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

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　目前，計算機技術(shù)和半導(dǎo)體工藝技術(shù)已進入了前所未有的快速發(fā)展時期。尤其是高度集成芯片作為一個子系統(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，其實在現(xiàn)實生活中的運用也是非常普遍 。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、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計智能化儀器儀

2、表的首選器件。本課題我們組設(shè)計的是簡易低頻信號發(fā)生器，就用到了集成芯片ICL8038，能自動產(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。在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制、教學(xué)實驗、機械振動試驗、動態(tài)分析、材料試驗、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?，以及一些科學(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、電視機等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運

3、動，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時基電路。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際應(yīng)用的需求。加</p><p>　　在這次的課程設(shè)計中，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！</p><p>　　由于時間倉促及我的

4、水平有限，文檔內(nèi)容難免有錯，敬請老師提出批評并指正。 </p><p><b>　　設(shè)計者</b></p><p><b>　　2009年12月</b></p><p><b>　　目錄</b>&

5、lt;/p><p>　　第1章 設(shè)計任務(wù)書…………………………………………………………1</p><p>　　1.1 設(shè)計任務(wù)………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 設(shè)計目的………………………………………………………………1</p><p>　　1.3 設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo)……………………………

6、……………………1</p><p>　　第2章 簡易函數(shù)發(fā)生器……………………………………………………2</p><p>　　2.1 簡易函數(shù)發(fā)生器的基本介紹…………………………………………2</p><p>　　2.2 簡易函數(shù)發(fā)生器的主要功能…………………………………………2</p><p>　　2.3 簡易函數(shù)發(fā)生器

7、的簡單的應(yīng)用………………………………………2</p><p>　　第3章 提出、分析、確認(rèn)方案及其論證…………………………………3</p><p>　　3.1 〖方案一〗……………………………………………………………3</p><p>　　3.2 〖方案二〗……………………………………………………………3</p><p>　　3.

8、3 〖方案三〗……………………………………………………………4</p><p>　　3.4 〖方案四〗……………………………………………………………4</p><p>　　第4章 理論分析與設(shè)計方案的建立……………………………………5</p><p>　　4.1 ICL8038的工作原理………………………………………………5</p>&

9、lt;p>　　4.2 ICL8038組成函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用…………………………………7</p><p>　　第5章 電路設(shè)計說明……………………………………………………8</p><p>　　5.1 硬件電路設(shè)計原理圖………………………………………………8</p><p>　　5.2 電路參數(shù)的選擇……………………………………………………9&

10、lt;/p><p>　　5.3 硬件電路PCB圖…………………………………………………10</p><p>　　5.4 原理的說明………………………………………………………10</p><p>　　第6章 電路的EDA實現(xiàn)及其仿真分析………………………………11</p><p>　　第7章 電路的調(diào)試與檢測………………

11、………………………………13</p><p>　　7.1 調(diào)試前的檢查（靜態(tài)）……………………………………………13</p><p>　　7.2 動態(tài)調(diào)試……………………………………………………………14</p><p>　　7.3 調(diào)試中注意的事項…………………………………………………16</p><p>　　第8章

12、實驗數(shù)據(jù)及其分析……………………………………………17</p><p>　　第9章 元 件 清 單……………………………………………………18</p><p>　　第10章 方案的評價與改進………………………………………………18</p><p>　　第11章 設(shè)計總結(jié)與體會…………………………………………………19</p>

13、<p>　　附錄 一 部分符號系統(tǒng)…………………………………………………21</p><p>　　附錄 二 PCB板的制作…………………………………………………21</p><p>　　附錄 三 焊接技術(shù)………………………………………………………22</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………

14、23</p><p>　　第1章 設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　1.1 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1、進行設(shè)計方案的比較，并選定設(shè)計方案；</p><p>　　2、完成電路的設(shè)計和主要元器件說明；</p><p>　　3、完成硬件原理圖設(shè)計和PCB圖設(shè)計；<

15、/p><p>　　4、安裝各單元電路,要求布線整齊,美觀。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　1、掌握信號發(fā)生器的設(shè)計方法和測試技術(shù)。</p><p>　　2、了解單片函數(shù)發(fā)生器IC8038的工作原理和應(yīng)用。</p><p>　　3、學(xué)會安裝和調(diào)試分立元件與集

