基于ICL8038的函数信号发生器毕业设计

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。

函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。

所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法
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目录
摘要 (1)
目录 (2)
第一章项目任务 (3)
1.1 项目建 (3)
1.2 项目可行性研究 (3)
第二章方案选择 (4)
2.1 [方案一] (4)
2.2 [方案二] (4)
第三章基本原理 (5)
3.1函数发生器的组成 (6)
3.2 方波发生器 (6)
3.3 三角波发生器 (7)
3.4 正弦波发生器 (9)
第四章稳压电源 (10)
4.1 直流稳压电源设计思路 (10)
4.2 直流稳压电源原理 (11)
4.3设计方法简介 (12)
第五章振荡电路 (15)
5.1 RC振荡器的设计 (15)
第六章功率放大器 (17)
6.1 OTL 功率放大器 (17)
第七章系统工作原理与分析 (19)
7.1 ICL8038芯片简介 (19)
7.2 ICL8038的应用 (19)
7.3 ICL8038原理简介 (19)
7.4 电路分析 (20)
7.5工作原理 (20)
7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23)
7.7 ICL8038的典型应用 (24)
致谢 (25)
心得体会 (26)
参考文献 (27)
附录1 (28)
附录2 (29)
附录3 (30)
2
第一章项目任务
1.1 项目建议
函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。

在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。

例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。

对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。

因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。

1.2 项目可行性研究
函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。

所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

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第二章方案选择
2.1 〖方案一〗
由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。

这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小。

但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数，显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。

而这是电路所不希望的。

幅度稳定性难以达到要求。

而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。

2.2 〖方案二〗
利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。

8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。

由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压u c的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。

8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。

另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。

该方案的特点是十分明显的：
⑴线性良好、稳定性好；
⑵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；
⑶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；
⑷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。

综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。

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第三章 基本原理
3.1 函数发生器的组成
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。

函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。

下面我们将分别对各个波形的发生进行分析，从而达到在合成电路时使电路更加合理。

3.2 方波发生器：
如图3-2-1用运算放大器滞回比较器和f R 、C 积分电路组成的，输出电压经f R 、C 反馈到运放的反相输出端，因此积分电路起延迟和负反馈作用。

图3-2-1
参看图3-2-1所示电路，设在接通电源的时刻，电容器两端电压0=C u ，输出电
压Z O U u =，则加到运放同相输出端的电压为Z Z P FU U R R R u =+=2
12。

式中，)
(212R R R F +=。

此时Z O U u =通过1R 向C 充电，使运放反相输入电压C N u u =由零逐渐上升。

在P N u u <以前，Z O U u =保持不变。

在1t t =时刻，
N u 上升到略高于P u ，O u 由高电平跳到低电平，即变为Z U -。

Z O U u -=时，Z P FU u -=，同时Z O U u -=通过f R 向C 充电，使运放反相输入端电压C N u u =由零逐渐上升。

在P N u u >以前，Z O U u -=保持不变。

在2t t =时刻，N u 下降到略低于P u ，O u 由低电平跳到高电平，即变为Z U ，又回到原始状态。

如此周而复始，循环不已，因此产生振荡，输出方波。

根据上边的分析，可以画出C u 与O u 的波形如下图所示：
6
图3-2-2
由波形可知，C u 从1t 时刻的Z Z Z FU R R U R =+)(21下降到2t 时刻的Z FU -，再上升到3t 时刻的Z FU ，所需的时间就是一个振荡周期O T 在1t 到2t 这段时间，C u 的变化规律是简单RC 电路充放电规律，其常数为C R f ，初始值为Z FU （1t 时刻），终了值为Z U -（t →∞），故
C R t t Z Z Z C f e U FU U u /)(1)]([----+-=
在2t t =时， Z C FU u -=，代入上式后可求得
)21ln(11ln 1212R R C R F F C R t t f f +=-+=- 同样可求得 )21ln(121223R R C R t t t t f +=-=- 由于高低电平所占的时间相等，故O u 是方波。

