秒信号发生器毕业论文1

函数信号发生器的设计与制作 系别：电子工程系 专业：应用电子技术 届：07届 姓名：李贤春 摘 要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 关键词 ICL8038，波形，原理图，常用接法 一、概述 在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。 二、方案论证与比较 ·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： ·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为～300KHz。 三、系统工作原理与分析 、ICL8038的应用 ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形；改变外接电阻、电容值可改变，输出信号的频率范围可为～300KHz；正弦信号输出失真度为1%；三角波输出的线性度小于；占空比变化范围为2%～98%；外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比（不对称度）；频率的温度稳定度（典型值）为120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；对于电源，单电源（V+）：+10～+30V，双电源（+V）（V-）：±5V～±15V。图1-2是管脚排列图，图1-2是功能框图。8038采用DIP-14PIN封装，管脚功能如表1-1所示。 、ICL8038内部框图介绍 函数发生器ICL8038的电路结构如图虚线框内所示（图1-1），共有五个组成部分。两个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；两个电压比较器Ⅰ和Ⅱ的阈值电压分别为 和 ，它们的输入电压等于电容两端的电压uC，输出电压分别控制RS触发器的S端和 端；RS触发器的状态输出端Q和 用来控制开关S，实现对电容C的充、放电；充点电流Is1、Is2的大小由外接电阻决定。当Is1=Is2时，输出三角波，否则为矩尺波。两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。 、内部框图工作原理 ★当给函数发生器ICL8038合闸通电时，电容C的电压为0V，根据电压比较器的电压传输特性，电压比较器Ⅰ和Ⅱ的输出电压均为低电平；因而RS触发器的 ，输出Q=0， ； ★使开关S断开，电流源IS1对电容充电，充电电流为 IS1=I 因充电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性上升。 ★当上升为VCC/3时，电压比较器Ⅱ输出为高电平，此时RS触发器的 ，S=0时，Q和 保持原状态不变。 ★一直到上升到2VCC/3时，使电压比较器Ⅰ的输出电压跃变为高电平，此时RS触发器的 时，Q=1时， ，导致开关S闭合，电容C开始放电，放电电流为IS2-IS1=I因放电电流是恒流，所以，电容上电压uC随时间的增长而线性下降。 起初，uC的下降虽然使RS触发的S端从高电平跃变为低电平，但 ，其输出不变。 ★一直到uC下降到VCC/3时，使电压比较器Ⅱ的输出电压跃变为低电平，此时 ，Q=0， ，使得开关S断开，电容C又开始充电，重复上述过程，周而复始，电路产生了自激振荡。 由于充电电流与放电电流数值相等，因而电容上电压为三角波，Q和 为方波，经缓冲放大器输出。三角波电压通过三角波变正弦波电路输出正弦波电压。 结论：改变电容充放电电流，可以输出占空比可调的矩形波和锯齿波。但是，当输出不是方波时，输出也得不到正弦波了。 、方案电路工作原理（见图1-7） 当外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器Ⅰ、Ⅱ的阀值分别为总电源电压（指+Vcc、-VEE）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UC随时间线性上升，当达到电源电压的确2/3时，电压比较器I的输出电压发生跳变，使触发器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UC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Ⅱ输出电压便发生跳变，使触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压UC，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，当三角波的两端变为平滑的正弦波，从2脚输出。 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。 图1-1 、两个电压比较器的电压传输特性如图1-4所示。 图1-4 、常用接法 如图（1-2）所示为ICL8038的引脚图，其中引脚8为频率调节（简称为调频）电压输入端，电路的振荡频率与调频电压成正比。引脚7输出调频偏置电压，数值是引脚7与电源+VCC之差，它可作为引脚8的输入电压。 如图（1-5）所示为ICL8038最常见的两种基本接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻RL至+VCC。