模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、模擬電子課程設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器 電氣與信息工程系電子信息工程技術(shù) 班 級： 電信 0801 班 設(shè) 計(jì) 人： 學(xué) 號： 08400230157 指導(dǎo)老師： 同組成員： 時(shí) 間: 2010年12月 前 言目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體工藝技術(shù)已進(jìn)入了前所未有的快速發(fā)展時(shí)期。尤其是高度集成芯片作為一個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用，發(fā)展更是迅速，已成為新一代電子設(shè)備不可缺少的核心部件，其實(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用也是非常普遍 。在智能化儀器儀表中，而高度集成芯片以其高性能、高速度、功耗低、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選器件。本課題我們組設(shè)計(jì)的是簡易低頻信號發(fā)生器，就用到了集成芯片icl80

2、38，能自動(dòng)產(chǎn)生四種信號，它們就是方波、鋸齒波、三角波、正弦波，有著很多的優(yōu)點(diǎn)。在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)分析、材料試驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號發(fā)生器。而在我們?nèi)粘Ｉ钪校约耙恍┛茖W(xué)研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波信號是常用的基本測試信號。譬如在示波器、電視機(jī)等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。函數(shù)發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 但市場上能看到的電子儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實(shí)際應(yīng)用的需求。

3、加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種高精度、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等多功能函數(shù)發(fā)生器成為可能。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們在制作時(shí)候，遇到了不少問題，例如，pcb板老是出問題，不是布線很困難，出飛線，就是在印制時(shí)，經(jīng)常斷線，還有就是調(diào)試，這也是我們本次課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之重，經(jīng)過多次的調(diào)試，才得以完成。所以，經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，不僅鞏固了我們這學(xué)期所學(xué)的知識：protel99，pcb的制作，而且使我的設(shè)計(jì)能力及調(diào)試能力都有所提高。在這次的課程設(shè)計(jì)中，非常感謝老師及同學(xué)給我的幫助，得到你們的幫助，我才能如此成功，謝謝！由于時(shí)間倉促及我的水平有限，文檔內(nèi)容難免有錯(cuò)，敬請老師提出批

4、評并指正。 設(shè)計(jì)者 2009年12月目錄 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 設(shè)計(jì)目的11.3 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)1第2章 簡易函數(shù)發(fā)生器2 2.1 簡易函數(shù)發(fā)生器的基本介紹22.2 簡易函數(shù)發(fā)生器的主要功能2 2.3 簡易函數(shù)發(fā)生器的簡單的應(yīng)用2第3章 提出、分析、確認(rèn)方案及其論證33.1 方案一33.2 方案二33.3 方案三43.4 方案四4第4章 理論分析與設(shè)計(jì)方案的建立54.1 icl8038的工作原理54.2 icl8038組成函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用7第5章 電路設(shè)計(jì)說明85.1 硬件電路設(shè)計(jì)原理圖85.2 電路參數(shù)的選擇95.3 硬件電路pcb圖105.4 原理的說明10第6

5、章 電路的eda實(shí)現(xiàn)及其仿真分析11第7章 電路的調(diào)試與檢測137.1 調(diào)試前的檢查（靜態(tài)）137.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試147.3 調(diào)試中注意的事項(xiàng)16第8章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其分析17第9章 元 件 清 單18第10章 方案的評價(jià)與改進(jìn)18第11章 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)19附錄 一 部分符號系統(tǒng)21附錄 二 pcb板的制作21附錄 三 焊接技術(shù)22參考文獻(xiàn)23 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1、進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較，并選定設(shè)計(jì)方案；2、完成電路的設(shè)計(jì)和主要元器件說明；3、完成硬件原理圖設(shè)計(jì)和pcb圖設(shè)計(jì)；4、安裝各單元電路,要求布線整齊,美觀。1.2 設(shè)計(jì)目的1、掌握信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法和測試技術(shù)。2、了解單

