В данной статье мы рассмотрим один из доступных модулей генератора частоты, в основе которого лежит микросхема ICL8038. Удивительно, но он способен генерировать 3 различных типа волн: прямоугольные, синусоидальные и треугольные. В этом модуле есть много того, что нужно обсудить, поэтому без лишних слов давайте перейдем к объяснению модуля ICL8083.

Что такое ICL8038?

ICL8038 — это простая и универсальная ИС (интегральная схема) генератора сигналов, которая может генерировать синусоидальные, прямоугольные и треугольные волны с помощью всего нескольких внешних компонентов. Она отлично подходит для генерации сигналов в различных приложениях с диапазоном частот от 0,001 Гц до 300 кГц. Вы можете легко регулировать частоту с помощью резисторов и конденсаторов и даже управлять частотной модуляцией с помощью внешнего напряжения. Она создана для надежной работы в различных диапазонах температур и напряжений, что делает ее практичным выбором для генерации сигналов. На изображении ниже показано изображение модуля ICL8038.

Особенности ICL8038

• Низкий дрейф частоты в зависимости от температуры: 250 ppm/°C.

• Низкий уровень искажений (выход синусоидальной волны): 1%.

• Высокая линейность (выходной сигнал треугольной формы): 0,1%.

• Диапазон частот: от 0,001 Гц до 300 кГц.

• Регулируемый рабочий цикл: от 2% до 98%.

• Поддерживает высокоуровневые выходы от ТТЛ до 28 В.

• Выводит синусоидальные, прямоугольные и треугольные волны одновременно.

Технические характеристики модуля генератора частоты ICL8038

Ниже вы можете ознакомиться с общими характеристиками модуля ICL8038.

Параметр	Символ	Мин.	Типичный	Макс.	Единица измерения
Напряжение питания модуля	Vss	10	12	30	В
Ток модуля	Is	-	12	20	мА
Выходная частота	Fo	0,001	10 - 300K	480K	Гц
Рабочий цикл	-	3	-	90	%
Рабочая температура	To	-50	-	150	°С
Температура хранения	Ts	-65	-	150	°С

Приведенная таблица предназначена для новичков. Если вы ищете более продвинутые подробности, обратитесь к официальному техническому описанию ICL8038 .

Самым важным фактором здесь является входное напряжение. Я рекомендую использовать постоянное входное напряжение, если вы ожидаете постоянную форму волны, поскольку выходная форма волны меняет свои свойства, такие как частота и амплитуда, всякий раз, когда входное напряжение колеблется.

Если быть точным, в самом техническом описании указана максимальная частота 300 кГц, но этот модуль может работать на частоте до 480 кГц, что при тестировании приводит к нестабильной частоте с более низкой амплитудой, чем обычно.

Компоненты модуля ICL8038

Давайте более подробно рассмотрим компоненты модуля ICL8038. Учитывая то, что их достаточно много, разобьем их описание на несколько частей.

Распиновка модуля ICL8038

У модуля ICL8038 достаточно простая распиновка. Вам нужно подать на него питание, и желаемая форма сигнала выбранной вами конфигурации может быть получена с его выхода. Ниже вы можете увидеть изображение распиновки модуля ICL8038 и таблицу, описывающую назначение его контактов.

Номер контакта	Название контакта	Тип контакта	Назначение контакта
1	VCC	Power	Напряжение питания модуля
2	GND	Power	Земля
3	AG	Analog Output	Выходной контакт, который лучше всего подходит для приема синусоидальных и треугольных волн.
4	G	Power	Земля
5	DC	Digital Output	Выходной контакт, который лучше всего подходит для приема прямоугольных импульсов.

Поддерживаемый диапазон входного напряжения модуля составляет приблизительно от 10 до 30 В максимум. Однако 30 В не рекомендуется, так как это в конечном итоге увеличит рабочую температуру. Для лучшей работы рекомендуется оптимальное значение 12 В.

