第5章 集成信号发生器

第5章 集成信号发生器5.1 模拟集成函数发生器 5.2 直接数字频率合成技术 5.3 基于FPGA的DDS任意波形发生器

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5.1 模拟集成函数发生器5.1.1 由集成运放构成的方波和三角波发生器 5.1.2 由ICL8038构成的集成函数发生器

5.1.3 由MAX038构成的集成函数发生器

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5.1.1 由集成运放构成的方波和三角波发生器

图5-1-1 方波和 三角波发生器

第一级A1组成迟滞电压比较器，输出电压uo1为 对称的方波信号。第二级A2组成积分器，输出电压uo为三角波信号。集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 3 2014年1月16日星期四

工作原理设稳压值为UZ,则比较器输出的高 电平为+UZ,低电平为-UZ。由图可得A1同相端的电压为R1 R2 R1 R2 ( UZ ) uo u uo1 uo R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 4 2014年1月16日星期四

下门限电位为 由于此电压比较器的 u 0 , 令 u 0 则可求得电压比较器翻 转时的上门限电位为 R1 E mH UZ R2E mL R1 UZ R2

门限宽度为

Em EmH EmL2 R1 UZ R25 2014年1月16日星期四

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当t = t1时，反相积分器的输出电压为 t 1 uo (t ) ( nU Z )dt EmL R4C1 0

R1 uo (t1 ) EmH U Z R2 nU Z R1 t1 U Z R4C1 R2

当t = 0时，

方波和三角波的周期为

R1 uo (0) EmL UZ R2集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 6

2 R1 R4C1 T 2 t1 2 nR2

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方波和三角波的频率为nR2 1 f T 4R1 R4 C1

改变(R1/R2)的比值可 改变周期或频率，同时 影响三角波输出电压的 幅度，但不影响方波输 出电压的幅度； 改变n和R4C1可改变频 率，不影响输出电压 幅度。7 2014年1月16日星期四

改变UZ可改变输出电压 uo1、uo的幅度；集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院

R1 EmH UZ R2 R1 EmL UZ R2图5-1-2 方波和三 角波的输出波形集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 8 2014年1月16日星期四

5.1.2 由ICL8038构成的集成函数发生器1. ICL8038的性能特点和主要参数

ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，是一 块单片多种信号发生器IC,它能同时产生正弦 波、方波、三角波，是一种性能价格比高的多 功能波形发生器IC。 因为ICL8038信号发生器是单片IC,所以制作 和调试均较简单、方便，也较为实用、可靠， 人们常

称其为实用信号发生器。

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ICL8038具有以下主要参数和主要特点①工作频率范围：0.001Hz~500kHz。

②波形失真度：不大于0.5%。③同时有三种波形输出：正弦波、方波、三角波。 ④单电源为+10V~+30V,双电源为±5V~±15V。 ⑤足够低的频率温漂：最大值为50ppm/º C。 ⑥改变外接R、C值，可改变输出信号频率范围。

⑦外接电压可调制或控制输出信号频率和占空比。⑧使用简单，外接元件少。集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 10 2014年1月16日星期四

2. ICL8038的内部结构和引脚排列

图5-1-3 ICL8038的内部结构图

图5-1-4 ICL8038的 引脚排列图2014年1月16日星期四

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ICL8038的引脚及其功能如下：1脚SINADJ1、12脚SINADJ2:正弦波波形调整端。

通常SINADJ1开路或接直流电压，SINADJ2接电阻REXT到V-,用以改善正弦输出波形和减小失真。

调节100k 电位器RP,可以将正弦波的失真度

减小到1%。图5-1-5 正弦波失真度调节电路一集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 12 2014年1月16日星期四

当要求获得接近 0.5%失真度的正弦波 时，在6脚和11脚之间 接两个100k 电位器

RP1、RP2 。图5-1-6 正弦波失真调节电路二

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2脚：SINOUT,正 弦波输出。振幅为 Usin=0.22VS 3脚TRIOUT : 三角波 输出，幅度为0.33VS。 4脚DFADJ1 、5脚 DFADJ2 :输出信 号重复频率和占空 比调节端。图5-1-7 占空比/频率调节电路一

通常DFADJ1端接电阻RA 到V+,DFADJ2端接电阻 RB到V+,改变阻值可调节 频率与占空比。14 2014年1月16日星期四

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此电路可以独立地调节输出波形的上 升和下降部分。 调节RP1时，可控制

三角波上升部分、正弦波270º 至90º 部分、图5-1-8 占空比/频率调节电路二

方波的高电平部分。

调节RP2时，则可调节输出波形的另外一半。调节时相互有影响，需反复调节几次。集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 15 2014年1月16日星期四

输出波形频率 f

1 RP2 1.66RP1C 1 2RP1 RP2

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6脚：V+,正电源。 7脚：FMBIAS,调频频偏。 8脚：FMIN,调频电压输入端。

9脚：SQOUT,方波输出。 10脚：定时电容端。11脚：V-,负电源端或接地。 13脚、14脚：NC,空脚。集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 16 2014年1月16日星期四