6、片函數(shù)發(fā)生器ic8038的工作原理和應(yīng)用。3、學(xué)會(huì)安裝和調(diào)試分立元件與集成電路組成的多級電子電路小系統(tǒng)。1.3 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)1、設(shè)計(jì)要求a、電路能輸出正弦波、方波和三角波等三種波形；b、輸出信號的頻率要求可調(diào)；c、擬定測試方案和設(shè)計(jì)步驟；d、根據(jù)性能指標(biāo)，計(jì)算元件參數(shù)，選好元件，設(shè)計(jì)電路并畫出電路圖；e、在面包板上或萬能板上安裝電路；f、測量輸出信號的幅度和頻率；h、寫出設(shè)計(jì)性報(bào)告。擴(kuò)展要求：輸出信號的幅度和頻率要求連續(xù)可調(diào)，幅度范圍為0-5v，頻率范圍100hz-10khz。2、技術(shù)指標(biāo)頻率范圍：100hz-1khz，1khz-10khz；輸出電壓：方波vp-p24v，三角波vp-p=

7、6v，正弦波vp-p=1v；方波tr小于30us。第2章 簡易函數(shù)發(fā)生器2.1 簡易函數(shù)發(fā)生的基本介紹 簡易函數(shù)信號發(fā)生器，也叫函數(shù)發(fā)生器，它能輸出方波、鋸齒波、三角波及正弦波四種波形，由雙電源或單電源供電。它由觸發(fā)器、比較器、積分器、反向器等基本電路組成的，通過調(diào)節(jié)電容或者電阻能夠改變波形的頻率和幅值。在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成各種信號波形發(fā)生器。用集成電路實(shí)現(xiàn)的信號波形發(fā)生器與其它信號波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，都有了很大的提高。

8、2.2 簡易函數(shù)發(fā)生器的主要功能函數(shù)信號發(fā)生器是一種常用的信號源，這個(gè)多功能信號發(fā)生器具有以下一些主要功能：（1）它具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波及鋸齒波四種周期性波形的功能。（2）它具有快速、方便地能調(diào)節(jié)所產(chǎn)生信號的頻率和幅度。（3）它一般具有能顯示所產(chǎn)生信號的頻率和幅度。2.3 簡易函數(shù)發(fā)生器的簡單應(yīng)用簡易函數(shù)發(fā)生器廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。目前使用的信號發(fā)生器大部分是利用分立元件組成的體積大，可靠性差，準(zhǔn)確度低。該設(shè)計(jì)使用的是以icl8038集成塊為核心器件構(gòu)成的發(fā)生器，icl8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.00

9、1hz30khz的低失真正弦波、三角波、矩形波等多種波形。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號輸入端，所以可以用來對低頻信號進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。還有即使在日常維修中，函數(shù)信號發(fā)生器也是不可缺少的工具。本設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波、三角波、方波，且輸出頻率在100hz1khz或1khz10khz范圍之中連續(xù)可調(diào), 輸出電壓幅度在05v連續(xù)可調(diào)?？傊瘮?shù)信號發(fā)生器在人類中有著廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展具有不可估量的價(jià)值意義。第3章 提出、分析、確認(rèn)方案及其論證函數(shù)發(fā)生器能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波

10、等電壓波形，其電路中使用的器件可以是分立器件（如低頻信號函數(shù)發(fā)生器s101全部采用晶體管），也可以是集成電路（如單片集成電路函數(shù)發(fā)生器icl8038），所以可確定多種多樣的方案。下面是我組成員共同探討的幾個(gè)構(gòu)造函數(shù)發(fā)生器的優(yōu)選方案。3.1 方案一氏電橋產(chǎn)生正弦振此方案可先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變成方波，再由積分電路將方波變成三角波；由文蕩，然后通過比較器得到方波，方波積分可得三角波。文 氏電 橋正弦波比較器積分器方波三角波這一方案為一開環(huán)電路，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)生的正弦波和方波的波形失真較小。但是對于三角波的產(chǎn)生則有一定的麻煩，因?yàn)轭}目要求有10倍的頻率覆蓋系數(shù)，然而對于積分器的輸入輸