16、成電路組成的多級電子電路小系統(tǒng)。</p><p>　　1.3 設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　1、設(shè)計要求</b></p><p>　　A、電路能輸出正弦波、方波和三角波等三種波形；</p><p>　　B、輸出信號的頻率要求可調(diào)；</p><p>　　C、擬定測試方案和設(shè)計步驟；

17、</p><p>　　D、根據(jù)性能指標(biāo)，計算元件參數(shù)，選好元件，設(shè)計電路并畫出電路圖；</p><p>　　E、在面包板上或萬能板上安裝電路；</p><p>　　F、測量輸出信號的幅度和頻率；</p><p>　　H、寫出設(shè)計性報告。</p><p>　　擴展要求：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

18、，頻率范圍100Hz-10KHz。</p><p><b>　　2、技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　頻率范圍：100Hz-1KHz，1KHz-10KHz；輸出電壓：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于30uS。</p><p>　　第2章 簡易函數(shù)發(fā)生器</p><p

19、>　　2.1 簡易函數(shù)發(fā)生的基本介紹</p><p>　　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、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術(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

20、很方便地構(gòu)成各種信號波形發(fā)生器。用集成電路實現(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。 </p><p>　　2.2 簡易函數(shù)發(fā)生器的主要功能</p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種常用的信號源，這個多功能信號發(fā)生器具有以下一些主要功能：</p><p>　?。?）它具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波及鋸齒

21、波四種周期性波形的功能。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）它一般具有能顯示所產(chǎn)生信號的頻率和幅度。</p><p>　　2.3 簡易函數(shù)發(fā)生器的簡單應(yīng)用</p><p>　　簡易函數(shù)發(fā)生器廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。目前使用的信號發(fā)生器大部分是利

22、用分立元件組成的體積大，可靠性差，準(zhǔn)確度低。該設(shè)計使用的是以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，只需要個別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz～30KHz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行頻率調(diào)節(jié)，設(shè)計具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。還有即使在日

23、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100Hz～1KHz或1KH～Z10KHZ范圍之中連續(xù)可調(diào), 輸出電壓幅度在0~5V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，促進社會的發(fā)展具有不可估量的價值意義。</p><p>　　第3章 提出、分析、確認(rèn)方案及其論證</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器能自動產(chǎn)生

24、正弦波、三角波、方波及鋸齒波等電壓波形，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構(gòu)造函數(shù)發(fā)生器的優(yōu)選方案。</p><p>　　3.1 〖方案一〗</p><p>　　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

25、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。</p><p>　　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，因為題目要求有10倍的頻率覆蓋系數(shù)，然而對于積分器的輸入輸出關(guān)系為：</p><p>　　顯然對于10倍的頻率變化會有積分時間dt的10倍變化從而導(dǎo)致輸出電壓振幅的10倍變化。而這

26、是電路所不希望的。幅度穩(wěn)定性難以達到要求。而且通過仿真實驗會發(fā)現(xiàn)積分器極易產(chǎn)生失調(diào)。</p><p>　　3.2 〖方案二〗</p><p>　　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。</p><p>　　由積分器和比較器同時產(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、負極性的</p><p>　　電位

27、交替地反饋積分器去積分而得到三角波。該電路的優(yōu)點是：</p><p>　　a、線性良好、穩(wěn)定性好；</p><p>　　b、頻率易調(diào)，在幾個數(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，幅度恒定不變；</p><p>　　c、不存在如文氏電橋那樣的過渡過程，接通電源后會立即產(chǎn)生穩(wěn)定的波形；</p><p>　　d、三角波和方波

28、在半周期內(nèi)是時間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。</p><p>　　3.3 〖方案三〗 </p><p>　　用單片集成芯片IC8038實現(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

29、外加電壓進行調(diào)節(jié)，又稱壓控集成信號發(fā)生器。</p><p>　　利用8038芯片的優(yōu)點是十分明顯如下：</p><p>　　a、集成度比較高，工作可靠性高，速度快，功耗低，輸出穩(wěn)定。</p><p>　　b、構(gòu)成的電路簡單，所用的元件少，布線容易。</p><p>　　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。

