ICL8038芯片簡介及典型應(yīng)用(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上ICL8038芯片簡介及典型應(yīng)用1引言ICL8038精密函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢壘二極管等先進工藝制成的單片集成電路芯片，電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩和FSK調(diào)制器。2ICL8038芯片簡介21性能特點具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm；具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號輸出；正弦波輸出具有低于1的失真度；三角波輸出具有01高線性度；具有0001Hz1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬，298之間任意可

2、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。22管腳功能圖1為ICL8038的管腳圖，下面介紹各引腳功能。腳1、12（SineWaveAdjust）：正弦波失真度調(diào)節(jié)；腳2（SineWaveOut）：正弦波輸出；腳3（TriangleOut）：三角波輸出；腳4、5（DutyCycleFrequency）：方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)；腳6（V）：正電源±10V±18V；腳7（FMBias）：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏圖1ICL8038管腳圖置電壓輸；腳8(FM Sweep)：外部掃描頻率電壓輸入；腳9（SquareWaveOut）：方波輸出

3、，為開路結(jié)構(gòu)；腳10（TimingCapacitor）：外接振蕩電容；腳11（V orGND）：負電原或地；腳13、14（NC）：空腳。3基本電路的工作原理ICL8038的內(nèi)部框圖如圖2所示。圖2ICL8038內(nèi)部框圖其中，振蕩電容C由外部接入，它是由內(nèi)部兩個恒流源來完成充電放電過程。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源1對電容器C連續(xù)充電，增加電容電壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器的狀態(tài)改變，帶動觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來連續(xù)控制的。當(dāng)觸發(fā)器的狀態(tài)使恒流源2處于關(guān)閉狀態(tài)，電容電壓達到比較器1輸入電壓規(guī)定值的23倍時，比較器1狀態(tài)改變，使觸發(fā)器工作狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，將模擬開關(guān)K由B點接到A點。由于恒流源2的工作電流

4、值為2I，是恒流源1的2倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時間內(nèi)電容器端電壓將線性下降，當(dāng)電容電壓下降到比較器2的輸入電壓規(guī)定值的13倍時，比較器2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回到原來的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程。在以上基本電路中很容易獲得3種函數(shù)信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號由此獲得。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。適當(dāng)選擇外部的電阻RA和RB和C可以滿足方波函數(shù)等信號

5、在頻率、占空比調(diào)節(jié)的全部范圍。因此，對兩個恒流源在I和2I電流不對稱的情況下，可以循環(huán)調(diào)節(jié)，從最小到最大，任意選擇調(diào)整，所以，只要調(diào)節(jié)電容器充放電時間不相等，就可獲得鋸齒波等函數(shù)信號。正弦函數(shù)信號由三角波函數(shù)信號經(jīng)過非線性變換而獲得。利用二極管的非線性特性，可以將三角波信號的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。ICL8038中的非線性網(wǎng)絡(luò)是由4級擊穿點的非線性逼近網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。一般說來，逼近點越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中N4，失真度可以小于1。在實測中得到正弦信號的失真度可達05左右。其精度效果相當(dāng)滿意。4設(shè)計與應(yīng)用要點41函數(shù)信號頻率和占空比的調(diào)節(jié)由于ICL8038單片函數(shù)

6、發(fā)生器有兩種工作方式，即輸出函數(shù)信號的頻率調(diào)節(jié)電壓可以由內(nèi)部供給，也可以由外部供給。圖3為幾種由內(nèi)部供給偏置電壓調(diào)節(jié)的接線圖。 圖3ICL8038典型應(yīng)用在以上應(yīng)用中，由于第7腳頻率調(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C決定，其頻率為F，周期T，t1為振蕩電容充電時間，t2為放電時間。Tt1t2f1T由于三角函數(shù)信號在電容充電時，電容電壓上升到比較器規(guī)定輸入電壓的13倍，分得的時間為t1=CV/I=(C+1/3·Vcc·R A)/(1/5·Vcc)=5/3RA·C 在電容放電時，電壓降到比較器輸入電壓的13時，分得的時間為t2CVI