11、出關(guān)系為：顯然對于10倍的頻率變化會(huì)有積分時(shí)間dt的10倍變化從而導(dǎo)致輸出電壓振幅的10倍變化。而這是電路所不希望的。幅度穩(wěn)定性難以達(dá)到要求。而且通過仿真實(shí)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)積分器極易產(chǎn)生失調(diào)。3.2 方案二也可先產(chǎn)生三角波-方波，再將三角波變成正弦波。如下框圖所示。 由積分器和比較器同時(shí)產(chǎn)生三角波和方波。其中比較器起電子開關(guān)的作用，將恒定的正、負(fù)極性的積分器比較器反 饋方波三角波電位交替地反饋積分器去積分而得到三角波。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：a、線性良好、穩(wěn)定性好；b、頻率易調(diào)，在幾個(gè)數(shù)量級的頻帶范圍內(nèi)，可以方便地連續(xù)地改變頻率，而且頻率改變時(shí)，幅度恒定不變；c、不存在如文氏電橋那樣的過渡過程，接通電源后會(huì)立

12、即產(chǎn)生穩(wěn)定的波形；d、三角波和方波在半周期內(nèi)是時(shí)間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。3.3 方案三 用單片集成芯片ic8038實(shí)現(xiàn)，此方案要求幅度和頻率都可調(diào)，可由數(shù)字電位器加程控放大器實(shí)現(xiàn)。它是一種多用途的波形發(fā)生器，可以用來產(chǎn)生正弦波，方波，三角波和鋸齒波，其震蕩頻率可以通過外加電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，又稱壓控集成信號發(fā)生器。利用8038芯片的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯如下：a、集成度比較高，工作可靠性高，速度快，功耗低，輸出穩(wěn)定。b、構(gòu)成的電路簡單，所用的元件少，布線容易。c、函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩器和fsk調(diào)制器。d、具有在溫度發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm；正弦

13、波輸出具有低于1的失真度；三角波輸出具有01高線性度。e、具有0001hz1mhz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬，298之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍，從ttl電平至28v；易于使用，只需要很少的外部條件。3.4 方案四用單片機(jī)和a/d轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，編寫相應(yīng)的程序即可實(shí)現(xiàn)。如采用一片at89s51單片機(jī)和dac0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成的智能數(shù)字式低頻信號發(fā)生器。按用戶的需要，選擇運(yùn)行不同的程序，將會(huì)得到不同的波形信號。再在 dac0832 輸出端加上一些電壓變換電路以及放大整形電路，就完成了一個(gè)頻率可調(diào)的多功能信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)。我們對幾個(gè)方案的認(rèn)真比較，我們可以發(fā)現(xiàn)對于我們現(xiàn)在來說方案三為最優(yōu)方案

14、，其設(shè)計(jì)方法簡單，元器件較少，而且能同時(shí)產(chǎn)生幾種波形，可以較好地減少波形失真；方案一的設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件多，而且波形是分段產(chǎn)生的這樣就容易引起波形失真，但是其設(shè)計(jì)方法清晰，元器件便宜，有一定的可取性；方案二的設(shè)計(jì)介于兩種設(shè)計(jì)方案之間，其設(shè)計(jì)電路比方案一簡單比方案三復(fù)雜，元器件比方案一少比方案二多，電路引起的波形失真也介于兩個(gè)方案之間；而方案四我們很明顯地看出來有著其它方案不具備的優(yōu)點(diǎn)，但這需要我們自己編寫相應(yīng)的程序，就要求我們的eda技術(shù)基礎(chǔ)達(dá)到一定的水平，而且我們對單片機(jī)了解極小，帶來了一定的困難，因此我們沒有采取這種方案。我們考慮到實(shí)驗(yàn)電路的簡單、穩(wěn)定性好和性能優(yōu)越，于此本實(shí)驗(yàn)中我們