其振荡周期为
)21ln(21
213R R C R t t T f +=-= 若选取适当的1R 、2R 值，使47.0)(212=+=R R R F ，则C R T f 2=，于是振荡频率为：
3.3 三角波发生器： 根据RC 积分电路输入和输出信号波形的关系可知，当RC 积分电路的输入信号为方波时，输出信号就是三角波，由此可得，利用方波信号发生器和RC 积分电路就可以组成三角波信号发生器。

三角波信号发生器的电路组成如图3-2-3所示。

图中的运算放大器1A 组成方波信号发生器，2A 组成RC 积分电路。

该电路的工作原理是：方波信号发生器输出的方波。

图中1A 等还可构成同相滞回比较器，2A 和4R 、C 等组成反相积分电路。

信号输入积分电路，在积分电路的输出端得到三角波信号。

积分电路的输出端除了输出三角波信号外，并通过电阻R 1将三角波信号反馈到滞回电压比较器的输入端，将三角波信号整
C
R T f f 2110==
7
形变换成方波信号输出。

该电路的工作波形图如图3-3-3所示。

图3-3-3
根据上图可以看出在t=0时，比较器1A 输出电压为高电平，电容两端的电压为零，即1p u 略低于Z O U u =)0(1，0)0(=C u ，则积分电路输出电压0)0()0(=-=C O u u 。

此时电容被充电，显然
于是O u 线性下降，1P u 也下降，直到1t t =时，1P u 略低于)0(11=N N u u ，即1p u 略低于零时，1O u 从Z U 突跳到Z U -，同时1P u 也跳变到更低的值（比零低的多）。

可见，在1t t =前的一瞬间，01=P u ，Z O U u =1，而从流过1R 和2R 的电流相等，则211)(R U R t u Z O =-， 故
1t t =后，由于Z O U u -=1，故电容放电，其两端电压
因
故
于是O u 线性上升，1P u 也上升。

直到2t t =时，1P u 略大于零，1O u 从Z U -突跳到Z U 。

可见，在2t t =前的一瞬间，01=P u ，Z O U u -=1，则212)(R U R t u Z O =-，
t C
R U d U C R t u Z t t Z O 40411)(-=-=⎰⎰--+-=t Z C Z C t t C R U t u dt U C R u 01414)()()(1Z O C U R R t u t u 2111)()(==)(1421t t C
R U U R R u u Z Z C O -+-=-=Z O U R R t u 2
11)(-=
8
故 在2t t =以后电路周而复始，循环不以，形成振荡。

则根据分析可以画出1O u 和O u 的波形，如图3-3-4所示。

图3-3-4
其中1O u 为方波，O u 为三角波。

O u 之所以为三角波，是由于电容充放电的时间常数相等，积分电路输出电压O u 上升和下降的幅度和时间相等，上升和下降的斜率的绝对值也相等。

显然，三角波O u 峰值为：
Z om U R R U 1
2= 下面求振荡周期。

由于212T t t =-，而当21t t t ≤≤时，有
)(1421t t C
R U U R R u Z Z O -+-= 则 Z Z Z O U R R t t C R U U R R t u 1
2124212)()(=-+-= 故 2
41124)(2R C R R t t T =-= 则可以在调整三角波电路时，应先调整1R 或2R ,使其峰值达到所需要的值，然后再调整4R 或C ，使频率f 10=能满足要求。

Z O U R R t u 2
1)(=
9
3.4 正弦波发生器：
又称文氏电桥振荡器，如图1-3-1所示，其中A 放大器由同相运放电路组成，图3-4-2，
因此， )1(1
2R R V V A d o v +==
图3-4-1 图3-4-2 F 网络由RC 串并联网络组成，由于运放的输入阻抗Ri 很大，输出阻抗Ro 很小，其对F 网络的影响可以忽略不计，从图3-4-3有
RC
j R C j R RC j R
V V F o f v ωωω++++==111
)1(3)1)(1(2C C R j R R R C j R RC j R
ωωωω-+=+++=
10 由自激振荡条件：T=AF=1有1)1(32=-+=
C C R j R R A F A v v v ωω 所以上式分母中的虚部必须为零，即 012=-C
C R ωω RC
10=⇒ω振荡频率 上式的实部为1，即 13=⋅R
R A v 3=⇒v A 起振条件
对图3-4-2同相运放， 1
21R R A v += 须满足122R R = 以上分析表明：
① 文氏电桥振荡器的振荡频率RC
10=
ω，由具有选频特性的RC 串联网络决定。

