❶ 設計題目：設計熱處理車間清洗零件用的傳送設備上的兩級圓柱齒輪減速箱。
一， 設計任務書抄
設計襲題目：熱處理車間零件清洗用傳送設備的傳動裝置
（一）方案設計要求：
具有過載保護性能（有帶傳動）
含有二級展開式圓柱齒輪減速器
傳送帶鼓輪方向與減速器輸出軸方向平行
（二）工作機原始數據：
傳送帶鼓輪直徑___ mm,傳送帶帶速___m/s
傳送帶主動軸所需扭矩T為___N.m
使用年限___年，___班制
工作載荷（平穩，微振，沖擊）
（三）數據：不同,
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❷ 四位數字顯示函數信號發生器的設計和製作
函數信號發生器的設計與製作
系別：電子工程系 專業：應用電子技術 屆：07屆 姓名：李賢春
摘 要
本系統以ICL8038集成塊為核心器件，製作一種函數信號發生器，製作成本較低。適合學生學習電子技術測量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振盪集成電路，只需要個別的外部元件就能產生從0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由於該晶元具有調制信號輸入端，所以可以用來對低頻信號進行頻率調制。
關鍵詞 ICL8038，波形，原理圖，常用接法
一、概述
在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術領域，經常需要用到各種各樣的信號波形發生器。隨著集成電路的迅速發展，用集成電路可很方便地構成各種信號波形發生器。用集成電路實現的信號波形發生器與其它信號波形發生器相比，其波形質量、幅度和頻率穩定性等性能指標，都有了很大的提高。
二、方案論證與比較
2.1·系統功能分析
本設計的核心問題是信號的控制問題，其中包括信號頻率、信號種類以及信號強度的控制。在設計的過程中，我們綜合考慮了以下三種實現方案：
2.2·方案論證
方案一∶採用傳統的直接頻率合成器。這種方法能實現快速頻率變換，具有低相位雜訊以及所有方法中最高的工作頻率。但由於採用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環節，導致直接頻率合成器的結構復雜、體積龐大、成本高，而且容易產生過多的雜散分量，難以達到較高的頻譜純度。
方案二∶採用鎖相環式頻率合成器。利用鎖相環，將壓控振盪器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需要頻率上。這種頻率合成器具有很好的窄帶跟蹤特性，可以很好地選擇所需要頻率信號，抑制雜散分量，並且避免了量的濾波器，有利於集成化和小型化。但由於鎖相環本身是一個惰性環節，鎖定時間較長，故頻率轉換時間較長。而且，由模擬方法合成的正弦波的參數，如幅度、頻率 相信都很難控制。
方案三：採用8038單片壓控函數發生器，8038可同時產生正弦波、方波和三角波。改變8038的調制電壓，可以實現數控調節，其振盪范圍為0.001Hz～300KHz。
三、系統工作原理與分析
3.1、ICL8038的應用
ICL8038是精密波形產生與壓控振盪器，其基本特性為：可同時產生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形；改變外接電阻、電容值可改變，輸出信號的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號輸出失真度為1%；三角波輸出的線性度小於0.1%；占空比變化范圍為2%～98%；外接電壓可以調制或控制輸出信號的頻率和占空比（不對稱度）；頻率的溫度穩定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；對於電源，單電源（V+）：+10～+30V，雙電源（+V）（V-）：±5V～±15V。圖1-2是管腳排列圖，圖1-2是功能框圖。8038採用DIP-14PIN封裝，管腳功能如表1-1所示。
3.2、ICL8038內部框圖介紹
函數發生器ICL8038的電路結構如圖虛線框內所示（圖1-1），共有五個組成部分。兩個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和 ，它們的輸入電壓等於電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發器的S端和 端；RS觸發器的狀態輸出端Q和 用來控制開關S，實現對電容C的充、放電；充點電流Is1、Is2的大小由外接電阻決定。當Is1=Is2時，輸出三角波，否則為矩尺波。兩個緩沖放大器用於隔離波形發生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用於獲得正弦波電壓。
3.3、內部框圖工作原理
★當給函數發生器ICL8038合閘通電時，電容C的電壓為0V，根據電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發器的 ，輸出Q=0， ；
★使開關S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流為
IS1=I
因充電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性上升。
★當上升為VCC/3時，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時RS觸發器的 ，S=0時，Q和 保持原狀態不變。
★一直到上升到2VCC/3時，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變為高電平，此時RS觸發器的 時，Q=1時， ，導致開關S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性下降。
起初，uC的下降雖然使RS觸發的S端從高電平躍變為低電平，但 ，其輸出不變。
★一直到uC下降到VCC/3時，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變為低電平，此時 ，Q=0， ，使得開關S斷開，電容C又開始充電，重復上述過程，周而復始，電路產生了自激振盪。
由於充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。
結論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。但是，當輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。
3.4、方案電路工作原理（見圖1-7）
