ICL8038掃頻信號發(fā)生器

2019-11-03 09:59:58

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供稿：網(wǎng)友

周云波

寶雞文理學(xué)院物理系　陜西寶雞　721007

　　摘　要：用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038做成掃頻信號發(fā)生器，并通過實驗測量給出了電路元件參數(shù)及頻率調(diào)節(jié)范圍，中心頻率從10～600 kHz，最大頻偏±15 kHz，調(diào)制電壓小于0．2 V／1 kHz。

　　關(guān)鍵詞：ICL8038；掃頻信號發(fā)生器；電壓比較器；占空比；調(diào)制電壓

　　函數(shù)發(fā)生器ICL8038是一種可以同時輸出方波、三角波和正弦波的專用集成電路［1，2］，常用作多波形發(fā)生器、模擬信號源等［3～5］，本文用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038聯(lián)結(jié)少量外部元件組成掃頻信號發(fā)生器。掃頻信號發(fā)生器是一種輸出信號的頻率隨時間在一定范圍內(nèi)反復(fù)變化的正弦信號發(fā)生器，他是頻率特性測試儀即掃頻儀的核心，主要用于直接測量各種網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性［6］。通過實驗給出了電路原理圖及元件參數(shù)，經(jīng)測試其輸出信號中心頻率從10～600 kHz，最大頻偏±15 kHz，調(diào)制電壓小于0．2 V／1 kHz，其電路結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，可以作為掃頻儀的核心掃頻信號發(fā)生器，也可作為電子技術(shù)、電子測量等實驗參考電路。

　　1　集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038電路結(jié)構(gòu)［1］

　　函數(shù)發(fā)生器ICL8038的電路結(jié)構(gòu)如圖1虛線框內(nèi)所示，共有5個組成部分。2個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1＝I，IS2＝2I；2個電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為1／3 VCC和1／3 VEE，他們的輸入電壓等于電容兩端的電壓uc，輸出電壓分別控制RS觸發(fā)器的S端和端；RS觸發(fā)器的輸出端Q和用來控制電子開關(guān)S，實現(xiàn)對電容C的充放電；2個緩沖放大器用于隔離波形發(fā)生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠小，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用于獲得正弦波信號。

　　2　工作原理

　　當給函數(shù)發(fā)生器ICL8038接通電源時，電容C的電壓為0 V，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發(fā)器的輸出Q為低電平，

為高電平；使電子開關(guān)S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流時間的增長而線性上升。uc的上升使RS觸發(fā)器的R端從低電平躍變?yōu)楦唠娖剑漭敵霾蛔儯恢钡絬c上升到1／3 VCC時，電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖剑琎才變?yōu)楦唠娖剑?img src="/d/file/p/2019/11-03/66501eb9e62729203f195095f94d6291.jpg">同時變?yōu)榈碗娖剑?，?dǎo)致電子開關(guān)S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2－IS1＝I，因放電電流是恒流，所以，電容上電壓uc隨時間的增長而線性下降。起初，uc的下降雖然使RS觸發(fā)器的S端從高電平躍變?yōu)榈碗娖?，但其輸出不變。一直到uc下降到1／3 VEE，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖?，Q才變?yōu)榈碗娖剑?img src="/d/file/p/2019/11-03/66501eb9e62729203f195095f94d6291.jpg">同時為高電平），使得電子開關(guān)S斷開，電容C又開始充電。重復(fù)上述過程，周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓為對稱三角波形,

和Q）為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。通過以上分析可知，改變電容充電放電電流即改變RA，RB的數(shù)值，或改變電容C的數(shù)值，就改變了充放電時間，因此可改變其頻率。

　　ICL8038是性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器。可用單電源供電，也可雙電源供電，他們的值為±5～±15 V，我們?nèi)　?5 V，頻率的可調(diào)范圍為1～600 kHz，輸出矩形波的占空比可調(diào)范圍為2％～98％。

　　圖2所示為ICL8038的引腳功能圖，其中引腳8為頻率調(diào)節(jié)（簡稱調(diào)頻）電壓輸入端，電路的振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比，調(diào)頻電壓值是指電源VCC（引腳6）與引腳8之間的電壓值，其變化范圍不應(yīng)超過1／3（VCC＋VEE），即引腳8的輸入電壓范圍應(yīng)在＋5～＋15 V之間。引腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，其絕對值是電源＋VCC與引腳7之差，一般其絕對值是1／5（VCC＋VEE），也就是說7腳電壓應(yīng)比電源電壓低1／5（VCC＋VEE），如果VCC＝VEE＝15 V，7腳電壓應(yīng)取9 V，可見7腳電壓也可作為引腳8的輸入電壓。

　　圖3所示為ICL8038最常見的接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL＝10 kHz至＋VCC。圖中RA和RB可分別獨立調(diào)整，通過改變RA和RB的數(shù)值可改變矩形波的占空比，當RA＝RB時矩形波的占空比為50％，因而為方波。當RA≠RB時，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波。

　　3　掃頻信號發(fā)生器

　　用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038接成的掃頻信號發(fā)生器如圖4所示，為了獲得失真很小的掃頻正弦載波信號，必須使RA＝RB，否則正弦載波的正負半周不對稱，圖中采用100 kΩ的雙聯(lián)電位器。由于集成電路ICL8038的振蕩頻率與引腳8輸入的電壓成正比，所以改變引腳8的電壓就可以改變振蕩頻率，也就是說ICL8038可以構(gòu)成Vco壓控振蕩器。而引腳8的調(diào)頻電壓輸入范圍是在＋5～＋15 V之間。如果在引腳8加入的電壓ui按一定規(guī)律變化，其峰峰值小于10 V（＝15 V－5 V），就可構(gòu)成低頻掃頻信號發(fā)生器。當ui為200 Hz，VP－P值小于6 V的三角波時，在ICL8038的輸出端2腳就可得到載波為正弦掃頻信號。中心頻率可從10～600 kHz最大頻偏Δf＝±15 kHz，調(diào)制電壓小于0．2 V／1 kHz。

　　參考文獻

　?。?］　童詩白．模擬電子技術(shù)［M］．北京：高等教育出版社，1999．

　　［2］　姚行洲．ICL8038原理及應(yīng)用［J］．北京廣播電視大學(xué)學(xué)報,1999,(1):37-39.

　?。?］　劉陽．精密波形發(fā)生器ICL8038［J］．國外電子元器件,1995,(11):11-14.

　?。?］　陳立定．由ICL8038制作的多波形信號發(fā)生器［J］．國外電子元器件,1999,(3):37-38.

　　［5］　劉愛元，盧建華．一種基于ICL8038芯片的模擬信號源［J］．半導(dǎo)體技術(shù)，2001，26（4）：33　　35．

　?。?］　張永瑞，劉振起，楊林耀，等．電子測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1995．

　　
摘自《現(xiàn)代電子技術(shù)》

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