② 图中文氏电桥振荡器的起振条件为3≥v A ，即要求放大器的电压增益大于
等于3，略大于3的原因是由于电路中的各种损耗，致使幅度下降而给予补偿。

但A 比3大得多了会导致输出正弦波形变差。

图3-4-3
第四章 稳压电源
4.1 直流稳压电源设计思路
（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL 。

4.2 直流稳压电源原理
直流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图4-1
图4-1 直流稳压电源方框图
其中：
（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电 （3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2
截止。

正负半
工频交流
脉动直流
直流
负
载
周内部都有电流流过的负载电阻R L ，且方向是一致的。

电路的输出波形如图4所示。

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。

电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
22U (U 2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。

选择电容滤波电路后，直流输出电压：U o1=(1.1～1.2)U 2，直流输出电流： （I 2
是变压器副边电流的有效值。

），稳压电路可选集成三端稳压器电路。

总体原理电路见图4-4
图4-4 稳压电路原理图
4.3设计方法简介
4.3.1根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。

因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。

可调式集成稳压器，常见
t
ϖ0
π
π2π
3π
42
2U t
ϖ0
π
π2π3π
4o
u 2
2U 图4-2整流电路
图4-3 输出波形图
121
o f I I =()
2~5.12
1I
I o =
的主要有CW317、CW337、LM317、LM337。

317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V~37V ，最大输出电流m ax O I 为1.5A 。

稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。

其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。

LM317系列和LM337系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图4-5和图4-6。

图4-5 管脚 图4-6典型电路 输出电压表达式为:
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+=11125.1R RP U o 式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压REF V ，此电压加于给定电阻1R 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器1RP ，电阻1R 常取值
ΩΩ240~120，1RP 一般使用精密电位器，与其并联的电容器
C 可进一步减小输出电压的纹
波。

图中加入了二极管D ，用于防止输出端短路时10µF 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。

LM317其特性参数：
输出电压可调范围：1.2V ～37V 输出负载电流：1.5A
输入与输出工作压差ΔU=U i -U o ：3～40V 能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。

4.3.2 选择电源变压器
1）确定副边电压U 2:
根据性能指标要求：U omin =3V U omax =9V 又 ∵ U i -U omax ≥(U i -U o )min U i -U oin ≤(U i -U o )max 其中：（U i -U oin ）min =3V ，(U i -U o )max =40V
∴ 12V ≤U i ≤43V
此范围中可任选 ：U i =14V=U o1 根据 U o1=(1.1～1.2)U 2
可得变压的副边电压：V U U O 1215
.112≈=
2）确定变压器副边电流I 2
∵ I o1=I o
又副边电流I 2=(1.5～2)I O1 取I O =I Omax =800mA 则I 2=1.5＊0.8A=1.2A
3）选择变压器的功率
变压器的输出功率：Po>I 2U 2=14.4W
4.3.3 选择整流电路中的二极管
∵ 变压器的副边电压U 2=12V
∴ 桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：V
U 1722≈
桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：A I o
4.02
8
.02==
查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压U BR =50V>17V 最大整流电流I F =1A>0.4A
4.4.4 滤波电路中滤波电容的选择
滤波电容的大小可用式 求得。

1）求ΔU i :
根据稳压电路的的稳压系数的定义： 设计要求ΔU o ≤15mV ，S V ≤0.003
U o =+3V ～+9V
U i =14V
代入上式，则可求得ΔU i 2）滤波电容C
设定I o =I omax =0.8A ，t=0.01S 则可求得C 。

