《电子技术课程设计》

院系:电子信息工程学院

专业：嵌入式系统

班级：20##级 嵌入式1班

学号：
姓名：

指导教师：

20##-12-16

一、课程设计的目的

1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。

2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路知识解决电子信息方面实际问题的能力，并自行设计、自行制作和自行调试。

3、进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试、和数据处理等。

4、培养自我的创新能力。

二、课程设计任务书(包括技术指标要求)

1、主要单元电路和元器件参数计算、选择；

2、画出总体电路图；

3、安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用电路板上焊接。焊接完毕，对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏焊、虚焊的现象；

4、调试电路；

5、电路性能指标测试；

      6、提交格式上符合要求，内容完整的实际报告。

三、时间进度安排(10周~15周)

(1) 方案选择及电路工作原理；

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器 。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

基于5G8038信号发生器的工作原理：

图1是5G8038多功能函数信号发生器的原理框图。5G8038与国外的ICL8038即同类电路相一致，可互换使用。其外形引脚排列如图2所示。 它由一个恒流充放电振荡电路和一个正弦波变换器组成,恒流充放电产生方波和三角波,三角波经正弦波变换器输出正弦波。图中两个比较器21CC、组成一个参考电

压分别设置在CCV32和CCV31上的窗口比较器。两比较器的输出分别控制R-S触发器的置位端和复位端。两个恒流源21II、担任对定时电容C的充放电，而充电与放电的转换则为R-S触发器的输出通过电子开关S的通或断来进行控制。电路设计122II=，当电子开关S断开时，电路对外接电容C充电，当电子开关S接通时，电容C放电，所以在电容C上产生线性良好的三角波，经缓冲器由3脚输出。为了得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换，一个由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络将三角波转换成正弦波，由2脚输出，而用于控制开关S的信号，即R-S触发器的输出，就是

一方波，经缓冲器由9脚输出。恒流充放电振荡电路输出方波的振荡频率由下式决定：

其中HU是窗口电压比较器的上、下限门槛电压之差。对于，若取I₂=2I₁，则函数发生器产生典型的方波、三角波、正弦波。其振荡频率变为：

。若外部电路控制两恒流源的比值 ，则可得到矩形波和锯齿输出。但此时不能获得正弦波输出。

(2) 单元电路设计计算、电路图及软件仿真

图3

调节5G8038输出频率的方法有两种，一是改变电阻大小；另一种是控制电压大小。图3就是5G8038组成函数发生器典型电路之一。在该电路中，5G8038的8脚与7脚相连，其振荡频率可同下式决定：

                       

矩形波的占空比为：D=。当时，9脚输出对称的方波，3脚输出三角波，2脚输出正弦波。这时输出信号频率为：    为了保证流过4脚和5脚的电流相等，产生良好的正弦波和三角波，一般将4、 5脚短路，然后经一个共用电阻R接到正电源上，此时振荡频率为  可见，改变电阻R的大小，即可调节函数发生器的输出频率。

由图2可见，管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚6与7之间的电压）是(V_CC+V_EE/5) ，它可作为管脚8的输入电压。此外，该器件的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与9脚之间外接一电阻，其值常选用10k?左右，如图（11）所示。当电位器R_p1动端在中间位置，并且图中管脚8与7短接时，管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。电路的振荡频率f约为0.3/[C(R₁+R_P1/2)] 。调节R_P1、R_P2可使正弦波的失真达到较理想的程度。

在图（11）中，当R_P1动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若在+V_CC与-V_EE之间接一电位器，使其动端与8脚相连，改变正电源+V_CC与管脚8之间的控制电压（即调频电压），则振荡频率随之变化，因此该电路是一个频率可调的函数发生器。如果控制电压按一定规律变化，则可构成扫频式函数发生器。

用protel仿真图如下：

(3) 安装、调试并解决遇到的问题；

安装:

1、正确选择元件；2、正确分布元件；3、交流输入电源增加电源滤波器；4、施加屏蔽措施；5、用合理的接地方式；总体布局整齐合理，外形美观大方。在第一次焊接电路的印象很深刻，刚开始都焊的时候，焊锡块比较大，不牢固，但在焊接过程中不断总结，最后终于克服困难，电路板做的还算可以。

调试：

在开始的时候，觉得电路正确可是就是不输出波形，为什么？

是不是，元器件烧坏了？还是那个地方仍有虚焊，漏焊的地方？还是，元器件的摆放位置有错误？还是原来的电路连接有问题？

解决：

经过一系列的测试，逐步排除虚焊漏焊的问题，发现前一部分5G8038的11引脚连接+12伏电压前面能输出三种波形，可是后面LM318依然不输出波形。经过仔细检查，是后面芯片坏了。换个新的LM318后，好了。