在图(a)所示电路中，RA和RB可分别独立调整。在图(b)所示电路中，通过改变电位器RW滑动的位置来调整RA和RB的数值。 图1-5 当RA=RB时，各输出端的波形如下图(a)所示，矩形波的占空比为50％，因而为方波。当RA≠RB时，矩形波不再是方波，引脚2输出也就不再是正弦波了，图(b)所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为 故RA<2RB。 为了进一步减小正弦波的失真度，可采用如图（1-6）所示电路，电阻20K与电位器RW2用来确定8脚的直流电压V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，输出频率越低，反之亦然。RW2可调节的频率范围为20HZ20~KHZ。V8还可以由7脚提供固定电位，此时输出频率f0仅有Ra、Rb及10脚电容决定，Vcc采用双对电源供电时，输出波形的直流电平为零，采用单对电源供电时，输出波形的直流电平为Vcc/2。两个100kΩ的电位器和两个10kΩ电阻所组成的电路，调整它们可使正弦波失真度减小到。在RA和RB不变的情况下，调整RW2可使电路振荡频率最大值与最小值之比达到100:1。在引脚8与引脚6之间直接加输入电压调节振荡频率，最高频率与最低频率之差可达1000:1。 、实际线路分析 可在输出增加一块LF35双运放，作为波形放大与阻抗变换，根据所选择的电路元器件值，本电路的输出频率范围约10HZ～20KHZ；幅度调节范围：正弦波为0～12V，三角波为0～20V，方波为0～24V。若要得到更高的频率，还可改变三档电容的值。 图1-6 表 1-1 ISL8038管脚功能 管 脚 符 号 功 能 1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形调整端。通常SINADJ1开路或接直流电压， SINADJ2接电阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和减小失真。 2 SINOUT 正弦波输出 3 TRIOUT 三角波输出 4，5 DFADJ1，DFADJ2 输出信号重复频率和占空比（或波形不对称度）调节端。通常DFADJ1端接电阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改变阻值可调节频率和占空比。 6 V+ 正电源 7 FMBIAS 调频工作的直流偏置电压 8 FMIN 调频电压输入端 9 SQOUT 方波输出 10 C 外接电容到V-端，用以调节输出信号的频率与占空比 11 V- 负电源端或地 13，14 NC 空脚 四、制作印刷电路板 首先，按图制作印刷电路板，注意不能有断线和短接，然后，对照原理图和印刷电路板的元件而进行元件的焊接。可根据自己的习惯并遵循合理的原则，将面板上的元器件安排好，尽量使连接线长度减少，变压器远离输出端。再通电源进行调试，调整分立元件振荡电路放大元件的工作点，使之处于放大状态，并满足振幅起振条件。仔细检查反馈条件，使之满足正反馈条件，从而满足相位起振条件。 制作完成后，应对整机进行调试。先测量电源支流电压，确保无误后，插上集成快，装好连接线。可以用示波器观察波形发出的相应变化，幅度的大小和频率可以通过示波器读出 。 五、系统测试及误差分析 、测试仪器 双踪示波器 YB4325(20MHz)、万用表。 、测试数据 基本波形的频率测量结果 频率/KHz 正弦波 预置 2 20 50 100 实测 方波 预置 2 20 50 实测 三角波 预置 1 2 20 100 实测 、误差分析及改善措施 正弦波失真。调节R100K电位器RW4，可以将正弦波的失真减小到1%，若要求获得接近失真度的正弦波时，在6脚和11脚之间接两个100K电位器就可以了。 输出方波不对称，改变RW3阻值来调节频率与占空比，可获得占空比为50%的方波，电位器RW3与外接电容C一起决定了输出波形的频率，调节RW3可使波形对称。 没有振荡。是10脚与11脚短接了，断开就可以了 产生波形失真，有可能是电容管脚太长引起信号干扰，把管脚剪短就可以解决此问题。也有可能是因为2030功率太大发热导致波形失真，加装上散热片就可以了。 、调试结果分析 输出正弦波不失真频率。由于后级运放上升速率的限制，高频正弦波（f>70KHz）产生失真。输出可实现步进，峰-峰值扩展至0～26V。 图1-2 图 1−7 六、结论 通过本篇论文的设计，使我们对ICL8038的工作原理有了本质的理解，掌握了ICL8038的引脚功能、工作波形等内部构造及其工作原理。利用ICL8038制作出来的函数发生器具有线路简单，调试方便，功能完备。可输出正弦波、方波、三角波，输出波形稳定清晰，信号质量好，精度高。系统输出频率范围较宽且经济实用。 七、参考文献 【1】谢自美《电子线路设计.实验.测试（第三版）》武汉：华中科技大学出版社。2000年7月 【2】杨帮文《新型集成器件家用电路》北京：电子工业出版社， 【3】第二届全国大学生电子设计竞赛组委会。全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编。北京：北京理工大学出版社，1997. 【4】李炎清《毕业论文写作与范例》厦门：厦门大学出版社。 【5】潭博学、苗江静《集成电路原理及应用》北京：电子工业出版社。 【6】陈梓城《家用电子电路设计与调试》北京：中国电力出版社。2006