15、用單片集成芯片ic8038為主要器材實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)過程。第4章 理論分析與設(shè)計(jì)方案的建立4.1 ic 8038的工作原理 采用8038集成電路，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外觀圖如下面圖一和圖二所示：圖3-1 icl8038內(nèi)部原理電路框圖圖3-2 8038管腳圖管腳說明：1. 正弦波線性調(diào)節(jié)；2. 正弦波輸出；3. 三角波輸出；4. 恒流源調(diào)節(jié)；5. 恒流源調(diào)節(jié)；6. 正電源；7. 調(diào)頻偏置電壓；8. 調(diào)頻控制輸入端；9. 方波輸出（集電極開路輸出）；10. 外接電容；11. 負(fù)電源或接地；12.正弦波線性調(diào)節(jié)；13、14. 空腳。在圖一中，由手冊和有關(guān)資料可看出，ic8038由恒流源i1、i2，電壓比較

16、器c1、c2和觸發(fā)器等組成。電壓比較器c1、c2的門限電壓分別為2vr/3和vr/3（ 其中vr=vcc+vee），電流源i1和i2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且i2必須大于i1。當(dāng)觸發(fā)器的q端輸出為低電平時(shí)，它控制開關(guān)s使電流源i2斷開。而電流源i1則向外接電容c充電，使電容兩端電壓vc隨時(shí)間線性上升，當(dāng)vc上升到vc=2vr/3 時(shí)，比較器c1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出q端由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān)s使電流源i2接通。由于i2i1 ，因此電容c放電，vc隨時(shí)間線性下降。當(dāng)vc下降到vcvr/3 時(shí)，比較器c2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，i2再次斷開，i1再次向c充電

17、，vc又隨時(shí)間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若i2=2i1 ，vc上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波，經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。當(dāng)i1i22i1 時(shí)，vc的上升時(shí)間與下降時(shí)間不相等，管腳3輸出鋸齒波。因此，8038能輸出方波、三角波、正弦波和鋸齒波等四種不同的波形。4.2 icl8038組成函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用由圖3-2可見，管腳8為調(diào)頻電壓控制輸入端，管腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，其值（指管腳6與7之間的電壓）是(vcc+vee/5) ，它可作為管腳8的輸入電壓。此外，該器件的方波輸出端為集電極開路形式，一般需在正電源與9腳之間

18、外接一電阻，其值常選用10kw左右，如圖3-3所示。當(dāng)電位器rp1動(dòng)端在中間位置，并且圖中管腳8與7短接時(shí)，管腳9、3和2的輸出分別為方波、三角波和正弦波。電路的振蕩頻率f約為0.3/c(r1+rp1/2) 。調(diào)節(jié)rp1、rp2可使正弦波的失真達(dá)到較理想的程度。在圖3-3中，當(dāng)rp1動(dòng)端在中間位置，斷開管腳8與7之間的連線，若在+vcc與-vee之間接一電位器，使其動(dòng)端與8腳相連，改變正電源+vcc與管腳8之間的控制電壓（即調(diào)頻電壓），則振蕩頻率隨之變化，因此該電路是一個(gè)頻率可調(diào)的函數(shù)發(fā)生器。如果控制電壓按一定規(guī)律變化，則可構(gòu)成掃頻式函數(shù)發(fā)生器。 電路圖:第5章 電路設(shè)計(jì)說明5.1 電路設(shè)計(jì)圖

19、由以上理論分析及技術(shù)指標(biāo)可設(shè)計(jì)icl8038組成的函數(shù)發(fā)生器電路實(shí)驗(yàn)圖如下圖4-1所示： 圖4-1 函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)電路圖5.2 電路參數(shù)的選擇圖4-1 函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)電路圖各元件參數(shù)選擇原則如下：c1：c1為濾波電容，其取值視8腳的波形而定，主要用來消除8腳的的寄生交流電壓，若含高次諧波成分較多，則c1一般為幾十皮法至0.1uf。在這里我們選用0.1uf。c2 、ra、ra、rp2：電阻ra和rb及電容c2構(gòu)成調(diào)頻回路。因?yàn)檩敵鲱l率為100hz-1khz,1khz-10khz,所以取c2=4700pf，rp2=1 k，ra=rb=4.7k。rl：方波輸出端為集電極開路形式，一般在正電源與9腳之

