1.4 技能训练1：函数信号发生实训

1．实训目的

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。

2．实训内容

1）高频实验箱的正确使用。

2）输出正弦波的调整。

3）输出三角波的观察。

4）输出方波的观察。

5）三种波段参数的比较。

3．实训预习要求

参阅相关资料中有关ICL8038的内容介绍。

4．实训知识

（1）ICL8038内部框图介绍

ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1-5所示。它由恒流源I₂和I₁、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。

外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阈值分别为总电源电压（指U_CC+U_EE）的2/3和1/3。恒流源I₂和I₁的大小可通过外接电阻调节，但必须保证I₂＞I₁。当触发器的输出为低电平时，恒流源I₂断开，恒流源I₁给C充电，它的两端电压u_C随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器的输出由低电平变为高电平，恒流源I₂接通，由于I₂＞I₁（设I₂=2I₁），I₂将加到C上进行反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压u_C又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压便发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I₂断开，I₁再给C充电，……如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使I₂=2I₁，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压u_C上升与下降时间相等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从引脚2输出。

（2）ICL8038引脚功能图（见图1-6）

供电电压为单电源或双电源：单电源10～30V；

双电源±5～±15V。

（3）实验电路原理图（见图1-7）

其中K₁为输出频段选择波段开关，K₂为输出信号选择开关，电位器W₁为输出频率细调电位器，电位器W₂调节方波占空比，电位器W₃、W₄调节正弦波的非线性失真。

（4）实际电路分析

ICL8038的实际电路与图1-7基本相同，只是在输出增加了一块LF353双运放，作为波形放大与阻抗变换，如图1-8所示。根据所选的电路元器件值，本电路的输出频率范围为10Hz～11kHz；幅度调节范围：正弦波为0～12V，三角波为0～20V，方波为0～22V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。

5．实训仪器与设备

TKGPZ-1型高频电子线路综合实验箱，双踪示波器，频率计，交流毫伏表。

6．实训内容与步骤

在实验箱上找到本次实训所用的单元电路，并与电路原理图相对照，了解各个切换开关的功能与使用。然后按前述的实训步骤开启相应的电源开关。

（1）输出正弦波的调整与测量

1）取某一频段的正弦波输出，用示波器观测输出端（TP₇₀₁）的波形。通过反复调节电位器W₂、W₃、W₄，使输出正弦波的失真为最小。

2）用频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范围和各频段的输出频响特性V=f（f）。

① 从最低频段开始，调节频率细调电位器W₁，测定本频段的频率调节范围和输出电压（在最高与最低频率之间选取若干点），填入表1-2中。

② 切换到中间频段，重复①的步骤。

③ 切换到最高频段，重复①的步骤。

（2）输出三角波的观察

通过调节频率和幅度，观测输出的波形。

（3）输出方波的观察

① 通过调节频率和幅度，观测输出的波形。

② 通过调节W₂，可以改变输出方波的占空比。

7．实训注意事项

1）正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤，往往需要反复多次调整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦波形。

2）经实训步骤（3）的第②步后，要想重新恢复正弦波输出，则必须重新调整电位器W₂。

8．预习思考题

1）如果采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影响？

2）本电路输出的最高频率与最低频率受哪些因素的影响？

3）要想同时输出三种不同波形的信号，有没有可能？如何实现？

4）在实验的实际电路中后两级的运放有何作用？是否可去除？

9．实训报告

1）作出各频段的频响特性曲线。

2）回答预习中的思考题。