【参赛】手持式ICL8038函数信号发生器
本帖最后由 1996 于 2018-2-19 21:24 编辑废话——
这个东西从设计到实验，最后定型制作，花费了整整一个寒假的时间，虽然说一开始可能有点磨洋工，经历了两三个实验版本，最后在情人节那天制作完成正式版1.0，后来发生了发帖失败的惨剧，对制作心灰意冷又正逢过年，就搁置了几天，过完年后，又设计制作了2.0版本，可以说是日夜加班赶工的成果。
整体介绍——
一，有所改变的部分
虽然1.0没有能和大家见面，PCB文件未保留，实物也被拆东墙补西墙，但还是说一下改动以及新版本设计的理由。有以下几点：
1，减少了波段数量，原版四个波段十倍频率用了三个开关，再加上多圈电位器，选择起来晕头转向，转起来没完没了，新版只用高低两档，覆盖10Hz到100KHz，一个自锁开关就可以切换频段，配合多圈电位器，频率调节足够精细，因为本身频率稳定度就不是特别高，低频档，以Hz为单位，小数点后数值抖动，高频档，以KHz为单位，小数点第二位以后数值抖动，因此太精细的调节是没有多余的，也可以选择普通电位器配合多档波段开关，鉴于ICL8038的原理，分多个波段能降低失真，我主要是考虑体积
2：阉割了占空比功能，原本设计50%和90%两档占空比，但因为两个档位的频率调节范围非常非常不容易互相将就，可能需要解多元方程组得到，没有时间研究实验，干脆不要
3：将衰减量由100倍变为5倍，成品函数信号发生器一般是20/40dB的衰减量，主要是由衰减的原理决定的，改变反相比例放大器的反馈电阻，衰减量大（或者说输出信号太小）会对波形产生一些不利影响（运放的噪声变得明显），5倍衰减再加上电位器调节，已经能调节到输出数毫伏的信号，所以减小了衰减量，小信号的衰减最好还是用无源衰减的方式加到输出之后。体积限制，省略
4：555单稳电路的缓冲由运放跟随器改用三极管跟随器，三极管性能比LM324好多了……LM324压摆率太低，超过10KHz的方波就变成三角波了，不过主要目的是剩下一个运放，用于下面的更改中
5：电源部分，原本是锂电池升压到24v,两个三极管分轨，缺点，静态损耗大，占空间大，现在用上面省下的运放做一个跟随器，电阻分压，输出“地”电平。
二，指标说明
频率：10Hz~1KHz,1KHz~100KHz
幅值：方波，锯齿波大于5Vpp，正弦波大于4Vpp
频率指示精度：相对误差小于5%
输出阻抗：600欧
特色功能：直流偏移连续可调（按信号大小比例调节）
功耗：800mW
三，电路图及说明，未标明数据代表取值范围特别大
1：ICL8038，就是数据表里抄出来的，C=224和222，RA=RB=1.2K
2:信号处理输出部分,方波先衰减，使之和正弦，三角波幅度差不多，再到波段开关选择，再到加法器进行偏移量调整，最后调整幅值输出，虽然我使用的是LM324，但不代表它能胜任，只是因为我只有这个，快递又放假，做实验时可以使用它，坏了不心疼，低频档可以用它，超过1KHz就方波上升沿就变得很明显，最高频率附近时幅度下降波形失真非！常！严！重！需要换用带宽增益积和压摆率都更高的运放，另外输出电流也要加以考虑，否则电源分轨处需要更改
3：频率显示部分，就是NE555单稳定时电路，RC计算即可，使定时时间略小于（0.9倍以下）待测频率最大值的周期，比较难的部分是微分网络的数值，R取数十K即可，C需要从小到大实验，太小负脉冲过窄不能触发，太大将在高频端会失去微分作用，导致单稳电路触发失败
4：电源部分，某宝买的模块，升压和锂电池充电板再加一个开关切换
四，制作过程
主电路特写
电源特写
外壳开孔
模块总览
内部（电源模块还未用热熔胶固定）
五，效果展示
低频档，示波器：2V/格，DC耦合且无调节偏移，中间为地电位，输出：1KHz，最大幅值无衰减，无直流偏移调节，图片中表头指示不准是镜头角度问题
低频档，示波器：500mV/格，DC耦合且无调节偏移，中间为地电位，输出：500Hz，最大幅值5倍衰减，无直流偏移调节，指示准确
呼~坐沙发，休息休息，紧赶慢赶，总算赶上了，应该是本届大赛最后一个作品了:lol 楼主你上传的PCB文件不对，能上信号发生部分的PCB吗？ mirage888 发表于 2018-2-24 23:58
楼主你上传的PCB文件不对，能上信号发生部分的PCB吗？
面板，电源，主电路都在这个文件里包含了 只能仰望，对我来说太高大上了 收获希望 发表于 2018-2-25 14:27
只能仰望，对我来说太高大上了
就电路来说，这个其实是很简单的设计，大量集成电路已经降低了很多难度 楼主做的很细致啊。 xinyukeji 发表于 2018-2-25 16:22
楼主做的很细致啊。
这个信号发生器也是看了您的帖子才有想法的 把出问题的部分，和我们分享一下。谢谢。:lol qw66 发表于 2018-3-1 12:42
把出问题的部分，和我们分享一下。谢谢。
不是很明白你的意思:L 为啥不发表 正式版1.0呢？ 正式版2.0 是不是比1.0 要更好？可以说说。 qw66 发表于 2018-3-1 12:56
为啥不发表 正式版1.0呢？ 正式版2.0 是不是比1.0 要更好？可以说说。
这个在帖子开头就说了呀:handshake 好吧，你赢了。:lol
8038 很经典。用好是需要，很努力的。 很牛X的存在，这个一般人整不了赞一个
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