20、間接一電阻，其值通常取rl=15k。rp1及r1：電阻r1及電位器rp1用來確定8腳的直流電位v8，通常取v82/3vcc。這里取r1=20k， rp1=10k。rp3及rp4：rp3及rp4用來用來改善正弦波的正負(fù)向失真及調(diào)節(jié)正弦波及三角波的幅度。這里取rp3=rp4=100k。5.3 電路pcb圖生成pcb圖如下：圖 4-2函數(shù)發(fā)生器pcb圖5.4 原理說明由圖4-1和圖4-2及8038的原理結(jié)構(gòu)可以知道，通過改變電容可以調(diào)節(jié)整個(gè)波形的頻率范圍，這是粗調(diào)，相對而言，調(diào)節(jié)r1可是達(dá)到某個(gè)頻率，這是細(xì)調(diào)。7腳和8腳短節(jié)可以使頻率調(diào)節(jié)電壓偏置一定，所以函數(shù)信號的頻率和占空比由ra、rb和c2決定

21、，其頻率為f，周期t，t1為振蕩電容充電時(shí)間，t2為放電時(shí)間。其中tt1t2，f1t，由于三角函數(shù)信號在電容充電時(shí)，電容電壓上升到比較器規(guī)定輸入電壓的13倍，分得的時(shí)間為t1=(c2+1/3vccr a)/(1/5vcc)=5/3rac2 在電容放電時(shí)，電壓降到比較器輸入電壓的13時(shí)，分得的時(shí)間為t2（c213vcc）（25vccrb1 5vcc ra）5rac21rb （2rarb） 3；而f1 （t1t2）3 5rac21rb （2rarb） 如果rarb，就可以獲得占空比為50的方波信號。其頻率f3 （10rac2）。按照設(shè)計(jì)要求，方波vp-p24v，三角波vp-p=6v，正弦波vp-p

22、=1v，在8038的2、3、9腳后面接調(diào)幅電路。第6章 電路的eda實(shí)現(xiàn)及其仿真分析在這里我們主要對此實(shí)驗(yàn)的輸出瞬時(shí)進(jìn)行了分析，通過在1k10k的范圍內(nèi)對電位器rp1的調(diào)節(jié)，我們可以得到頻率覆蓋1k10khz的各輸出波形。兩個(gè)邊界頻率的瞬態(tài)分析結(jié)果見以下諸圖：10khz三角波0db 20db 30db輸出圖（protel 99 se sim99仿真）10khz方波0db 20db 30db輸出圖（protel 99 se sim99仿真）10khz正弦波0db 20db 30db輸出圖（protel 99 se sim99仿真）1khz三角波0db 20db 30db輸出圖（protel 99

23、 se sim99仿真）1khz方波0db 20db 30db輸出圖（protel 99 se sim99仿真）1khz正弦波0db 20db 30db輸出圖（protel 99 se sim99仿真）第7章 電路的調(diào)試與檢測7.1 調(diào)試前的檢查電子電路的調(diào)試通常有以下兩種調(diào)試電路的方法：第一種方法是采用邊安裝邊調(diào)試的方法。把一個(gè)總電路按框圖上的功能分成若干單元電路分別進(jìn)行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。對于新設(shè)計(jì)的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。該方法適于課程設(shè)計(jì)中采用。第二種方法是整個(gè)電路安裝完畢，實(shí)行一次性調(diào)試。這種方法

24、適于定型產(chǎn)品。調(diào)試時(shí)應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準(zhǔn)確記錄電路各部分的測試數(shù)據(jù)和波形，以便于分析和運(yùn)行時(shí)參考。電子電路一般檢查與調(diào)試步驟：7.1.1 通電前檢查電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯(cuò)。7.1.2 通電檢查接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。7.1.3 單元電路調(diào)試在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指標(biāo)和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造