(4) 电路性能指标测试；

     正玄波

三角波

 方波

电路设计：

(1)8038原理,  LM318原理，性能\特点及引脚

1.8038工作原理：

由手册和有关资料可看出，8038由恒流源I1、I2，电压比较器C1、C2和触发器等组成。其内部原理电路框图和外部引脚排列分别如图1和图2所示。

在图1中，电压比较器C1、C2的门限电压分别为2VR/3和VR/3（ 其中VR=VCC+VEE），电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，且I2必须大于I1。当触发器的Q端输出为低电平时，它控制开关S使电流源I2断开。而电流源I1则向外接电容C充电，使电容两端电压vC随时间线性上升，当vC上升到vC=2VR/3 时，比较器C1输出发生跳变，使触发器输出Q端由低电平变为高电平，控制开关S使电流源I2接通。由于I2>I1 ，因此电容C放电，vC随时间线性下降。当vC下降到vC≤VR/3 时，比较器C2输出发生跳变，使触发器输出端Q又由高电平变为低电平，I2再次断开，I1再次向C充电，vC又随时间线性上升。如此周而复始，产生振荡。若I2=2I1 ，vC上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚3。而触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。当I1<I2<2I1 时，vC的上升时间与下降时间不相等，管脚3输出锯齿波。因此，8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波等四种不同的波形。

2．8038的典型应用

由图2可见，管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚6与7之间的电压）是(VCC+VEE/5) ，它可作为管脚8的输入电压。此外，该器件的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与9脚之间外接一电阻，其值常选用10kW左右，如图所示。当电位器Rp1动端在中间位置，并且图中管脚8与7短接时，管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。电路的振荡频率f约为0.3/[C(R1+RP1/2)] 。调节RP1、RP2可使正弦波的失真达到较理想的程度。

（2）振动频率及参数计算、电路调试

参数计算：为了使振荡信号获得最佳的特性，流过5G8038集成电路的4脚和5脚的电流不能过大或过小。若电流过大，会使三角波的线性变坏，从而会导致正弦波失真度增大；若过小则电容的漏电流影响变大。最佳的电流为1μA～1MA.电阻R满足下列关系：            。

         若选择，则电阻R最佳的变化范围为1.2KΩ～1200KΩ。因为，取=4700PF，当时，，取。现选择一电位器与相串联，取=56KΩ。当电位器最大时，振荡频率。可见不满足设计任务书最低要求。为此要再增加一组电容。

取=0.15uF.当调节时，。所以当转换开关K接入不同电容时，调节电位器，输出振荡频率分别为17Hz～666Hz和555Hz～21KHz。

    为了提高带负载能力，可使三角波、正弦波信号经由LM318高速运算放大器放大后输出。调节、，可调节信号输出幅度。图中电位器采用精密多圈电位器。

七 收获和体会

这次的数字电子课程设计，我们有5周的时间去学习、设计、焊接电路。焊接电路、找出问题、解决问题，让我们在时间中合理运用理论知识，用理论联系实际的思路思考问题，提高了独立思考为题和解决问题的能力。在第一次焊接电路的印象很深刻，刚开始都焊的时候，焊锡块比较大，不牢固，但在焊接过程中不断总结，最后终于克服困难，电路板做的还算可以。

总结本次设计虽有小部分误差，但基本上达到大致要求，在总结后，我们发现这些误差可以修正的。处理方法如下：

通过改变外接电容的大小可以改变频率的输出范围。通过增大电位器R的阻值可以增大输出信号的幅度。

在设计过程中，应用的知识有电路基础，模拟电子，数字电子，PROTEL99SE等，就像一个总回顾，让我们从中复习了以前学过的知识，并且拓展了专业视野。

第二篇：多功能信号发生器课程设计报告

铜陵学院

课 程 设 计 报 告

课程名称： 模拟电路课程设计    

设计名称：  多功能信号发生器    

姓    名：                       

学    号:                    

班    级：                             

成    绩：                                

指导教师：                             

起止日期：                          

 

铜陵学院课程设计任务书

一、设计方案及需求。

1.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ICL8038的工作原理和应用，了解8038内部组成原理。用模拟器件模拟电路。
（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。
2.设计技术指标与要求
（1）、基本要求：

