一、   实验标题：函数信号发生实验

二、   实验目的

1、了解单片集成函数信号发生器ICL8038的功能及特点。

2、掌握ICL8038的应用方法。

三、   实验仪器与设备

3、高频电子线路试验箱（TKGP）；

4、双踪示波器；

5、频率计；

6、交流毫伏表等。

四、   实验原理

实验原理图

 

图一：电路原理图

①K1为输出频段选择波段开关，K2为信号输出选择开关；

②W2电位器调节输出波形的占空比；

③W1为输出频率细调电位器；

④W3、W4调节正弦波的非线性失真。

五、   实验内容及步骤

1、输出正弦波的调整与测量

(1)、测定低频段的输出频率与输出电压

(2)、测定中频段的输出频率与输出电压

(3)、测定高频段的输出频率与输出电压

2、输出三角波的观察

通过调节频率和幅度，观察输出波形

图二：125Hz输出波形

图三：2KHz输出波形

图四：15KHz输出波形

3、观察输出的方波信号

通过调节频率和幅度，观察输出波形

图五：2k方波输出图（占空比50%）

图六：2k方波输出图（占空比60%）

六、   实验分析

1.正弦波的分析

图七

图八

图九

通过对数据的分析并绘制图七、图八、图九可知，ICL8038函数信号发生器输出正弦波比较稳定。

2.三角波的分析

三角波波形平滑无失真情况，各个频段波形良好，ICL8038输出三角波稳定。

3.方波的分析

方波在低频和中频段波形正常。高频段将频率调至15K以后，波形稍微有些失真，但不明显。ICL8038输出方波较稳定。

七、   实验体会

通过本次实验，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。使我对ICL8038芯片有了比较深刻的了解，初步掌握了其各引脚功能、内部结构、工作原理以及基于该芯片的外围电路设计。并且为以后的实验打下基础，方便以后的实验使用信号源。

八、   注意事项

1.  实验前将饮料矿泉水不要放在实验仪器和设备附近；

2.  实验前先检查试验箱的电源是否正常；

3.  使用示波器将波形调至最合适的大小再读数据；

4.  实验结束后关闭各设备电源，清理好仪器和工具。

九、   思考题

1.  如果采用单电源或不对称的双电源，对输出有何影响？

2.  本电路输出的最高频率和最低频率受哪些因素的影响？

3.  要想同时输出三种不同的波形信号，有否可能？如何实现？

4.  在实验的实际电路中后两级的运放有何作用，去除它行吗？

答：1、采用单电源可以给ICL8038供电，点不能给后两级运放供电，故。单电源不行，若采用不对称的双电源，则波形输出会失真。

    2、最高频率和最低频率都收外接电容C的影响，电容C决定了选频的范围，同时也受RB的影响。

    3、三种不同的信号可以同时输出，只需将芯片的三个波形的输出引脚分别引出即可。

    4、后两级运放中，第一级为反向放大器，可以调节电位器调节放大倍数，改变幅度，第二级放大为电压跟随器，可以提高输出的负载能力。若去除，信号能正常输出，但幅度不能调节，并且带负载能力很弱。

 

第二篇：电路实验报告 函数信号发生器

电子电路综合设计实验

实验一 函数信号发生器的设计与调测

班级：2009211108

姓名：范灵均

学号：09210238

小班序号：26

课题名称   函数信号发生器的设计与实现

一、 摘要

        函数信号发生器是一种为电子测量提供符合一定要求的电信号的仪器，可产生不同波形、频率和幅度的信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量,用信号发生器来模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号

。信号发生器可按照产生信号产生的波形特征来划分：音频信号源、函数信号源、功率函数发生器、脉冲信号源、任意函数发生器、任意波形发生器。信号发生器用途广泛，有多种测试和校准功能。本实验设计的函数信号发生器可产生方波、三角波和正弦波这三种波形，其输出频率可在1KHz至10KHz范围内连续可调。三种波形的幅值及方波的占空比均在一定范围内可调。报告将详细介绍设计思路和与所选用元件的参数的设计依据和方法。

二、关键词

函数信号发生器  迟滞电压比较器 积分器 差分放大电路 波形变换

三、设计任务要求：

（1）基本要求：

1、设计一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。

2、输出频率能在1-10KHZ范围内连续可调，无明显是真；

3、方波输出电压Uopp≥12V，上升，下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%；

4、三角波输出电压Uopp≥8V；

5、正弦波输出电压Uopp≥1V；

6、设计该电源的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）。

（2）提高要求：

1、三种输出波形的峰峰值Uopp均在1V-10V范围内连续可调。

2、三种输出波形的输出阻抗小于100Ω。

3、用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图（PCB）。

（3）探究环节：

1、显示出当前输入信号的种类、大小和频率（实验演示或详细设计方案）。

2、提供其他函数信号发生器的设计方案（通过仿真或实验结果加以证明）。

四、设计思路和总体结构框图

（1）原理电路的选择及总体思路：

根据本实验的要求，用两大模块实现发生器的设计。

模块一为方波-三角波发生器，由一个迟滞电压比较器和一个积分器共同构成，比较器的输出端利用双稳压管将输出电压钳位在±6.2V，即产生峰峰值约为12V的方波。方波经过积分器可得到三角波，在扩展实验中，在电压比较器和积分器之间接入一对互反的并联的二极管，通过调节电位器使积分器的电容充放电时间的不同，达到可调节方波占空比的目的。

模块二是一个差分放大电路，利用前一模块产生的三角波，通过差分放大电路的传输特性曲线的非线性可实现三角波—正弦波的变换。其中，要求传输特性曲线的对称性好，线性区尽量窄。三角波的幅度应正好使晶体管接近截至区。