當外接電容C可由兩個恆流源充電和放電，電壓比較器Ⅰ、Ⅱ的閥值分別為總電源電壓（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恆流源I2和I1的大小可通過外接電阻調節，但必須I2＞I1。當觸發器的輸出為低電平時，恆流源I2斷開，恆流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時間線性上升，當達到電源電壓的確2/3時，電壓比較器I的輸出電壓發生跳變，使觸發器輸出由低電平變為高電平，恆流源I2接通，由於I2＞I1（設 I2=2I1），I2將加到C上進行反充電，相當於C由一個凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉為直線下降。當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器Ⅱ輸出電壓便發生跳變，使觸發器輸出為方波，經反相緩沖器由引腳9輸出方波信號。C上的電壓UC，上升與下降時間相等（呈三角形），經電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號。將三角波變為正弦波是經過一個非線性網路（正弦波變換器）而得以實現，在這個非線性網路中，當三角波的兩端變為平滑的正弦波，從2腳輸出。
其中K1為輸出頻段選擇波段開關，K2為輸出信號選擇開關，電位器W1為輸出頻率細調電位器，電位器W2調節方波占空比，電位器W3、W4調節正弦波的非線性失真。
圖1-1
3.5、兩個電壓比較器的電壓傳輸特性如圖1-4所示。
圖1-4
3.6、常用接法
如圖（1-2）所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調節（簡稱為調頻）電壓輸入端，電路的振盪頻率與調頻電壓成正比。引腳7輸出調頻偏置電壓，數值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。
如圖（1-5）所示為ICL8038最常見的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨立調整。在圖(b)所示電路中，通過改變電位器RW滑動的位置來調整RA和RB的數值。
圖1-5
當RA=RB時，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當RA≠RB時，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時各輸出端的波形圖。根據ICL8038內部電路和外接電阻可以推導出占空比的表達式為
故RA<2RB。
為了進一步減小正弦波的失真度，可採用如圖（1-6）所示電路，電阻20K與電位器RW2用來確定8腳的直流電壓V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，輸出頻率越低，反之亦然。RW2可調節的頻率范圍為20HZ20~KHZ。V8還可以由7腳提供固定電位，此時輸出頻率f0僅有Ra、Rb及10腳電容決定，Vcc採用雙對電源供電時，輸出波形的直流電平為零，採用單對電源供電時，輸出波形的直流電平為Vcc/2。兩個100kΩ的電位器和兩個10kΩ電阻所組成的電路，調整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調整RW2可使電路振盪頻率最大值與最小值之比達到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調節振盪頻率，最高頻率與最低頻率之差可達1000:1。
3.7、實際線路分析
可在輸出增加一塊LF35雙運放，作為波形放大與阻抗變換，根據所選擇的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍約10HZ～20KHZ；幅度調節范圍：正弦波為0～12V，三角波為0～20V，方波為0～24V。若要得到更高的頻率，還可改變三檔電容的值。
圖1-6
表 1-1 ISL8038管腳功能
管 腳 符 號 功 能
1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形調整端。通常SINADJ1開路或接直流電壓，
SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真。
2 SINOUT 正弦波輸出
3 TRIOUT 三角波輸出
4，5 DFADJ1，DFADJ2 輸出信號重復頻率和占空比（或波形不對稱度）調節端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調節頻率和占空比。
6 V+ 正電源
7 FMBIAS 調頻工作的直流偏置電壓
8 FMIN 調頻電壓輸入端
9 SQOUT 方波輸出
10 C 外接電容到V-端，用以調節輸出信號的頻率與占空比
11 V- 負電源端或地
13，14 NC 空腳
四、製作印刷電路板
首先，按圖製作印刷電路板，注意不能有斷線和短接，然後，對照原理圖和印刷電路板的元件而進行元件的焊接。可根據自己的習慣並遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長度減少，變壓器遠離輸出端。再通電源進行調試，調整分立元件振盪電路放大元件的工作點，使之處於放大狀態，並滿足振幅起振條件。仔細檢查反饋條件，使之滿足正反饋條件，從而滿足相位起振條件。
製作完成後，應對整機進行調試。先測量電源支流電壓，確保無誤後，插上集成快，裝好連接線。可以用示波器觀察波形發出的相應變化，幅度的大小和頻率可以通過示波器讀出 。
五、系統測試及誤差分析
5.1、測試儀器
雙蹤示波器 YB4325(20MHz)、萬用表。
5.2、測試數據
基本波形的頻率測量結果
頻率/KHz
正弦波 預置 0.01 0.02 2 20 50 100
實測 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193
方波 預置 0.01 0.02 2 20 50
實測 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038
三角波 預置 0.01 0.02 1 2 20 100
實測 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191
5.3、誤差分析及改善措施
正弦波失真。調節R100K電位器RW4，可以將正弦波的失真減小到1%，若要求獲得接近0.5%失真度的正弦波時，在6腳和11腳之間接兩個100K電位器就可以了。
輸出方波不對稱，改變RW3阻值來調節頻率與占空比，可獲得占空比為50%的方波，電位器RW3與外接電容C一起決定了輸出波形的頻率，調節RW3可使波形對稱。
沒有振盪。是10腳與11腳短接了，斷開就可以了
產生波形失真，有可能是電容管腳太長引起信號干擾，把管腳剪短就可以解決此問題。也有可能是因為2030功率太大發熱導致波形失真，加裝上散熱片就可以了。
5.4、調試結果分析
輸出正弦波不失真頻率。由於後級運放上升速率的限制，高頻正弦波（f>70KHz）產生失真。輸出可實現0.2V步進，峰-峰值擴展至0～26V。
圖1-2
圖 1−7
六、結論
通過本篇論文的設計，使我們對ICL8038的工作原理有了本質的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、工作波形等內部構造及其工作原理。利用ICL8038製作出來的函數發生器具有線路簡單，調試方便，功能完備。可輸出正弦波、方波、三角波，輸出波形穩定清晰，信號質量好，精度高。系統輸出頻率范圍較寬且經濟實用。
七、參考文獻
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【5】潭博學、苗江靜《集成電路原理及應用》北京：電子工業出版社。2003.9
【6】陳梓城《家用電子電路設計與調試》北京：中國電力出版社。2006