函数信号发生器的原理及调试与维护

函数信号发生器的原理及调试与维护

第13卷第6期2001年11月　　　　　　嘉兴学院学报Vol.13No.62001.11JournalofJiaxingCollege　　　　　　　　　　　　　　　　　　 81

函数信号发生器的原理及调试与维护

徐建华

(嘉兴学院,浙江嘉兴314001)

摘　要:该文讨论了目前在实验室最流行的信号发生器—、调试与维修的方法。以集成电路ICL8038为核心构成的函数信号发生器为例,,且详细分析了各种故障的原因及消除方法。

关键词:函数信号发生器;集成电路;工作原理;;　Abstract:Thispaperdiscussestheprinciple,monsignalgeneratorthatisthemostpopularinlaboratory.Takrwhosenucleusistheintegrat2edcircuitchipICL8038asanle,theprincipleandadjustmentmethodoftheinstrument,andalsoandonofvariousfaults.

Keyonr;integratedcircuit;workingprinciple;breakdown;adjust2m::A.　文章编号:1671-3079(2001)06-0081-(03)

函数信号发生器与正弦波信号发生器相比具有体积小、功耗少、价格低等优点,最主要的是函数信号发生器的输出波形较为灵活,有三种波形(矩形波、三角波和正弦波)可供选择,学生实验及科研使用极为方便。我院实验中心采用函数信号发生器作模拟电路的信号源来用的情况较多,笔者现将这方面的研究成果总结如下,供同行参考。

1　函数信号发生器的结构原理

用分立元件与集成运算放大器组成的函数信号发生器,其外围元件多,电路较为复杂,实验过程中不易调试。因此,目前厂家生产的函数信号发生器大多采用函数信号发生器的集成电路,其外围再加上少量的电阻、电容即可获得所需的矩形波、三角波和正弦波函数信号。下面以ICL

8038

图1　ICL8038结构示意图　　　　　　　　　　图2　ICL8038集成电路的管脚

集成电路为例说明之。

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图1为ICL8038结构示意图,它由跟随器、高压比较器、低压比较器、触发器、反相器、集电极开路门、三角波变正弦波输出器、电流源I1、I2和电子开关K构成,C为外接电容。ICL8038的工作原理为:高电压比较器的阈值电压VH=2 3(VCC+VEE),低电压比较器的阈值电压VL=1 3(VCC+VEE)(以电源—VEE为参考电压端),它们分别在电容器C上的电压超过VH或低于VL时,比较器翻转,比较器的两种不同的输出状态用来控制触发器的工作状态。电流源I1和I2的大小通过外接电阻来调节。为保证电容器能线性放电,必须满足I1>I2。当触发器输出为低电平时,电子开关K断开,恒流源I1给电容器C充电,电容器C上的电压VC就随时间线性上升,当VC值达到VH时,高电压比较器输出跳变使触发器输出高电平,电子开关K接通,电容器C按恒流源I2-I1放电,此时VC随时间线性下降。当VC降为VL时,低电压比较器输出跳变,使触发器又变为低电平,电子开关K断开,而I1重新向电容C充电,周期性地重复上述过程。如果使I2=2I1,则触发器的输出为矩形波,经倒相器由集电极开路晶体管输出,电容器C,同时经过三角波—正弦波转换电路,得到正弦波输出。当电路参数给定时,的波形可通过调节电流源I1和I22　ICL8083用法及技术参数

ICL8083的8脚为调电压输入(参阅图2),是一种电压频率(V F)转换电路,,线性度为0.5%。调频电压的值是指+VCC端与管脚,1 3(VCC+VEE)。7脚为调频电压输出端,,VCC端和7脚之间的电压,此值为(VCC+VEE),它。

,一般在Vcc和9脚之间接一个阻值通常取10K8左右。3脚,2脚为正弦波输出端,4脚为占空比调整端,5脚为频率调整端,6脚为电源正极VCC,11脚为电源负极VEE,10脚接电容C。13、14脚为空脚。

ICL8038的主要技术参数如下:1)单电源电压:+(10～30)V;2)双电源电压:(±5～1MHz;4)正弦波幅度(±10V供电时):4V;～±15)V;3)工作频率范围:0.001Hz

5)正弦波失真度(外接调整电路):1.5%;6)三角波幅度(±10V供电时):最小6V;7)三角波线性度:0.1%;8)方波输出幅度:VCC;9)方波上升时间:180ns;10)方波下降时间:40ns。3　测试与维修

3.1　集成块的测试

函数信号发生器因为多采用了集成电路,因此维修就变得比较简单,故障的最大可能是集成块坏了。为了准确确定故障,可拆下集成块进行测试,以ICL8038为例,其测试电路如图3所示。7脚和8脚相连,使得三角波的上升时间t1=

5 3R1C,下降时间为t2=,此时振荡频率32R1-R2

为f==,电阻t1+t25 3R1C[1+R2 (2R1-R2)]

1mA～(VCC—R1和R2的阻值一般在(VCC—V8)

10uA范围内,式中(VCC—V8)是指电源+VCCV8)

与脚8之间的电压,同时应使R2<2R1,这样就保证

了I1<I2<2I1的关系,若能顺利地调出这三种波形

说明集成块是好的。

3.2　其它故障的排除

函数信号发生器的内部结构由RC选频网络、图3　集成块测试电路

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电流源调节电路、波形输出选择电路最后接功率放大器(本电路由射极输出器作功放用),采用射极输出器输出主要为提高函数信号发生器的带负载能力,如图4所示。

了解了函数信号发生器的

图4结构后,其故障处理也就十分简单了,3.2.1　频率不准。Hz～1KHz、1K～10KHz、10K～100KHz频率的函数信号,进行调整。,即通过调RW1来改变ICL8038第8脚电压来实现。

3.2.2。无输出信号的现象首先要检查+Vcc及-VEE两组电源是否接好,,则最大可能性故障为射极输出器故障,此时应检查晶体管T的各极电位是否正常,若正常则要检查晶体管T是否击穿,若击穿则要换三极管。若各极电位不正常则要检查晶体管T的电源是否加上,检查负载电阻R12、R13及Rw5的工作状态是否正常,发现异常应立即排除。经过这样的检查射极输出器的故障是肯定可排除的。

3.2.3　个别输出端无输出信号。个别输出端无输出信号的故障可能性只有两个,其一是选择开关K2故障,清洁或更换后即可解决;其二是R6、R7、R8与R9、R10、R11构成分压电路故障,要检查R6、R7、R8有否开路,并检查R9、R10、R11有否短路,若有故障应立即排除。经过这样处理,个别输出端无输出信号的故障即可排除。

3.2.4　输出波形光滑度的调整。若发现输出波光滑度欠佳可通过调Rw4来完成。4　结束语

现代科学技术高速发展,函数信号发生器的结构原理也多样化,但是其构成原理大同小异,本文只是从实验室角度以ICL8038集成函数信号发生器为例介绍其调试与维护方法,起一个抛砖引玉的作用。

参考文献:

[1]杨素行.模拟电子技术基础[M].北京:高教出版社,1998.

[2]康华光.电子技术基础[M].北京:高教出版社,1988.

收稿日期:2001209210　作者简介:徐建华(1945-),男,上海人,嘉兴学院机电与建筑工程学院实验中心实验师。

(责任编辑　江海)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t2cm.html