Простой функциональный генератор на ICL8038⁠⁠

Функциональный генератор, иногда называемый Генератором сигналов это устройство или схема , которая производит множество различных сигналов на желаемой частоте. Он может генерировать синусоидальные, прямоугольные, треугольные и пилообразные сигналы, а также другие типы выходных сигналов.

Существует множество готовых интегральных микросхем генератора сигналов, и все они могут быть включены в схему для получения различных требуемых периодических сигналов.

Одним из таких устройств является микросхема ICL8038 прецизионного генератора сигналов, способный создавать синусоидальные, квадратные и треугольные выходные сигналы с минимальным количеством внешних компонентов или настроек. Его диапазон рабочих частот может быть выбран от 0,001 до 300 кГц, путем правильного выбора внешних компонентов.

Все осцилограммы которые вы увидете будут сняты вот с такого модуля

Генератор сигналов ICL8038 представляет собой монолитную интегральную схему, способную создавать высокоточные синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и прямоугольные сигналы с минимумом внешних компонентов. Выходная частота может быть задана в диапазоне от 0,001 Гц до более 300 кГц с использованием внешних компонентов.

Заявленные производителем характеристики выглядят довольно интересно

Low Frequency Drift with Temperature. . . . . . .250 ppm/C

Температурный дрифт, это наверное одна из самых важных для генератора характеристик, показывающая как сильно влияет изменение температуры на стабильность выходной часты и измеряется в миллионных долях или ppm. В данном случае 250ppm означает, что при установленной частоте в 100 кГц каждый градус она будет «уплывать» на 25 Гц.

Low Distortion. . . . . . . . . . . . . . . . 1% (Sine Wave Output)

High Linearity . . . . . . . . . . . . . . . .  0.1% (Triangle Wave Output)

С каждым следующим блоком искажения увеличиваются вплоть до 10% в преобразователе синуса.

Wide Frequency Range . . . . . . . . . . . 0.001Hz to 300kHz

Variable Duty Cycle . . . . . . . . . . . . . . 2% to 98%

Ширина заполнения от 2% до 98%, но к сожалению в данном модуле мне не удалось получить такое заполнение

High Level Outputs . . . . . . . . . . . . . . . TTL to 28V

Принципиальная и функциональные схемы очень очень похожи на схему таймера 555.. ну как похожи, скорее можно найти много общего. Так же как и в схеме NE555 микросхема ICL8038 содержит два компаратора, резистивный делитель из трех сопротивлений по 5к, Flop-Flop триггер и выходные буферы.

Внешний конденсатор C, подключенный к 10 выводу, заряжается и разряжается двумя источниками тока. Источник тока #2 включается и выключается триггером, а источник тока #1 постоянно включен. Предполагается, что триггер находится в состоянии, при котором источник тока #2 выключен, и конденсатор заряжается током I, напряжение на конденсаторе линейно возрастает со временем. Когда это напряжение достигает уровня компаратора № 1 (установленного на 2/3 напряжения питания), триггер срабатывает, изменяет состояния и освобождает источник тока #2. Этот источник тока обычно несет ток 2I, поэтому конденсатор разряжается с помощью тока I, и напряжение на нем линейно падает со временем.

Когда напряжение на конденсаторе достигнет уровня компаратора #2 (установленного на 1/3 напряжения питания), триггер переключается в исходное состояние, и цикл начинается снова.

Как уже говорилось выше сигнал с пилообразной формы получается прямо с конденсатора. Он поступает на буфер Q35 и выходит с комплиментарной пары Q39-Q40.

Прямоугольная форма сигнала же уже доступна с выхода триггера проходит через собственный буфер на транзисторах Q23 и Q24 которые могут обеспечить более высокую нагрузку. Как вы заметили, в схеме коллектора отсутствует pull-up резистор, поэтому нужно использовать внешний как на схеме снизу.

Так же в комплекте в микросхеме есть резистивный делитель, который может использоваться для заменить некоторые внешние компоненты. Например на схеме выше выход средней точки делителя (Pin 7) подключен к выводу Swipe (Pin 8) для формирования фиксированной частоты.

Как я уже говорил в начале, тестировать мы будем на готовом модуле с алиэкспресс.

Синус, канал #1 желтый — прямой выход с микросхемы, канал #2 синий — выход через конденсатор, постоянная составляющая заблокирована.

Мне захотелось восстановить схему этого модуля и посмотреть что своего внесли китайские мануфактурщики. Распаивать исходную плату не стали, поэтому обошлись визуальным осмотром и прозвонкой цепи в нескольких спорных случаях.

Схема копирует некоторые схемотехнические решения из даташита. Например включение сопротивлений и диода в цепи пинов 4 и 5

Так же выглядит цепь подстройки частоты подключенная к 8 пину.

Из неудачных моментов в данной схемотехнике можно отметить уплывание частоты при изменении ширины заполнения.

Плату мы развели в easyEda с тем же расположением компонентов, и трассировка практически идентична оригинальной.

Посмотреть, скопировать или задать вопросты также можно тут :

https://easyeda.com/kisly.va/icl8038-board-1

По мотериалам паблика @hobbyelectronics  в вконтакте