信号自动化毕业论文

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【摘要】 为了保证铁路行车安全，减少人工操作，就需要通过自动控制系统来进行控制铁路电务信号工作，安全型继电器是铁路信号继电器的主要定型产品，是进行铁路电务信号控制的主要自动化控制设备。本文将对铁路电务信号设备的安全型继电器进行探讨，以提高铁路电务信号设备的自动化控制技术的运行效率。

【关键词】 铁路电务信号 安全型继电器 自动化控制技术

前言

铁路是我国国民经济的大动脉，在促进我国经济发展中发挥了重要作用，尤其是近年来，我国经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对交通运输的快捷性和安全性提出了更高的要求。为了保证铁路的安全稳定的运输，以铁路电务信号设备故障的有效控制已经成为提高安全系数的主要关键之一，是保证铁路安全有序运行的重要保障。铁路信号设备是铁路的主要设备之一，其功能就是发挥组织指挥列车安全运行，提高列车运输效率，传递各种运输信息，完善行车人员劳动条件的主要设施，其重要性是不言而喻的。为了保证铁路行车安全，减少人工操作，就需要通过自动控制系统来进行控制铁路电务信号工作，安全型继电器是铁路信号继电器的主要定型产品，是进行铁路电务信号控制的主要自动化控制设备。

一、安全型继电器的概述

安全型继电器是我国自行设计和生产的铁路信号专用继电器。是运用24V直流系列的重弹力式直流电磁继电器，工作方式是重、弹力返回的来进行的，其基本结构是无极继电器。结构组成是由电磁系统和接点系统构成，电磁系统包括线圈、固定的铁心、轭铁和可动的衔铁，接点系统包括拉杆、动静接点组。动作原理：当线圈中通入一定数值的电流后，由于电磁作用或感应方法产生电磁吸引力，吸引衔铁，由衔铁带动接点系统，改变其状态、从而反映输入电流的状况。也可以说是：电→磁→力→动作拉杆，F吸引力>F重力为吸起状态。安全型继电器有插入式（型号内带有C字）和非插入式两种。在信号设备中，插入式多单独使用，非插入式常应用在有防尘外壳的组匣式设备中。

二、铁路电务信号中的继电器的应用

铁路电务信号中继电器的选择，继电器的名称表述，以及继电器的定位都非常重要，才能更安全有效的应用在继电器中。

1、继电器的选择原则。首先要知道继电器的原理、技术参数、使用条件、结构工艺特点和规格型号，同时还要知道线圈电阻，被控回路的性质、特点以及对继电器的要求，并满足每种电路的基本要求。其次还要知道继电器的关键技术性能，尤其是触点负荷 ，动作时间参数，机械和电气寿命等。尤其是在铁路电路中使用串联使用继电器时，串联继电器的数量满足电压的要求。继电器接点通过的电流不要小于电路的工作电流，当无法满足要求时需要采用并联技术。继电器接点数量不够，尤其是无法满足电路要求时，设置复示继电器反映主继电器工作状态。电路中串联继电器接点时，接点的接触电阻满足电路要求，以更好满足电路正常工作为原则。