30、</p><p>　　d、具有在溫度發(fā)生變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm／℃；正弦波輸出具有低于1％的失真度；三角波輸出具有0．1％高線性度。</p><p>　　e、具有0．001Hz～1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬，2％～98％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。</p><p>　　3.4

31、 〖方案四〗</p><p>　　用單片機和A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，編寫相應(yīng)的程序即可實現(xiàn)。如采用一片AT89S51單片機和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，選擇運行不同的程序，將會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，就完成了一個頻率可調(diào)的多功能信號發(fā)生器的設(shè)計。</p><p>　　我們對幾個方案的認(rèn)真比較

32、，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，其設(shè)計方法簡單，元器件較少，而且能同時產(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)計方法清晰，元器件便宜，有一定的可取性；方案二的設(shè)計介于兩種設(shè)計方案之間，其設(shè)計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，

33、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)達到一定的水平，而且我們對單片機了解極小，帶來了一定的困難，因此我們沒有采取這種方案。我們考慮到實驗電路的簡單、穩(wěn)定性好和性能優(yōu)越，于此本實驗中我們用單片集成芯片IC8038為主要器材實現(xiàn)電路的設(shè)計過程。</p><p>　　第4章 理論分析與設(shè)計方案的建立</p><p>　　4.1 IC 8038的工作原理</p

34、><p>　　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：</p><p>　　圖3-1 ICL8038內(nèi)部原理電路框圖</p><p>　　圖3-2 8038管腳圖</p><p>　　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

35、；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. 負電源或接地；12.正弦波線性調(diào)節(jié)；13、14. 空腳。</p><p>　　在圖一中，由手冊和有關(guān)資料可看出，IC8038由恒流源I1、I2，電壓比較器C1、C2和觸發(fā)器①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。

36、當(dāng)觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時，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隨時間線性上升，當(dāng)vC上升到vC=2VR/3 時，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I2>I1 ，因此電容C放電，vC隨時間線性下降。當(dāng)vC下降到vC≤VR/3 時，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)榈碗娖剑琁2再次斷開，I1再次向C充電，vC又

37、隨時間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若I2=2I1 ，vC上升時間與下降時間相等，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)I1<I2<2I1 時，vC的上升時間與下降時間不相等，管腳3輸出鋸齒波。因此，8038能輸出方波、三角波、正弦波和</p><p>　　4.2 ICL8038組成函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用</p>

38、<p>　　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腳之間外接一電阻，其值常選用10k?左右，如圖3-3所示。當(dāng)電位器Rp1動端在中間位置，并且圖中管腳8與7短接時，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+RP

39、1/2)] 。調(diào)節(jié)RP1、RP2可使正弦波的失真達到較理想的程度。</p><p>　　在圖3-3中，當(dāng)RP1動端在中間位置，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。 </p><p&

40、gt;<b>　　電路圖:</b></p><p>　　第5章 電路設(shè)計說明</p><p><b>　　5.1 電路設(shè)計圖</b></p><p>　　由以上理論分析及技術(shù)指標(biāo)可設(shè)計ICL8038組成的函數(shù)發(fā)生器電路實驗圖如下圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 函數(shù)發(fā)生器實驗電路

41、圖</p><p>　　5.2 電路參數(shù)的選擇</p><p>　　圖4-1 函數(shù)發(fā)生器實驗電路圖各元件參數(shù)選擇原則如下：</p><p>　　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。</p><p>　　C2 、RA、R

42、A、Rp2：電阻RA和RB及電容C2構(gòu)成調(diào)頻回路。因為輸出頻率為100Hz-1KHz,1KHz-10KHz,所以取C2=4700pF，Rp2=1 KΩ，RA=RB=4.7KΩ。</p><p>　　RL：方波輸出端為集電極開路形式，一般在正電源與9腳之間接一電阻，其值通常取RL=15KΩ。</p><p>　　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V8≥2/