A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；
B、输出信号的频率要求可调；
C、拟定测试方案和设计步骤；
D、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；
E、测量输出信号的幅度和频率；
F、写出设计性报告。
（2）、扩展要求：

输出信号的幅度和频率要求连续可调，幅度范围为0-5V，频率范围100Hz-10KHz。
（3）、技术指标
频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-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1uS。
3.设计提示
（1）、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。
（2）、用单片集成芯片ICL8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。

二、实际电路设计

（1）、方案分析

     函数发生器（ICL8038电路）是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路。通过调节外部电路参数还可以产生占空间比可调的矩形波和锯齿波。因此，可以使用8038器件或其电路原理设计电路，模拟出设计要求的多向可调简易函数信号电路。

本次设计采用Multisim软件支持，从而模拟出实物电路，并测试信号输出，对各级参数调节，以达到理想结果。

由于Multisim软件数据库中未包含ICL8038元件，故采取分析8038电路原理，设计需求电路。

（2）、主要电路（ICL8038）分析

图2-1-1 显示的是8038的电路原理图。

缓冲电路Ⅰ是电压跟随器，缓冲电路Ⅱ是反相器，用于隔离波形发生电路和负载，以提高负载能力；电压比较器Ⅰ和电压比较器Ⅱ的阀值电压分别为2/3 VCC和1/3VCC，它们的输入电压为电容C 两端的电压uc，它们的输出电压分别控制RS 触发器的置位

端和复位端；为得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换，内设一个

图2-1-1 ICL8038原理框图

由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络（正弦波变换器），以得到低失真的正弦信号输出；RS 触发器的状态输出端用来控制电子模拟开关S，以实现对电容的充放电功能；

通过分析可知，改变电容充放电电流，可以输出占空比可调的矩形波和锯齿波。

下图是市场上销售的TCL8038件

图2-1-2 ICL8038实物管脚图

 根据电路原理，可设计出以下可以实现课程设计要求的电路原理图：

图2-1-3 由ICL8038组成的可调电路图

在图2-1-3 所示电路中，u2、u3和u9分别输出三角波或锯齿波、正弦波、方波或矩形波电压。调节电位器RP1可以改变方波的占空比、锯齿波的上升时间和下降时间；调节电位器RP2可以改变输出信号的频率；调节电位器RP3和RP4可以调节正弦波的失真度，两者要反。

此外调节电容或其他参数，皆可以改变输出信号。

（3）、电路实现

下图为ICL8038最常见的两种基本接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻Rl至+Vcc。在图（1）所示电路中，Ra和Rb可分别独立调整。在图（2）所示电路中，通过改变电位器Rw滑动端的位置来调整Ra和Rb的数值。当Ra=Rb时，各输出端的波形如图（3）所示，矩形波的占空比为50%，因而为方波。当Ra=/Rb时，矩形波不再为方波，管脚2也就不是正弦波了，图（4）所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。

                     (1)    

                      (2)

                       (3)

                      (4)

(4) 、参数计算

根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推出占空比的表达式为T1/T2=2RA-RB/2RA

电流源对电容充电，充电电流为Is1=I

电容C放电电流为Is2-Is2=I

三.体会

为期一周的模电实习结束了，我的课题——多功能信号发生器也已经做出来了。以前感觉这样的东西不会很麻烦，只要找到资料就会很简单，而且现在还可以借助网络。但是当我真正操作起来才发现还有好多的问题。比如在三角波、方波转换成正弦波时，我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地设计电路，然后翻阅了大量书籍，上网查资料，最后终于在书中查到了有关章节，并参考，最后在大家共同的努力下终于设计出了三角波、方波转换成正弦波的电路图。

    这次的实习还让我体会到了理论与实际相结合的重要性，如果你只注重理论学习而不去锻炼自己的实践经验，你是永远不能把事情做好的。从理论中得出结论，用实践中锻炼自己，这才是最重要的。同时这次的实习还让让我学到了许多书本上没有的知识，是我的视野更加的开阔，还提升了我独立思考的能力。还有就是让我熟练地对Protel99等软件的运用。总之，这次的课程设计实习我学会了很多，也得到了很多。

四、报告参考资料：

1.童诗白 华成英《模拟电子技术基础》（第四版）高等教育出版社；

2.邱关源《电路》（第5版）高等教育出版

3.彭介华《模拟电子电路学习和实验指导》中央广播电视大学出版社。

4.姚福安《电子电路设计与实践》华东科技出版社

5．谢沅清，解月珍《电子电路基础》人民邮电出版社