先要大概知道，问题主要出现在那里；其次要测试元件有没有问题，把有问题的原件给找出来，更换。
一般情况下主要有三个问题，①电子元件给短路了，这个我们可以利用压降来判断。
②电子元件给短路了，这个可以利用万用表测试其通不通来判断。
③电路板焊的电路虚焊，导致的断路，这个同样可以用万用表来测得。
4）在判断是芯片可能有问题的时候，要查找芯片的资料，利用其经典简单的电路调测试。
是不是芯片有问题，并把故障给排除。
5）在遇到问题时，要学会利用各种器件综合协调把问题根源给找出来。