43、3VCC。這里取R1=20KΩ， Rp1=10KΩ。</p><p>　　Rp3及Rp4：Rp3及Rp4用來用來改善正弦波的正負向失真及調(diào)節(jié)正弦波及三角波的幅度。這里取Rp3=Rp4=100KΩ。</p><p>　　5.3 電路PCB圖</p><p><b>　　生成PCB圖如下：</b></p><p>　　圖 4

44、-2函數(shù)發(fā)生器PCB圖</p><p><b>　　5.4 原理說明</b></p><p>　　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)整個波形的頻率范圍，這是粗調(diào)，相對而言，調(diào)節(jié)R1可是達到某個頻率，這是細調(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，其頻率為f，周期T，t1為振蕩電

45、容充電時間，t2為放電時間。其中T＝t1＋t2，f＝1／T，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1／3倍，分得的時間為t1=(C2+1/3?Vcc?R A)/(1/5?Vcc)=5/3RA?C2 在電容放電時，電壓降到比較器輸入電壓的1／3時，分得的時間為t2＝（C2＋1／3?VCC）／（2／5?VCC?RB－1 ／ 5?VCC ／ RA）＝｛5RA?C2?［1＋RB ／（2RA－RB）］｝／ 3；而f＝1

46、／（t1＋t2）＝3 ／｛5RA?C2?［1＋RB ／（2RA－RB）］｝</p><p>　　如果RA＝RB，就可以獲得占空比為50％的方波信號。其頻率f＝3 ／（10RA?C2）。按照設(shè)計要求，方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V，在8038的2、3、9腳后面接調(diào)幅電路。</p><p>　　第6章 電路的EDA實現(xiàn)及其仿真分析</p>

47、;<p>　　在這里我們主要對此實驗的輸出瞬時進行了分析，通過在1K～10K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1K～10KHz的各輸出波形。兩個邊界頻率的瞬態(tài)分析結(jié)果見以下諸圖：</p><p>　　10KHz三角波0dB –20dB –30dB輸出圖（Protel 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　10KHz方波0dB –20dB –30dB

48、輸出圖（Protel 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　10KHz正弦波0dB –20dB –30dB輸出圖（Protel 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　1KHz三角波0dB –20dB –30dB輸出圖（Protel 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　1KHz方波0dB –20dB –30dB輸出圖（Protel

49、 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　1KHz正弦波0dB –20dB –30dB輸出圖（Protel 99 SE SIM99仿真）</p><p>　　第7章 電路的調(diào)試與檢測</p><p>　　7.1 調(diào)試前的檢查</p><p>　　電子電路的調(diào)試通常有以下兩種調(diào)試電路的方法：</p><p&g

50、t;　　第一種方法是采用邊安裝邊調(diào)試的方法。把一個總電路按框圖上的功能分成若干單元電路分別進行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機調(diào)試。對于新設(shè)計的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。該方法適于課程設(shè)計中采用。</p><p>　　第二種方法是整個電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。這種方法適于定型產(chǎn)品。</p><p>　　調(diào)試時應(yīng)注意做好

51、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，以便于分析和運行時參考。電子電路一般檢查與調(diào)試步驟：</p><p>　　7.1.1 通電前檢查</p><p>　　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。</p><p>　　7.1.2 通電檢查</p><p>　　接入

52、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?，F(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。</p><p>　　7.1.3 單元電路調(diào)試</p><p>　　在調(diào)試單元電路時應(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，為最后的整機聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試，

53、通過調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對電路進行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試要求。</p><p>　　電子安裝完畢應(yīng)仔細檢查：</p><p>　?。?） 連線是否正確</p><p>　　a.按照電路圖檢查安裝的線路</p><p>　　這種方法的特點是根據(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誤。</p&

54、gt;<p>　　b.按照實際線路來對照原理圖電路進行查線</p><p>　　這是一種以元件為中心進行查線的方法。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線和少線，還容易查出多線。</p><p>　　為了防止出錯，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

55、測量元、器件引腳，這樣可以同時發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。</p><p>　?。?） 元器件的安裝情況</p><p>　　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。</p><p><b>　?。?）通電觀察</b></p><p>　　把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路。觀察有無