7、（C13·VCC）（25·VCCRB15·VCCRA）（35·RARB·C）（2RARB）f1（t1t2）35RAC1RB（2RAR）對圖3（a）中，如果RARB，就可以獲得占空比為50的方波信號。其頻率f3（10RAC）。42正弦函數(shù)信號的失真度調(diào)節(jié)由于ICL8038單片函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡(luò)變換而獲得。該芯片的第1腳和第12腳就是為調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度而設(shè)置的。圖4為一個調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度的典型應(yīng)用，其中第1腳調(diào)節(jié)振蕩電容充電時間過程中的非線性逼近點，第12腳調(diào)節(jié)振蕩電容在放電時間過程中的非線性逼近點，在實際應(yīng)用中

8、，兩只100K的電位器應(yīng)選擇多圈精度電位器，反復(fù)調(diào)節(jié)，可以達到很好的效果。圖4正弦波失真度調(diào)節(jié)電路5基于ICL8038的FSK調(diào)制電路該電路如圖5所示電路中穩(wěn)壓二極管的作用是將振蕩頻率根據(jù)需要設(shè)定一個中心頻率點。電阻R1和1000PF的電容器用來減小掃描引起的占空比變化。利用8038壓控振蕩的功能，將數(shù)據(jù)信號通過運算放大器接到第8腳掃描控制端，振蕩頻率隨著數(shù)據(jù)0電平和1電平而改變。圖5ICL8038的FSK調(diào)制電路在實驗中，我們用62V穩(wěn)壓二極管設(shè)定中心頻率，振蕩電容值選擇01f，基帶信號0和1電平值為TTL電平，速率為2400bps，經(jīng)過本調(diào)制電路后測試，中心頻率為1900Hz，0和1電平對

9、應(yīng)的輸出信號頻偏f±400Hz，其幅度沒有發(fā)生變化，輸出正弦波的失真度均不超過11，說明掃描電壓引起的失真變化非常小，基本沒有寄生成分，輸出0和1電平值與輸出信號值的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。當(dāng)碼速提高到9600bps時，經(jīng)過實驗測試，輸出正弦波信號的失真度已變差，所以用ICL8038構(gòu)成的調(diào)制電路，其碼速一般在4800bps以下。根據(jù)實驗可知，利用此電路得到的FSK調(diào)制信號，其最低頻率和最高頻率可以依據(jù)具體實際情況在調(diào)制過程中改變，只需調(diào)整數(shù)據(jù)0電平值和1電平值的大小，就能改變FSK調(diào)制信號的頻偏，而且調(diào)制信號幅度不受影響。經(jīng)過實際驗證，用ICL8038芯片制成的FSK調(diào)制電路,輸出的正弦波的寄生調(diào)幅成分極小，其性能遠比濾波法優(yōu)越。又因采用了運算放大器使輸入掃描電壓（調(diào)制信號）相對于輸出信號的線性度也得到很大改進，其輸出信號正弦波的頻率變化隨輸入掃描電壓值線性變化，斜率為016Hzmv。在應(yīng)用ICL8038精密函數(shù)發(fā)生器設(shè)計、研制FSK調(diào)制器時，應(yīng)注意以下兩點：振蕩電容器C的性能優(yōu)劣，直接影響整個電路工作頻率的穩(wěn)定，在實驗中，我們采用了性能穩(wěn)定，溫度系數(shù)小的金屬化電容器，經(jīng)測試，其輸出函數(shù)信號的頻率穩(wěn)定度可達到103；由于RA和RB是決定輸出信號占空比的關(guān)鍵元件，所以在實際使用中，盡量選擇溫度系數(shù)小，精度高的金屬電阻和精密多圈電位器。表1“0”與“1”對應(yīng)表數(shù)