周云波
宝鸡文理学院物理系 陕西宝鸡 721007
摘 要：用集成函数发生器ICL8038做成扫频信号发生器，并通过实验测量给出了电路元件参数及频率调节范围，中心频率从10～600 kHz，最大频偏±15 kHz，调制电压小于0．2 V／1 kHz。
关键词：ICL8038；扫频信号发生器；电压比较器；占空比；调制电压
函数发生器ICL8038是一种可以同时输出方波、三角波和正弦波的专用集成电路［1，2］，常用作多波形发生器、模拟信号源等［3～5］，本文用集成函数发生器ICL8038联结少量外部元件组成扫频信号发生器。扫频信号发生器是一种输出信号的频率随时间在一定范围内反复变化的正弦信号发生器，他是频率特性测试仪即扫频仪的核心，主要用于直接测量各种网络的频率响应特性［6］。通过实验给出了电路原理图及元件参数，经测试其输出信号中心频率从10～600 kHz，最大频偏±15 kHz，调制电压小于0．2 V／1 kHz，其电路结构简单，实用性强，可以作为扫频仪的核心扫频信号发生器，也可作为电子技术、电子测量等实验参考电路。
1 集成函数发生器ICL8038电路结构［1］
函数发生器ICL8038的电路结构如图1虚线框内所示，共有5个组成部分。2个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1＝I，IS2＝2I；2个电压比较器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为1／3 VCC和1／3 VEE，他们的输入电压等于电容两端的电压uc，输出电压分别控制RS触发器的S端和端；RS触发器的输出端Q和用来控制电子开关S，实现对电容C的充放电；2个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够小，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波信号。
2 工作原理
当给函数发生器ICL8038接通电源时，电容C的电压为0 V，电压比较器Ⅰ和Ⅱ的输出电压均为低电平；因而RS触发器的输出Q为低电平， 为高电平；使电子开关S断开，电流源IS1对电容充电，充电电流时间的增长而线性上升。uc的上升使RS触发器的R端从低电平跃变为高电平，但其输出不变，一直到uc上升到1／3 VCC时，电压比较器Ⅰ的输出电压跃变为高电平，Q才变为高电平（同时变为低电平），导致电子开关S闭合，电容C开始放电，放电电流为IS2－IS1＝I，因放电电流是恒流，所以，电容上电压uc随时间的增长而线性下降。起初，uc的下降虽然使RS触发器的S端从高电平跃变为低电平，但其输出不变。一直到uc下降到1／3 VEE，使电压比较器Ⅱ的输出电压跃变为低电平，Q才变为低电平（同时为高电平），使得电子开关S断开，电容C又开始充电。重复上述过程，周而复始，电路产生了自激振荡。由于充电电流与放电电流数值相等，因而电容上电压为对称三角波形,和Q）为方波，经缓冲放大器输出。三角波电压通过三角波变正弦波电路输出正弦波电压。通过以上分析可知，改变电容充电放电电流即改变RA，RB的数值，或改变电容C的数值，就改变了充放电时间，因此可改变其频率。
ICL8038是性能优良的集成函数发生器。可用单电源供电，也可双电源供电，他们的值为±5～±15 V，我们取±15 V，频率的可调范围为1～600 kHz，输出矩形波的占空比可调范围为2％～98％。
图2所示为ICL8038的引脚功能图，其中引脚8为频率调节（简称调频）电压输入端，电路的振荡频率与调频电压成正比，调频电压值是指电源VCC（引脚6）与引脚8之间的电压值，其变化范围不应超过1／3（VCC＋VEE），即引脚8的输入电压范围应在＋5～＋15 V之间。引脚7输出调频偏置电压，其绝对值是电源＋VCC与引脚7之差，一般其绝对值是1／5（VCC＋VEE），也就是说7脚电压应比电源电压低1／5（VCC＋VEE），如果VCC＝VEE＝15 V，7脚电压应取9 V，可见7脚电压也可作为引脚8的输入电压。
图3所示为ICL8038最常见的接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻RL＝10 kHz至＋VCC。图中RA和RB可分别独立调整，通过改变RA和RB的数值可改变矩形波的占空比，当RA＝RB时矩形波的占空比为50％，因而为方波。当RA≠RB时，矩形波不再是方波，引脚2输出也就不再是正弦波。
3 扫频信号发生器
用集成函数发生器ICL8038接成的扫频信号发生器如图4所示，为了获得失真很小的扫频正弦载波信号，必须使RA＝RB，否则正弦载波的正负半周不对称，图中采用100 kΩ的双联电位器。由于集成电路ICL8038的振荡频率与引脚8输入的电压成正比，所以改变引脚8的电压就可以改变振荡频率，也就是说ICL8038可以构成Vco压控振荡器。而引脚8的调频电压输入范围是在＋5～＋15 V之间。如果在引脚8加入的电压ui按一定规律变化，其峰峰值小于10 V（＝15 V－5 V），就可构成低频扫频信号发生器。当ui为200 Hz，VP－P值小于6 V的三角波时，在ICL8038的输出端2脚就可得到载波为正弦扫频信号。中心频率可从10～600 kHz最大频偏Δf＝±15 kHz，调制电压小于0．2 V／1 kHz。
参考文献
［1］ 童诗白．模拟电子技术［M］．北京：高等教育出版社，1999．
［2］ 姚行洲．ICL8038原理及应用［J］．北京广播电视大学学报,1999,(1):37-39.
［3］ 刘阳．精密波形发生器ICL8038［J］．国外电子元器件,1995,(11):11-14.
［4］ 陈立定．由ICL8038制作的多波形信号发生器［J］．国外电子元器件,1999,(3):37-38.
［5］ 刘爱元，卢建华．一种基于ICL8038芯片的模拟信号源［J］．半导体技术，2001，26（4）：33 35．
［6］ 张永瑞，刘振起，杨林耀，等．电子测量技术基础［M］．西安：西安电子科技大学出版社，1995．
摘自《现代电子技术》
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