集成函數發生器8038芯片內部電路的驗證與分析
摘要:在介紹ICL8038工作原理及管腳功能的基礎上,對其內部電路進行了詳細分析,提出減小波形傳輸時間的方法。通過OrCAD 9.2對其內部電路進行晶體管級仿真,其結果表明,在觸發器模塊電路中采用抗飽和晶體管可提高電平翻轉速度,且輸出波形的頻率和占空比可由電流或外圍電阻控制。進一步分析證明,ICL8038具有精度高,誤差小等優點,因此在各種工業自動化控制中具有巨大的應用前景。
關鍵詞:ICL8038;占空比;信號源;頻率
0 引言
函數信號發生器ICL8038是一種大規模集成電路,能產生精度較高的正弦波、方波、矩形波,鋸齒波等多種信號。在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途,如:通信、廣播、電視系統需要射頻(高頻)發射;工業、農業、生物醫學等領域需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器,而這些應用對輸出波形的頻率和占空比都需要進行調節,同時,在載波發射中,對電平的翻轉速度也有更高的要求。為此,本文對ICL8038的內部芯片電路進行了詳細分析,通過OrCAD軟件對電路進行了仿真驗證,通過搭建電路,對其中觸發器電路進行了實驗分析,并提出了減小波形傳輸時間的方法。實驗結果表明,在觸發器模塊電路中,采用抗飽和晶體管可提高電平的翻轉速度。
1 ICL8038及EDA軟件OrCAD 9.2介紹
目前實現函數發生器的方法國內外主要有4種:用分立元件組成的函數發生器;用晶體管、運放IC等通用器件制作的函數發生器;利用單片集成芯片的函數發生器;利用專用直接數字合成DDS芯片的函數發生器。由于利用單片集成芯片的函數發生器能產生多種波形,可達到較高的頻率,且易于調試,因此本文的研究則基于此方法。
電子設計自動化軟件(OrCAD 9.2)是OrCAD公司于2000年5月推出的產品,它采用Top-down設計策略,增加了PSpice的優化設計,實現了人工智能布線,加強了技術經濟管理(CIS)內容,不僅繪圖準確,美觀清晰,功能強,操作簡便,而且可給企業帶來巨大的經濟效益,因此在國內外受到越來越多用戶的歡迎。
OrCAD 9.2主要包括3部分內容:原理圖輸入、器件信息管理系統OrCAD Capture CIS 9.2;模擬數字混合電路分析與設計OrCAD 9 PS-pise 9.2;印制版電路圖設計OrCAD Layout 9.2。OrCAD PSpice的特點是集成度高,且具備完整的Probe觀測和完整的仿真功能;適合模塊化和層次化設計;可模擬行為模塊;還具有數字、模擬仿真功能,以及元件庫擴充功能。
2 ICL8038工作原理及內部電路
ICL8038工作原理及典型應用如圖1所示,其內部電路由恒流源電路,電壓比較器I、Ⅱ,觸發器電路,緩沖器電路和正弦變換器電路組成。工作原理如下:利用恒流源對外接電容進行充、放電,產生三角波(或鋸齒波),經緩沖器I從第3腳輸出;由觸發器獲得的方波(或矩形波),經緩沖器Ⅱ從第9腳輸出;再利用正弦波變換器將三角波變換成正弦波,從第2腳輸出;改變電容器的充、放電時間,可實現三角波與鋸齒波、方波與矩形波的互相轉換。
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