25、條件。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，通過調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試要求。電子安裝完畢應(yīng)仔細(xì)檢查：（1） 連線是否正確a.按照電路圖檢查安裝的線路 這種方法的特點(diǎn)是根據(jù)電路圖連線，按一定順序安裝好的線路，這樣比較容易查出哪里有錯(cuò)誤。b.按照實(shí)際線路來對照原理圖電路進(jìn)行查線這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。為了防止出錯(cuò)，對于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬用表“歐姆1”擋，或數(shù)字萬用表“歐姆擋”的蜂鳴器來測量，可直接測量元

26、、器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。（2） 元器件的安裝情況 檢查元器件引腳之間有無短路和接觸不良，尤其是電源和地腳，發(fā)光二極管“+”、“-”極不要接反。（3）通電觀察 把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路。觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無元件發(fā)熱，甚至冒煙有異味電源是否有短路現(xiàn)象等；如有此現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電源，待排除故障后才能通電。（4）靜態(tài)調(diào)試當(dāng)連好電路板的線路時(shí)，先不要急著通電，而因該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測：a、對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個(gè)接口是否接通，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時(shí)改好電路連線。b、對照原理圖，檢查各元件是否接正確。 交流和直流并存是電子電路工作的一個(gè)

27、重要組成部分。一般情況下，直流為交流服務(wù)，直流是電路工作的基礎(chǔ)。因此，電子電路的調(diào)試有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試之分。靜態(tài)調(diào)試過程：例如，通過靜態(tài)測試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字電路和各輸入端和輸出端的高低電平值及邏輯關(guān)系等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時(shí)調(diào)整電路參數(shù)，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求（5）動(dòng)態(tài)調(diào)試調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當(dāng)頻率和幅值的信號，并循著信號流向來檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形，參數(shù)和性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)采取各種方法來排除。通過調(diào)試，最后檢查功能塊和整機(jī)的各種指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要再進(jìn)一步對電路參數(shù)提出合理的修正。7.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試1、頻率范圍的測試接通電源，用示波

28、器對電路實(shí)物進(jìn)行測試。將示波器輸入端接入信號，調(diào)節(jié)電位器rp1,測得其頻率范圍為：300 hz3.6khz 。2、方波的測試將示波器輸入端接9腳，可得到方波的輸出波形，其輸出電壓vp-p=20.1v。輸出波形如圖5-1 所示： 圖5-13、三角波的測試將示波器輸入端接3腳，可得到三角波輸出波形，由于三角波的幅度可調(diào)，可得到三角波的vpp為：7.5v 。輸出波形如圖5-2所示： 圖5-24、正弦波的測試將示波器輸入端接2腳，可得到正弦波輸出波形，由于正弦波的幅度可調(diào)，所以調(diào)節(jié)可得到正弦波的vpp為：5.0v 。輸出波形如圖5-3所示： 圖5-37.3 調(diào)試中注意的事項(xiàng)為了保證效果，必須減小測量誤

29、差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)： （1）正確使用測量儀器的接地端（2）測量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗。因?yàn)椋魷y量儀器輸入阻抗小，則在測量時(shí)會(huì)引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。（3）儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。要正確選擇測量點(diǎn)。（4）用同一臺測量儀進(jìn)行測量進(jìn)，測量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。（5）調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測量，還要于記錄。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件，觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問題，完善設(shè)計(jì)方案。（6）調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故

30、障解決不了的問題就拆掉線路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問題。我們應(yīng)該認(rèn)真檢查.調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度受測量正確與否和測量精度的影響。第8章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其分析在檢測實(shí)驗(yàn)成品的性能過程中 ，我們考慮到某些頻率段的失真度比較大。故只用兩個(gè)主要的頻率段進(jìn)行測量和分析，在此，請讀者諒解！在示波器中，其中的波形幅值分兩種檔位：10和1。 數(shù)據(jù)波形頻段選擇c2=4700pf(f=1k10khz)c2=0.01f(f=1001khz)檔位 10 1三角 波f（頻率）4000hz701.8 hzvp-p7.8v800mvvmax4.24v440mvvmin-3.60v-360mv占空比50%4