56、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。</p><p><b>　?。?）靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　當(dāng)連好電路板的線路時，先不要急著通電，而因該從以下幾個方面進行檢測：</p><p>　　A、對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個接口是否接通，是否有短路、斷

57、路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時改好電路連線。</p><p>　　B、對照原理圖，檢查各元件是否接正確。</p><p>　　交流和直流并存是電子電路工作的一個重要組成部分。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，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，可以及時發(fā)現(xiàn)已損壞

58、的元器件，判斷電路工作情況，并及時調(diào)整電路參數(shù)，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計要求</p><p><b>　?。?）動態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　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的各種指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，如必要再進一步對電路參數(shù)提出合

59、理的修正。</p><p>　　7.2 動態(tài)調(diào)試</p><p><b>　　1、頻率范圍的測試</b></p><p>　　接通電源，用示波器對電路實物進行測試。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 HZ～3.6KHZ 。</p><p><b>　　2、方波的測試<

60、/b></p><p>　　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</p><p>　　VP-P=20.1V。輸出波形如圖5-1 所示：</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　3、三角波的測試</b></p><p>

61、　　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：</p><p><b>　　圖5-2</b></p><p><b>　　4、正弦波的測試</b></p><p>　　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)

62、節(jié)可得到正弦波的Vpp為：5.0V 。輸出波形如圖5-3所示：</p><p><b>　　圖5-3</b></p><p>　　7.3 調(diào)試中注意的事項</p><p>　　為了保證效果，必須減小測量誤差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點： </p><p>　　（1）正確使用測量儀器的接地端</p&g

63、t;<p>　?。?）測量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗。因為，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。</p><p>　?。?）儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。要正確選擇測量點。</p><p>　?。?）用同一臺測量儀進行測量進，測量點不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。</p><p>　?。?

64、）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)容包括實驗條件，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驗記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計上的問題，完善設(shè)計方案。</p><p>　　（6）調(diào)試時出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了的問題就拆掉線路重新安裝。因為重新安裝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

65、精度的影響。</p><p>　　第8章 實驗數(shù)據(jù)及其分析</p><p>　　在檢測實驗成品的性能過程中 ，我們考慮到某些頻率段的失真度比較大。故只用兩個主要的頻率段進行測量和分析，在此，請讀者諒解！</p><p>　　在示波器中，其中的波形幅值分兩種檔位：10×和1×。</p><p>　　在數(shù)據(jù)的測試當(dāng)中，我

66、們可以看出正弦波的失真度比較大，在測頻率1~100Hz時，整個電路所測出的波形都有很大的失真，故不測出其結(jié)果。</p><p>　　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)計報告中也存在同樣的問題</p><p>　　第9章 元 件 清 單</p><p>　　本設(shè)計所需主要元件和器材如下：</p>

67、<p>　　鑷子、尖嘴鉗、斜口鉗、數(shù)字萬用表、各一個</p><p>　　FeCl3 若干</p><p>　　電 容 ： 0.1uF 1個 4700uF 1個</p><p>　　電 阻 ： 20KΩ 1個 10KΩ 1個</p><p>　　4.7KΩ 2

68、個 15KΩ 1個 </p><p>　　精密電位器/滑動變阻器 ： 10KΩ 4個 </p><p>　　集 成 芯 片 ： ICL 8038 1個</p><p>　　第10章 方案的評價 </p><p>　　本課題設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器在低頻范圍里性能好，

69、高頻則有缺陷，并且體積較大，價格較高，假如利用方案四則可彌補方案三的一些小小的不足，方案四的優(yōu)點是：體積小，價格便宜，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、抗干擾非常強等優(yōu)點。</p><p>　　我們這個方案用到的ICL8038集成芯片，在現(xiàn)代社會中普遍使用，它有著分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

70、元件去制軍事用品就遠比用集成芯片要差。其實道理也是如此的，我們組用ICL8038正考慮到了這點，這樣一來，當(dāng)我們完成實物后再去測試時，就帶給了一個很好的方便，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)計電路，做同一個設(shè)計，有一部分同學(xué)做的是用分立元件加運放構(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。</p><p>

