基于5G8038的函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

函數(shù)發(fā)生器是一種在科研和生產(chǎn)中經(jīng)常用到的基本波形產(chǎn)生器，隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，多功能信號(hào)發(fā)生器已被制作成專用集成電路，如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的5g8038單片函數(shù)波形發(fā)生器，可以產(chǎn)生精度較高的正弦波、方波、矩形波，鋸齒波等多種信號(hào)。該產(chǎn)品與國(guó)外的icl8038功能相同。產(chǎn)品的各種信號(hào)頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)外接電阻和電容的參數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，為快速而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供了極大的方便。

本文主要介紹了由運(yùn)算放大器lm318和5g8038、電位器等組成的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，該電路能夠產(chǎn)生正弦波信號(hào)、三角波信號(hào)、頻率與占空比可調(diào)節(jié)的矩形波信號(hào)，其輸出頻率能在20hz-5khz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，達(dá)到調(diào)試簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 5g8038的特性[1]

5g8038性能特點(diǎn)如下：

（1）輸出各類(lèi)波形的頻率漂移小于50×10-6hz/℃；

（2）通過(guò)調(diào)節(jié)外接阻容元件值，很容易改變振蕩頻率，使工作頻率在0.001hz-300khz范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。

（3）輸出的波形失真?。?br>
（4）三角波輸出線性度可優(yōu)于0.1%。

（5）矩形脈沖輸出占空比調(diào)節(jié)范圍可達(dá)1-99%，可獲得窄脈沖、方波、寬脈沖輸出；

（6）輸出脈沖（或方波）電平可從4.2-28v；

（7）外圍電路簡(jiǎn)單（外接元件較少），引出線比較靈活、適用性強(qiáng)。

5g8038是上海元件五廠生產(chǎn)的，而國(guó)外生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品icl8038的性能特點(diǎn)要優(yōu)于以互換使用。5g8038引腳排列如圖1所示。

集成電路5g8038管腳說(shuō)明：

1：正弦波失真調(diào)節(jié)端；

2：正弦波輸出端；

3：三角波/鋸齒波輸出端；

4：恒流源調(diào)節(jié)（4腳和5腳外接電阻，以實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)）；

5：恒流源調(diào)節(jié)（外接電阻端）；

6：正電源；

7：基準(zhǔn)源輸出；

8：調(diào)頻控制輸入端；

9：方波/矩形波輸出端（集電極開(kāi)路輸出）；

10：外接電容c；

11：負(fù)電源或接地端；

12：正弦波失真調(diào)節(jié)；

13：空置端；

14：空置端。

2 5g8038的典型應(yīng)用--構(gòu)成多功能信號(hào)發(fā)生器

（1）5g8038多功能函數(shù)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[2]和工作原理如圖2所示。

由5g8038構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器原理框圖可知：他由1個(gè)恒流充放電振蕩電路和1個(gè)正弦波變換器組成，恒流充放電振蕩電路產(chǎn)生方波和三角波，三角波經(jīng)正弦波變換器輸出正弦波。圖中2個(gè)比較器c1，c2組成1個(gè)參考電壓分別設(shè)置在2/3vcc和1/3vcc上的窗口比較強(qiáng)。2個(gè)比較器的輸出分別控制rs觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端。2個(gè)恒流源i1，i2擔(dān)任對(duì)定時(shí)電容c的充放電，而充電和放電的轉(zhuǎn)換則為rs觸發(fā)器的輸出通過(guò)電子開(kāi)關(guān)s的通或斷來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)電子開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí)，電路對(duì)外接電容c充電，當(dāng)電子開(kāi)關(guān)s接通時(shí)，電容c放電，所以，若電路參數(shù)設(shè)計(jì)恰當(dāng)，可在電容c上產(chǎn)生良好的三角波，經(jīng)緩沖器由3腳輸出。為了得到在比較寬的頻率范圍內(nèi)三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換，可用1個(gè)由電阻和晶體管組成的折線近似轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波，由2腳輸出。而用于控制開(kāi)關(guān)s的信號(hào)，即rs觸發(fā)器的輸出，就是方波，經(jīng)緩沖器由9腳輸出。

由5g8038構(gòu)成的多功能信號(hào)發(fā)生器如圖3所示。

為了提高信號(hào)源的帶負(fù)載能力，可使三角波、正弦波信號(hào)經(jīng)由lm318高速運(yùn)算放大器放大后輸出。

通過(guò)調(diào)節(jié)電位器rp1的位置，既可調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出振蕩頻率的大小，又可用來(lái)調(diào)節(jié)輸出矩形脈沖波的占空比。

調(diào)節(jié)電位器rp2，可調(diào)節(jié)輸出正弦波信號(hào)失真度。

調(diào)節(jié)rp3，rp4，可調(diào)節(jié)信號(hào)輸出幅度。

圖中3個(gè)電位器rp1，rp2，rp3采用精密多圈電位器。

為了使振蕩信號(hào)獲得最佳的特性，流過(guò)5g8038集成電路4腳和5腳的電流不能過(guò)大或過(guò)小。若電流過(guò)大，將使三角波的線性變壞，從而導(dǎo)致正弦波失真度增大；若過(guò)小，則電容的漏電流影響變大。流過(guò)5g8038集成電路4腳和5腳的最佳電流為1μa-1ma。為此

3 結(jié) 語(yǔ)

在本文的設(shè)計(jì)中使用了5g8038單片函數(shù)波形發(fā)生器，可以產(chǎn)生精度較高的正弦波、方波、矩形波、三角波、鋸齒波等多種信號(hào)，而且具有較高的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性。特別適用于工控和電子實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)輸出緩沖電路獨(dú)立設(shè)置多路時(shí)，可同時(shí)多路輸出三種信號(hào)，比較容易滿足實(shí)際需要。