31、9.1%方波f（頻率）4008 hz699.3 hzvp-p16.8v1.68vvmax9.4v811mvvmin-7.4v-718mv占空比49.7%50%正弦波f （頻率）4000 hz701.8 hzvp-p5v540mvvmax2.44v286mvvmin-2.56v-168v占空比48.8%43.5%在數(shù)據(jù)的測試當(dāng)中，我們可以看出正弦波的失真度比較大，在測頻率1100hz時(shí)，整個(gè)電路所測出的波形都有很大的失真，故不測出其結(jié)果。把此數(shù)據(jù)與上面仿真結(jié)果得到我們的電路還存在很多問題，分析其中原因正如在直流穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)報(bào)告中也存在同樣的問題第9章 元 件 清 單本設(shè)計(jì)所需主要元件和器材如下：

32、鑷子、尖嘴鉗、斜口鉗、數(shù)字萬用表、各一個(gè)fecl3 若干電 容 ： 0.1uf 1個(gè) 4700uf 1個(gè)電 阻 ： 20k 1個(gè) 10k 1個(gè) 4.7k 2個(gè) 15k 1個(gè) 精密電位器/滑動(dòng)變阻器 ： 10k 4個(gè) 集 成 芯 片 ： icl 8038 1個(gè) 第10章 方案的評價(jià) 本課題設(shè)計(jì)的函數(shù)信號發(fā)生器在低頻范圍里性能好，高頻則有缺陷，并且體積較大，價(jià)格較高，假如利用方案四則可彌補(bǔ)方案三的一些小小的不足，方案四的優(yōu)點(diǎn)是：體積小，價(jià)格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。還有在性能上工作穩(wěn)定可靠、速度快、抗干擾非常強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。我們這個(gè)方案用到的icl8038集成芯片，在現(xiàn)代社會(huì)中普遍使用，它有著分

33、立元件組成的電路所不具有的優(yōu)勢，例如分立元件組成的電路一般都是由電阻電容組成，這樣抗干擾能力弱，元件多而不靈活，假如用分立元件去制軍事用品就遠(yuǎn)比用集成芯片要差。其實(shí)道理也是如此的，我們組用icl8038正考慮到了這點(diǎn)，這樣一來，當(dāng)我們完成實(shí)物后再去測試時(shí)，就帶給了一個(gè)很好的方便，這就是在示波器上顯示的波形是很清晰，失真度小，一般不要人去仔細(xì)而耐心地調(diào)出好的波形。根據(jù)我看過其他同學(xué)所做的設(shè)計(jì)電路，做同一個(gè)設(shè)計(jì)，有一部分同學(xué)做的是用分立元件加運(yùn)放構(gòu)成的，他們在測試信號波形以及pcb板圖的制作很不是那么像我們這樣的方便。第11章 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)，讓我們對icl8038的工作原理有了較

34、深的理解，掌握了icl8038的引腳功能、內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用icl8038制作出來的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡單，頻率和幅度便于調(diào)節(jié)。它可可輸出正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號質(zhì)量好，失真度小。系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)間里，使我慢慢地學(xué)到了不少專業(yè)知識。主要有以下幾個(gè)方面：首先通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我的理論聯(lián)系實(shí)際能力、設(shè)計(jì)電路的能力、實(shí)際操作能力以及正確的處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，檢查和排除故障的能力都有了大大的提高，并且不僅鞏固了自己在課堂上學(xué)的理論知識，而且還學(xué)到許多課外本專業(yè)的知識，起到了雙重效果。其次通過這次課程設(shè)計(jì)，使我切