电路中滤波电容承受的最高电压为
V
U 1722≈，所以所选电容器的耐压应大于
17V 。

i
o U t
I C ∆=i
i o
o
V U U U U S ∆∆=
第五章 振荡电路
5.1 RC 振荡器的设计
RC 振荡器的设计，就是根据所给出的指标要求，选择电路的结构形式，计算和确定电
路中各元件的参数，使它们在所要求的频率范围内满足振荡的条件，使电路产生满足指标要求的正弦波形。

RC 振荡器的设计，可按以下几个步骤进行：
1．根据已知的指标，选择电 路形式。

2． 计算和确定电路中的元件
参数。

3． 选择运算放大器 4． 调试电路，使该电路满足
指
标要求。

设计举例：设计一个振荡频率
为800Hz 的RC （文氏电桥）正弦波
振荡器。

图5-1 RC 正弦波振荡器
设计步骤如下：
根据设计要求，选择图5-1所示电路。

1．计算和确定电路中的元件参数。

（1）根据振荡器的频率，计算RC 乘积的值。

)(1099.1800
14.321
2140s f RC -⨯=⨯⨯==
π （2）确定R 、C 的值
为了使选频网络的特性不受运算放大器输入电阻和输出电阻的影响。

按：
R i >> R >> R 0
的关系选择R 的值。

其中：R i （几百k Ω以上）为运算放大器同相端的输入电阻。

R 0
（几百Ω以下）为运算放大器的输出电阻。

因此，初选R=20k Ω，则：
uF F C 1.010995.010
201099.173
4
≈⨯=⨯⨯=-- （3）确定R 3和R f (在图1中R f =R 4+R w +r d //R 5)的值。

由振荡的振幅条件可知，要使电路起振，R f 应略大于2R 3，通常取R f =2.1R 3。

以保证电路能起振和减小波形失真。

另外，为了满足R=R 3//R f 的直流平衡条件，减小运放输入失调电流的影响。

由R f =2.1R 3和R=R 3//R f 可求出：
R 3=1.21.3R =Ω⨯=⨯⨯33105.2910201.21
.3
取标称值: R 3=30k Ω
所以:R f =2.1R 3=2.131030⨯⨯Ω=63k Ω.
为了达到最好效果, R f 与R 3的值还需通过实验调整后确定。

（4）确定稳幅电路及其元件值。

稳幅电路由R 5和两个接法相反的二极管D 1、D 2并联而成，如图1所示。

稳幅二极管D 1、D 2 应选用温度稳定性较高的硅管。

而且二极管D 1、D 2的特性必须一致，以保证输出波形的正负半周对称。

（5）R 5与R 2的确定
由于二极管的非线性会引起波形失真，因此，为了减小非线性失真，可在二极管的两端并上一个阻值与r d （r d 为二极管导通时的动态电阻）相近的电阻R 5。

（R 5一般取几千欧，在本例中取R 5=2k Ω。

）然后再经过实验调整，以达到最好效果。

R 5确定后，可按下式求出R 2。

R 2=R f -（R 5//r d ） ≈ R f -
R 5 /
2 = 63k Ω -
1k Ω = 62k Ω
为了达到最佳效果, R 2可用30k Ω电阻和50 k Ω的电位器串联（即R 2=R 4+R w ）。

（6）选择运放的型号
选择的运放，要求输入电阻高、输出电阻小，而且增益带宽积要满足：
A uo • BW >
3f o
的条件。

由于本例中的f o =800Hz ，故选用μA741集成运算放大器。

第六章 功率放大器
电子电路一般都由多级放大器组成。

多级放大器在工作过程中，一般先由小信号放大电路对输入信号进行电压放大，再由功率放大电路进行功率放大，以控制或驱动负载电路工作。

这种以功率放大为目的的电路，就是功率放大电路。

能使低频信号功率放大的放大器，即为低频功率放大器，简称功率放大器。

6.1 OTL 功率放大器
图6-1-1所示为OTL 低频功率放大器。

其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。

由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具
图6-1-1 OTL 功率放大器实验电路
有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。