71、<b>　　設(shè)計總結(jié)與體會</b></p><p>　　經(jīng)過本次課程設(shè)計，讓我們對ICL8038的工作原理有了較深的理解，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)濟實用。在這次課程設(shè)計的時間里，使我慢

72、慢地學(xué)到了不少專業(yè)知識。主要有以下幾個方面：</p><p>　　首先通過這次課程設(shè)計，讓我的理論聯(lián)系實際能力、設(shè)計電路的能力、實際操作能力以及正確的處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實驗結(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。</p><p>　　其次通過這次課程設(shè)計，使我切實知道了怎樣畫好PCB板圖和電

73、路的EDA實現(xiàn)及仿真分析。說真的，在本課程設(shè)計之前，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，讓我在其中得了很好的訓(xùn)練，因此我現(xiàn)在能夠獨立地畫好PCB板圖和做好EDA的仿真了。做這兩個都需要好的耐心，有些制作步驟更要特別小心。</p><p>　　反正，這次設(shè)計，使我受益匪淺，我從中吸取了很多經(jīng)驗教訓(xùn)，同時也學(xué)到了很多專業(yè)知識。這是我第一做課程設(shè)計，

74、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學(xué)習(xí)的機會。</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計，我受益匪淺，認(rèn)識到了自己的許多弱點和缺點。理論聯(lián)系實際，需要一段時間。要想做出一個實用的實物來，并不是自己想象中的那樣簡單。因為我們必須掌握一些必備的常識，比如，三極管引腳的判定以及電阻值的判定。我們

75、也必須用科學(xué)的態(tài)度對待我們在實驗中所遇到的問題，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。在實驗時應(yīng)保持冷靜，測試有條理。遵循物質(zhì)客觀規(guī)律，不隨便改寫實驗數(shù)據(jù)。自己平時要多動手、多動腦，這樣當(dāng)問題來臨時你就不會反應(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，等下次用起來時稱心如意，這樣就不會浪費時間。再如，在焊接導(dǎo)線時，應(yīng)區(qū)別不同

76、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。還要注意試驗安全，不要輕易地嘗試不安全接法。在做設(shè)計時必須講求產(chǎn)品的實用性、美觀性以及經(jīng)濟性等。</p><p>　　大的力量是團結(jié)的成果，在做設(shè)計的過程中我們講究了團隊合作的精神，這是我們成功的關(guān)鍵。這樣就能起到事半功倍的效果，畢竟個人的力量是渺小的，集體的力量是偉大的。面對一個課題必須嚴(yán)肅認(rèn)真地對待和完成，這一點很重要。另外我想作為一名電類專業(yè)的學(xué)生要多參加一

77、些動手制作活動來提高自己的動手能力。通過本次課程設(shè)計，各方面我都提高了不少，在此我要向提供此次機會和資料的電氣與信息工程系表示感謝，向指導(dǎo)老師雷老師表示忠心的感謝。</p><p>　　附錄一 部分符號</p><p><b>　　：4.7KΩ</b></p><p><b>　?。?.7KΩ</b></p&

78、gt;<p><b>　?。?5KΩ</b></p><p><b>　　：20KΩ</b></p><p><b>　　Rp1：10KΩ</b></p><p><b>　　Rp2：1 KΩ</b></p><p>　　Rp3：100 KΩ

79、</p><p><b>　　Rp4：100KΩ</b></p><p><b>　?。?.1μF</b></p><p>　?。?700pF或0.01μF</p><p>　　附錄二 PCB板的制作</p><p>　　1、電路原理圖的繪制</p>&

80、lt;p>　　對各元器件進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。</p><p>　　2、ERC校驗，并生成網(wǎng)絡(luò)報表</p><p>　　進行電氣規(guī)則的測試，可以找出電路圖中的一些電氣連接方面的錯誤。檢驗了電路的電氣規(guī)則后，就可以生成網(wǎng)絡(luò)表等報表，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