35、實(shí)知道了怎樣畫好pcb板圖和電路的eda實(shí)現(xiàn)及仿真分析。說真的，在本課程設(shè)計(jì)之前，畫pcb板圖和eda的仿真的原理和步驟我還懂，但在課堂上，我一般還不是那么的熟練，幸好碰上了做本課程設(shè)計(jì)，讓我在其中得了很好的訓(xùn)練，因此我現(xiàn)在能夠獨(dú)立地畫好pcb板圖和做好eda的仿真了。做這兩個(gè)都需要好的耐心，有些制作步驟更要特別小心。反正，這次設(shè)計(jì)，使我受益匪淺，我從中吸取了很多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，同時(shí)也學(xué)到了很多專業(yè)知識。這是我第一做課程設(shè)計(jì)，即使有好多地方我做得不好或幸至不知，但我自己有恒心，有信心把它做得更好，在這些日子里，我慢慢地做、學(xué)、問，我得到許多意想不到得成果。很感謝學(xué)校、老師給我這樣的一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。通

36、過這次的課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，認(rèn)識到了自己的許多弱點(diǎn)和缺點(diǎn)。理論聯(lián)系實(shí)際，需要一段時(shí)間。要想做出一個(gè)實(shí)用的實(shí)物來，并不是自己想象中的那樣簡單。因?yàn)槲覀儽仨氄莆找恍┍貍涞某ＷR，比如，三極管引腳的判定以及電阻值的判定。我們也必須用科學(xué)的態(tài)度對待我們在實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題，不能夠自以為是，要用科學(xué)的房法來分析解決問題。應(yīng)該以作為一個(gè)工程人員應(yīng)用的素質(zhì)去面對，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持冷靜，測試有條理。遵循物質(zhì)客觀規(guī)律，不隨便改寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。自己平時(shí)要多動(dòng)手、多動(dòng)腦，這樣當(dāng)問題來臨時(shí)你就不會(huì)反應(yīng)慢。該多畫就多畫些，比如，那些pcb板的制作就應(yīng)該多畫些，以便能增加你對該軟件的熟練度，等下次用起來時(shí)稱

37、心如意，這樣就不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。再如，在焊接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)區(qū)別不同類型的導(dǎo)線用不同類型的焊接方法及焊接的先與后順序。還要注意試驗(yàn)安全，不要輕易地嘗試不安全接法。在做設(shè)計(jì)時(shí)必須講求產(chǎn)品的實(shí)用性、美觀性以及經(jīng)濟(jì)性等。大的力量是團(tuán)結(jié)的成果，在做設(shè)計(jì)的過程中我們講究了團(tuán)隊(duì)合作的精神，這是我們成功的關(guān)鍵。這樣就能起到事半功倍的效果，畢竟個(gè)人的力量是渺小的，集體的力量是偉大的。面對一個(gè)課題必須嚴(yán)肅認(rèn)真地對待和完成，這一點(diǎn)很重要。另外我想作為一名電類專業(yè)的學(xué)生要多參加一些動(dòng)手制作活動(dòng)來提高自己的動(dòng)手能力。通過本次課程設(shè)計(jì)，各方面我都提高了不少，在此我要向提供此次機(jī)會(huì)和資料的電氣與信息工程系表示感謝，向指導(dǎo)老師雷老師

38、表示忠心的感謝。附錄一 部分符號：4.7k：4.7k：15k：20krp1：10krp2：1 krp3：100 krp4：100k：0.1f：4700pf或0.01f附錄二 pcb板的制作1、電路原理圖的繪制 對各元器件進(jìn)行編輯參照所給出的電路原理圖，選擇所需要的元器件，將它們放置在圖紙上；如須各元件的屬性，則可執(zhí)行編輯命令；再連接線路。2、erc校驗(yàn)，并生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表 進(jìn)行電氣規(guī)則的測試，可以找出電路圖中的一些電氣連接方面的錯(cuò)誤。檢驗(yàn)了電路的電氣規(guī)則后，就可以生成網(wǎng)絡(luò)表等報(bào)表，便于后面的pcb印制電路板的制作。即打開原理圖文件，執(zhí)行菜單命令toolserc，再designcreate netlist，并保存下來。3、印制電路板的制作 首先設(shè)置好電路板工作層，再調(diào)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表；通過自動(dòng)布局以及人工調(diào)整的方法，合理布局元器件，布局調(diào)整時(shí)應(yīng)盡量減少飛線交叉；設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則，其中，根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)置電源以及接地線要求的銅膜