T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。

I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管D ， 给T 2、T 3提供偏压。

调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，
以克服交越失真。

静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 2
1
U ，可以通过调节R W1来实现，
又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。

C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。

OTL 电路的主要性能指标
1、最大不失真输出功率P 0m
理想情况下，L
2CC
om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来得实际的
图6-1-2所示为OTL 低频功率放大器。

其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。

由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具
图6-1-2 OTL 功率放大器实验电路
有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。

T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。

I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管D ， 给T 2、T 3提供偏压。

调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，
以克服交越失真。

静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 2
1
U =，可以通过调节R W1来实现，
又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。

C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。

OTL 电路的主要性能指标
2、最大不失真输出功率P 0m
理想情况下，L
2CC
om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来得实际的
第七章系统工作原理与分析
7.1 ICL8038 芯片简介
性能特点
具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件。

7.2 ICL8038的应用
ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形。

（1）ICL8038电源电压范围宽，采用单电源供电时，V+-GND的电压范围+10-+30V；采用双电源供电时，V+-V-的电压可在±5-±15V内选取。

电源电流约15mA。

（2）振荡频率范围宽，频率稳定性好。

频率范围是0.001Hz-300kHz，频率温漂仅50ppm/℃(1ppm=10-6)。

（3）输出波形的失真小。

正弦波失真度＜5%，经过仔细调整后，失真度还可降低到0.5%。

三角波的线性度高达0.1%。

（4）矩形波占空比的调节范围很宽，D=1%-99%，由此可获得窄脉冲、宽脉冲或方波。

（5）外围电路非常简单，易于制作。

通过调节外部阻容元件值，即可改变振荡频率，产生高质量的中、低频正弦波，矩形波（或方波，窄脉冲）,三角波（或锯齿波）等函数波形，其应用领域比普通单一波形的信号发生器更为广阔。

此外8038还能实现FM调制，扫描输出
7.3 ICL8038原理简介
ICL8038采用DIP－14封装，管脚如下图所示。

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，应将第7,8两脚短接。

其工作原理如下：利用恒流源对外接电容进行充放电，产生三角波(或锯齿波)，经缓冲器I从第3脚输出，由触发器获得的方波（或锯形波），经缓冲器Ⅱ从第九脚输出。

再利用正弦波变换器将三角波变换成正弦波，从第2脚输出。

改变电容器的充放电时间，可实现三角波与锯齿波方波与矩形波的互相转换。

图7-3 ICL8038
7.4 电路分析：
由于ICL8038单片函数发生器有两种工作方式，即输出函数信号的频率调节电压可以由内部供给，也可以由外部供给。

在初始阶段我们用以下几种由内部供给偏置电压调节的接线图对芯片进行测试，观察其特性，图7-4-1为基本接法，图7-4-2和图7-4-3图可调节占空比。

图7-4-1 图7-4-2 图7-4-3
在以上应用中，由于第7脚频率调节电压偏置一定，所以函数信号的频率和占空比由RA、RB和C决定，其频率为F，周期T，t1为振荡电容充电时间，t2为放电时间。

T＝t1＋t2f＝1／T
由于三角函数信号在电容充电时，电容电压上升到比较器规定输入电压的1／3倍，分得的时间为
t1=CV/I=(C+1/3•Vcc•R A)/(1/5•Vcc)=5/3RA•C
在电容放电时，电压降到比较器输入电压的1／3时，分得的时间为
t2＝CV／I＝(C＋1/3•VCC)/(2/5•VCCRB－1/5•VCC/RA)＝(3/5•RA＊RB•C)/(2RA－RB)
f＝1／（t1＋t2）＝3／｛5RAC［1＋RB／（2RA－R）］｝
对图6-1-1中，如果RA＝RB，就可以获得占空比为50％的方波信号。

其频率f＝3／（10RAC）。

针对以上电路失真无法调节的缺点，我们改进方案，实现正弦波正负失真的可调。

见。