81、單命令Tools→ERC，再Design→Create Netlist，并保存下來。</p><p>　　3、印制電路板的制作</p><p>　　首先設(shè)置好電路板工作層，再調(diào)入網(wǎng)絡(luò)報表；通過自動布局以及人工調(diào)整的方法，合理布局元器件，布局調(diào)整時應(yīng)盡量減少飛線交叉；設(shè)置設(shè)計規(guī)則，其中，根據(jù)實際需要來設(shè)置電源以及接地線要求的銅膜線寬；執(zhí)行自動布線或者手工調(diào)整布線。</p>&l

82、t;p><b>　　4、打印電路板</b></p><p>　　將完成好的PCB圖打印在轉(zhuǎn)印紙上，并將其轉(zhuǎn)印在敷銅板上。</p><p><b>　　5、制作PCB板</b></p><p>　　將敷銅板用FeCl3溶液浸泡，去掉多余的死銅；再用鉆孔機鉆好孔；最后焊接好元件。</p><p>

83、　　制作印刷電路板時，首先，按圖制作印刷電路板，注意不能有斷線和短接，然后，對照原理圖和印刷電路板的元件而進行元件的焊接?？筛鶕?jù)自己的習(xí)慣并遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長度減少。 </p><p>　　附錄三 焊接技術(shù)</p><p>　　在電子制作過程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求將元件固定在電路板上，而且要求焊點必須牢固、圓滑，所以焊接技術(shù)的好壞直

84、接影響到電子制作的成功與否，因此焊接技術(shù)是每一個電子制作愛好者必須掌握的基本功，現(xiàn)在將焊接的要點介紹一下：1、電烙鐵的選擇 電烙鐵的功率應(yīng)由焊接點的大小決定，焊點的面積大，焊點的散熱速度也快，所以選用的電烙鐵功率也應(yīng)該大些。一般電烙鐵的功率有20W 25W 30W 35W 50W 等等。在制作過程中選用30W左右的功率比較合適。 電烙鐵經(jīng)過長時間使用后，烙鐵頭部會生成一層氧化物，這時它就不容易吃錫，這時可以用銼刀銼掉氧

85、化層，將烙鐵通電后等烙鐵頭部微熱時插入松香，涂上焊錫即可繼續(xù)使用，新買來的電烙鐵也必須先上錫然后才能使用。</p><p><b>　　2、焊錫和助焊劑</b></p><p>　　選用低熔點的焊錫絲和沒有腐蝕性的助焊劑，比如松香，不宜采用工業(yè)焊錫和有腐蝕性的酸性焊油，最好采用含有松香的焊錫絲，使用起來非常方便。3、焊接方法 元件必須清潔和鍍錫，電子元件保存

86、在空氣中，由于氧化的作用，元件引腳上附有一層氧化膜，同時還有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一層焊錫（俗稱搪錫），然后再進行焊接。經(jīng)過上述處理后元件容易焊牢，不容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。 焊接的溫度和焊接的時間：    焊接時應(yīng)使電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時間太短，焊點的溫度過低，焊點融化不充分，焊點粗糙容易造成虛焊，反之焊接時間過長，

87、焊錫容易流淌，并且容易使元件過熱損壞元件。焊接點的上錫數(shù)量：    焊接點上的焊錫數(shù)量不能太少，太少了焊接不牢，機械強度也太差。而太多容易造成外觀一大堆而內(nèi)部未接通。焊錫應(yīng)該剛好將焊接點上的元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見為好。 注意烙鐵和焊接點的位置：   初學(xué)者在焊接時，一般將電烙鐵在焊接處來回移動或者用力擠壓，這種方法是錯誤的。正確的方法是用電烙鐵的搪

88、錫面去接觸焊接點，這樣傳熱面積大，焊接速度</p><p>　　4、焊接后的檢查  焊接結(jié)束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動，會感覺到有無遙感，有的，則有虛焊，這樣可以能夠檢查出來。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】彭介華．

89、《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》．高教出版社，1998．</p><p>　　【2】謝自美．《電子線路設(shè)計·實驗·測試》．華中科技大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　【3】胡宴如．《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》．高等教育出版社，2003．</p><p>　　【4】陸秀令．《模擬電子技術(shù)》．高等教育出版社，2004．</p><p>