函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路;当调节外部电路参数时,还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波。因此,函数发生器广泛用于仪器仪表中。
8.3.4.1 函数发生器的电路结构
函数发生器电路的基本原理框图如图8.3.11所示,为了有足够强的带负载能力,输出级为缓冲电路,可用电压跟随器。图中各方框表述的是其实现的功能,在实际芯片中,电路结构是多种多样的。另外,为了使振荡频率、振荡幅值、三角波的对称性、直流偏置等均可调,实际电路会更加复杂。
图8.3.11 函数发生器电路的基本原理框图
8.3.4.2 函数发生器ICL8038的性能特点
ICL8038是性能优良的集成函数发生器,其引脚图如图8.3.12所示。可用单电源供电,即将引脚11接地,引脚6接+VCC,VCC为10~ 30 V;也可用双电源供电,即将引脚11接-VEE,引脚6接+VCC,它们的值为±5~ ±15 V。
ICL8038频率的可调范围为0.001 Hz~300 kHz;输出矩形波的占空比可调范围为2%~98%,上升时间为180 ns,下降时间为40 ns;输出三角波(斜坡波)的非线性小于0.05%;输出正弦波的失真度小于1%。
图8.3.12 ICL8038的引脚图
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。引脚7输出调频偏置电压,数值是引脚7与电源+VCC之差,它可作为引脚8的输入电压。
思考题
8.3.1如何判断电路是否会产生非正弦波振荡?与判断电路是否产生正弦波振荡的方法有何区别?如果已知电路为振荡电路,则如何区分它是非正弦波振荡电路还是正弦波振荡电路?
8.3.2试利用基本运算电路、有源滤波电路、电压比较器等实现尽可能多的波形转换。
习 题
8.3.1 在图题8.3.1所示电路中,已知R1= 10 kΩ,R2= 20 kΩ,C = 0.01 μF,集成运放的最大输出电压幅值为±12 V,二极管的动态电阻可忽略不计。
(1)求出电路的振荡周期;
(2)画出uO和uC的波形。
8.3.2 电路如图题8.3.2所示。
(1)定性画出uO1和uO的波形;
(2)估算振荡频率与uI的关系式。
图题8.3.1
图题8.3.2(www.xing528.com)
8.3.3 电路如图题8.3.3所示,已知集成运放的最大输出电压幅值为±12V,uI的数值在uO1的峰-峰值之间。
(1)求解uO3的占空比与uI的关系式。
(2)设Ui=2.5V ,画出uO1,uO2和uO3的波形。
图题8.3.3
8.3.4 电路如图题8.3.4所示,±UZ=±6V ,试回答下列问题:
(1)为使电路能够起振,(R2+Rf)应大于何值?
(2)电路的振荡频率f0为多少?
(3)稳定振荡时,输出电压的峰值为多少?
8.3.5 电路如图题8.3.5所示,±UZ=±8V :
(1)分别说明两个运算放大电路构成哪种基本电路;
(2)求出uO1与uO的关系曲线uO1=f(uO);
(3)求出uO1与uO的关系式uO=f(uO1);
(4)定性画出uO和uO1的波形;
(5)若要提高振荡频率,可以改变哪些电路参数?如何改变?
图题8.3.4
图题8.3.5
8.3.6 理想运放组成的波形发生电路如图题8.3.6所示,已知D1、D2性能相同,UZ=5.3V ,UD(on)=0.7V 。
(1)分析说明电路图中各运放构成何种电路;
(2)试画出uO1、uO2和uO的波形;
(3)若要求电路的振荡频率f=103Hz ,试确定电容C的数值。
图题8.3.6
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