2、继电器的表述。继电器的名称符号一般是根据它的主要用途和功能来命名的，例如：按钮继电器为AJ，信号继电器为XJ等。在同一功能和作用会用到许多继电器，，它们的名称必须加以区别。如：XLAJ，SLAJ等。XLA，代表下行进 站信号机的列车进路按钮继电器，STAJ代表上行通过按钮继电 同一个继电器的线圈和接点必须用该继电器的名称符号来标记，以免互相混淆。而且在同一个继电器的'各接点组还要用其编号来区分，以杜绝重复使用的目的。

3、继电器的定位。继电器有吸起状态与落下状态两种。在电路图里只可以表达这两种状态中的一种。电路图中继电器呈现的状态称为通常状态或者叫做称为定位状态。在铁路信号系统里需要遵循以下原则来规定定位状态。一是继电器的定位状态应和设备的定位状做到相一致，信号布置图中所反映的设备状态约定为设备的定位状态。如：信号机通常以关闭为定位状态；道岔以开通定位为定位状态，轨道电路以空闲为定位状态。二是依照故障、安全的原则，要求继电器的落下状态和设备的安全侧做到相同。如信号继电器的落下应与信号关闭相一致，轨道继电器 落下应与轨道电路占用相一致。这样，才能实现电路发生断线故障 时导向安全侧。在电路中只要是以吸起为定位状态的继电器，其接点和线圈均以“↑”符号表示，只要是以落下为定位状态的继电器，其接点和线圈以“↓”表示。三是继电器的符号。对于线圈必须注明其定位状态箭头和线圈端子号。对于继电器的前接点和后接点，只标出其接 点组号，而不必详细表明动接点、前接点、后接点号。

三、安全型继电器检修和调整

在铁路电务信号设备的应用过程中，难免会出现一些问题状况，所以对于安全型继电器应该还需要做好检修与调整工作。

1、电磁系统的检修。电磁系统的检修包括线圈和磁路的检修，磁路又包括钢丝卡，轭铁，衔铁和磁系统的清理工作，在线圈的检查工作中要对破损并没有影响机械强度，可采取环氧棚旨粘补。假设线圈引线出现断股与假焊的问题，就需要进行重新焊接工作。在磁路检修中，检查衔铁要对有没有变形进行查看，在衔铁工作要看和铁心的表面是不是平行。同时要注意气隙的均匀保证，这样才可以使得其具有良好的导磁性。对衔铁的扭曲时要在钳工平台上修理。假设出现衔铁刃磨损严重应用细锉修理，达到无法修复要对其及时更换。

2、接点系统的检修。接点系统的检修，包括对托片及接点片是不是有伤痕，查看镀层是不是完好无损，接点片与银接点的焊接牢固不牢固。对拉杆、绝缘轴和动接点轴，要平直安装拉杆，不能偏离固定角度。偏离角度要做校正工作。

3、调整磁路与接点系统工作。一是接点架与轭铁间隙调整，假设间隙没有达到4mm这个标准，应该取出的进行修理，调整接点架的角度，以及安装的高度。这一步做好后要用螺丝紧固，并再次打眼装稳钉。二是衔铁角度口，应先取出衔铁，用量角器量出衔铁角度，角度大小应根据间隙值而确定大小。三是衔铁做自由落下，用塞尺做检查工作。衔铁动程和后接点共同行程，后接点压力需用测牛（克）计测量。还有包括对对后接点初压力进行调整；调整后接点和动后离间隙的位置；调整接点接触齐度；下止片和重锤片间的间隙距离～lmm范围，要对其做调整工作。以及电气特性测试等方面的工作。

参考文献

[1] 龙凡.关于铁路信号工程施工的思考[J].中小企业管理与科技，2011（4）.

[2] 张清清. 铁路信号设备故障诊断专家系统设计研究[J]. 企业技术开发. 2016（09）

说实话，自己写吧，加Q的基本全人的