（2）结构框图：

 

五、电路的参数设计：

（1）模块一（方波-三角波发生器）的参数设计：

1、电路图

2、各元件参数设计：

① 考虑到对方波上升、下降沿的要求，电压比较器中的运放选用LM318。积分器中的运放选用LM741。工作时所加的直流电压均为±12V。

② 由于双稳压管可将电压稳定在±6.2V左右，因此可保证方波Uopp1≥12V；又

从图中可以看出三角波的峰峰值Uopp2与方波的峰峰值Uopp1存在如下关系：

Uopp2=

已知Uopp2≥8V，取R1=20KΩ，Rf=12KΩ。R3为直流补偿电阻，取R3=12KΩ。

③ 设计指标中要求波形的最大频率为10KHz，由（α为电位器的滑动比，即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。当α=1时，f应能达到10KHz以上。已知，R2取阻值为0~10KΩ电位器，取C=1000pf。R4为直流补偿电阻，取R4=33KΩ。电位器Rw1为0～22 KΩ, R2=30 KΩ，R5＝1KΩ。

（2）模块二（差分放大电路）的参数设计：

1、电路图

2、元件参数设计：

① 先确定差放单入单出的增益。因为在传输特性曲线上，当Vi=4VT时，管子进入截止区。又实验任务中要求正弦波的Uopp≥1V，故Au单≥Uopp/4VT≥10，取Au=30。

② 取Ic3=1mA，由Ic3=（Ucc+UEE-UBE）/（R+RE3），得R+RE3=23.3KΩ，取R=20KΩ，

RE3= RE4=3.3KΩ。

③ 由公式，取β=150，则rbe=8.2KΩ。

④有单入单出增益公式Aud=-βRc/Rid，Rid=2rbe+(1+β)Rp=41.5KΩ,故取Rc=6.8KΩ。

⑤ Rp1调节三角波的幅度，取Rp1＝10KΩ。Rp2调整电路的对称性，并联电阻Re用来减小差分放大器传输特性曲线的线性区，取Rp2＝100Ω，Re＝100Ω。

⑥ C1，C2，C3为电解电容，作用是隔直，取C1=C2=C3=10uF。C4为滤波电容。取C4=0.01uF。

⑦ 取RB1=RB2=7.5KΩ.

（3）完整原理图

六、所实现功能的说明

1、在电路中三个输出端处可得到三种波形：方波，三角波，正弦波。调节Rw1可改变三角波与方波的频率，且在1KHz～10KHz范围内连续可调,并得到理想的方波和三角波。

2、节Rp1可改变输出三角波的幅度，峰峰值可大于8V，在观察正弦波时，通过调节Rp1可得到较理想的正弦波，峰峰值大于1V，无明显失真。

3、(扩展实验）调节Rw2可调节方波的占空比，可调范围为20％～80％。与此同时，三角波会随之变为锯齿波，正弦波也同时倾斜的改变。

七、实验中所用到的元器件和测量仪表

1、元器件：

LM318、LM741各一个；8050三极管四只；

阻值为10KΩ的电位器1只，22KΩ的电位器2只，100Ω的电位器1只；

双稳压管一只；

二极管两只；

10uF的电解电容一只，33uF的电解电容一只，100uF的电解电容一只，电容两只：分别为1000pF，2200pF；

普通电阻100Ω，620Ω，1KΩ，12KΩ，30KΩ各一只，6.8KΩ，3.3KΩ，7.5KΩ ，20KΩ ，33KΩ 各两只；

面包板一块，导线若干。

2、测量仪器：

电子示波器， 万用表， 直流稳压电源

八、故障及问题分析

故障1：波形无显示

分析：1、未接通电源，解决办法：接通电源；2、电路接触不良，即其连接出现断路，解决办法：检查各元件的位置是否插错，电路连接是否良好；3、如果情形依旧， 可尝试元件在在面包板上的位置；4、若故障仍未排除，可用万用表进行检测，找到断路的位置。

故障2：三角波波形良好，正弦波波形失真。

分析：若正弦波每半个周期的波形不是轴对称图形（横向失真），则需调节Rp2；若波形的幅度失真（总想失真），则需调节Rp1；若以上方法都无法排除故障，可小心检验元件是否插稳。

九、实际波形图

八、总结和结论

通过这段时间的不懈努力与切实追求，我完成了本次电子电路综合性实验。在实践中，我更加牢固地掌握了元件的识别与测试，提高了常用仪表的驾驭能力，尤其是对示波器调节能力。实践固然重要，但理论知识也必不可少，实验前的预习设计非常重要，从而在实验室里进行高效的调试与矫正实验中提前进行设计准备十分重要，这样在课堂上才能高效率地进行检测、验证。另外，在搭建电路的时候，要避开元件纠缠在一起，否则容易发生短路等故障，甚至烧坏元件。所以搭建电路之前，需要在头脑中构思好电路的构型，进而实现最大化的简洁美。搭建电路需要超常的忍耐力和和冷静的头脑，清晰的思路会让我们正确的高效的连接电路。元件和电路板不一定是完好无损的，或许可能导致整个电路无法连通，此时不仅让我们苦恼和纠结，更在考验着我们的实验能力和耐力。因此在遇到这种故障时，我们要冷静分析，沉着应对，运用实验仪器排除故障。此次试验更加让我认识到理论的重要性，在实践中，通过正确的理论分析可以最快的分析出问题之所在，从而排除故障，解决问题。在这次实验中，我学到了课本上学不到的东西——动手能力，理论联系实际的能力。同时这次实验，真的考验了我的耐力与毅力，心血与汗水让最后终于获得了这个在他人眼中小小的成功。