基于icl8038的函数信号发生器毕业设计

基于icl8038的函数信号发生器毕业设计内容摘要：

的时间就是一个振荡周期 OT 在 1t 到 2t 这段时间， Cu 的变化规律是简单 RC 电路充放电规律，其常数为 CRf ，初始值为 ZFU （ 1t 时刻），终了值为 ZU （ t→∞ ），故 CRttZZZC feUFUUu /)( 1)]([  在 2tt 时， ZC FUu  ，代入上式后可求得 )21l n(11ln 1 212 RRCRFFCRtt ff  同样可求得 )21l n(121223 RRCRtttt f  由于高低电平所占的时间相等，故 Ou 是方波。 其振荡周期为 )21ln(2 1 213 RRCRttT f  若选取适当的 1R 、 2R 值，使 )( 212  RRRF ，则 CRT f2 ，于是振荡频率为： 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 323 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 R1 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CRTf f2 110  7 形变换成方波信号输出。 该电路的工作波形图如图 333所示。 图 333 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 1pu 略低于 ZO Uu )0(1 ， 0)0( Cu ，则积分电路输出电压 0)0()0(  CO uu。 此时电容被充电，显然 于是 Ou 线性下降， 1Pu 也下降，直到 1tt 时 ， 1Pu 略低于 )0( 11 NN uu ，即 1pu 略低于零时，1Ou 从 ZU 突跳到 ZU ，同时 1Pu 也跳变到更低的值（比零低的多）。 可见，在 1tt 前的一瞬间， 01Pu ， ZO Uu 1 ，而从流过 1R 和 2R 的电流相等，则 211 )( RURtu ZO  ， 故 1tt 后，由于 ZO Uu 1 ，故电容放电，其两端电压 因 故 于是 Ou 线性上升， 1Pu 也上升。 直到 2tt 时， 1Pu 略大于零， 1Ou 从 ZU 突跳到 ZU。 可见，在 2tt 前的一瞬间， 01Pu ， ZO Uu 1 ，则 212 )( RURtu ZO  ， tCRUdUCRtu Zt tZO 4041 1)(    t ZCZC ttCRUtudtUCRu 0 1414 )()()(1ZOC URRtutu 2111 )()( )( 1421 ttCRUURRuu ZZCO ZO URRtu 211 )(  8 故 在 2tt 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 1Ou 和 Ou 的波形，如图 334 所示。 图 334 其中 1Ou 为方波 ， Ou 为三角波。 Ou 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 Ou 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 Ou 峰值为： Zom URRU 12 下面求振荡周期。 由于 212 Ttt  ，而当 21 ttt  时，有 )( 1421 ttCRUURRu ZZO  则 ZZZO URRttCRUURRtu 12124212 )()(  故 24112 4)(2 R CRRttT  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 Tf 10  能满足要求。 ZO URRtu 21)(  9 正弦波发生器 ： 又称文氏电桥振荡器，如图 131所示，其中 A放大器由同相运放电路组成， 图 342，因此 ， )1(12RRVVAdov  图 341 图 342 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 343 有 RCjRCjRRCjRVVFofv111 )1(3)1)(1( 2 CCRjRRRCjRRCjR  10 由自激振荡条件： T=AF=1 有 1)1(3 2  CCRjRRAFA vvv 所以上式分母中的虚部必须为零，即 012 CCR  RC10  振荡频率 上式的实部为 1，即 13 RRAv 3 vA起振条件 对图 342 同相运放， 121 RRAv  须满足 12 2RR  以上分析表明： ① 文氏电桥振荡器的振荡频率 RC10 ，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vA ，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 343 11 第四章 稳压电源 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。 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 41 图 41 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 D D2 导通， D D4 截止； u2 的负半周内， D D4 导通， D D2 截止。 正负半T 工 频交流 脉动直流 直 流整流滤波稳压负载 12 周内部都有电流流过的负载电阻 RL，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 (U2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： Uo1=(～ )U2，直流输出电流： （ I2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 44 图 44 稳压电路原理图 设计方法简介 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0  2 3 422Ut0  2 3 4ou22U图 42整流电路 图 43 输 出波形图 121 of II  2~ 21 IIo  13 的 主要有 CW31 CW33 LM31 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 ~37V，最大输出电流 maxOI 为。 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 45 和图 46。 图 45 管脚 图 46典型电路 输出电压表达式为 :   RRPUo 式中， 是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 REFV ，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 240~120 ， 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 10181。 F 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： ～ 37V 输出负载电流： 输入与输出工作压差Δ U=UiUo： 3～ 40V 能满足设计要求 ,故选用 LM317 组成稳压电路。 选择电源变压器 1）确定副边电压 U2: 根据性能指标要求： Uomin=3V Uomax=9V 又 ∵ UiUomax≥ (UiUo)min UiUoin≤ (UiUo)max 其中：（ UiUoin） min=3V， (UiUo)max=40V 14 ∴ 12V≤ Ui≤ 43V 此范围中可任选 ： Ui=14V=Uo1 根据 Uo1=(～ )U2 可得变压的副边电压： VUUO 12  2）确定变压器副边电流 I2 ∵ Io1=Io 又副边电流 I2=(～ 2)IO1 取 IO=IOmax=800mA 则 I2=＊ = 3）选择变压器的功率 变压器的输出功率： PoI2U2= 选择整流电路中的二极管 ∵ 变压器的副边电压 U2=12V ∴ 桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为： VU 172 2  桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为： AIo  查手册选整流二极管 IN4001，其参数为：反向击穿电压 UBR=50V17V 最大整流电流 IF=1A 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 Δ Ui: 根据稳压电路的的稳压系数的定义： 设计要求 Δ Uo≤ 15mV ， SV≤ Uo=+3V～ +9V Ui=14V 代入上式，则可求得 Δ Ui 2）滤波电容 C 设定 Io=Iomax=， t= 则可求得 C。 电路中滤波电容承受的最高电压为 VU 172 2  ，所以所选电容器的耐压应大于17V。 ioUtIC iiooVUUUUS  15 第五章 振荡电路 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。