Выход может быть представлен в двух формах: одна как чистая аналоговая волна, а другая как смещенное напряжение постоянного тока. У каждой есть свое уникальное преимущество. Аналоговый выход лучше всего подходит для синусоидального выхода, в то время как выход постоянного тока лучше всего подходит для треугольных и прямоугольных выходов.

Конфигурации, доступные в модуле ICL8038

Обычно в модуле ICL8038 доступны две конфигурации: выбор диапазона частот и выбор типа формы сигнала. На рисунке ниже показаны точные положения шунтирующих перемычек, которые необходимо отрегулировать для выбора правильной конфигурации, а также небольшая таблица с описанием доступных конфигураций.

Номер детали	Название детали	Описание
1	5-контактный - шунтирующий джампер	Для настройки диапазона частот
2	3-х канальный - шунтирующий джампер	Настройка типа выходной волны

Помните, что выбор правильного диапазона частот важен для достижения желаемого выхода. В идеале постарайтесь расположить желаемую частоту в середине диапазона, чтобы обеспечить плавную регулировку и стабильный выход. Например, если вам нужно 100 Гц, подойдет диапазон от 10 Гц до 450 Гц. Если вам нужно 100 кГц, рекомендуется диапазон от 6 кГц до 120 кГц.

Наконец, давайте рассмотрим доступные элементы управления для настройки формы волны.

Элементы управления, доступные в модуле ICL8038

Этот модуль имеет все основные параметры настройки, что позволяет нам легко изменять форму сигнала. Ниже вы можете увидеть изображение маркировки деталей всех компонентов, которые помогают в настройке сигнала, а также таблицу, представляющую каждый параметр управления и область его действия.

Номер детали	Тип детали	Управляемая форма волны	Описание
1	Подстроечный потенциометр	Все	Регулировка рабочего цикла
2	Подстроечный потенциометр	Все	Регулировка частоты
3	Подстроечный потенциометр	Прямоугольная волна	Линейное регулирование
4	Подстроечный потенциометр	Все	Регулировка выходной амплитуды
5	Подстроечный потенциометр	Синусоидальная волна	Линейная регулировка

Вот некоторая информация, которую я хотел бы добавить:

Регулировка рабочего цикла, регулировка частоты и регулировка амплитуды являются общими для всех типов волн. Однако линейная регулировка является дополнительной функцией для прямоугольных и синусоидальных волн.

За исключением регулировки амплитуды, любой другой элемент управления оказывает некоторое влияние на частоту сигнала. Поэтому будьте осторожны при установке правильной частоты для вашего приложения.

Схемы модуля ICL8038

Наконец, вот схема, которая необходима для понимания, воссоздания или модификации модуля ICL8038. Ниже представлена ​​полная принципиальная схема модуля.

Начиная с силовой секции, входное напряжение напрямую подается в цепь без какой-либо регулировки. Перед тем, как попасть в цепь, напряжение проходит через два фильтрующих конденсатора для предотвращения скачков напряжения. Кроме того, рядом со входом находится светодиодный индикатор питания.

Вы также можете регулировать частоту выходного сигнала, изменяя входное напряжение на выводе FM Sweep ICL8038. Это изменяет время заряда и разряда конденсатора, влияя на выходную частоту.

Для настройки формы сигнала есть две отдельные схемы: одна для линейности синусоиды и другая для настройки рабочего цикла. В частности, вы используете потенциометр R13 для точной настройки линейности синусоиды и потенциометр R12 для настройки рабочего цикла всех форм сигнала.

Наконец, у нас есть секция вывода. Модуль генерирует три формы сигнала одновременно (синусоидальную, прямоугольную и треугольную). Вы можете выбрать нужную форму сигнала с помощью шунтирующей перемычки (P2). Выбранная форма сигнала усиливается универсальным NPN-транзистором (Q1). Амплитуду также можно регулировать с помощью потенциометра R14. Кроме того, потенциометр R15, подключенный к базе, используется для регулировки линейности прямоугольной волны, которая не влияет на другие формы сигнала.

Для выходов модуль предоставляет два варианта — AC и DC. Обычно выход DC предпочтительнее для прямоугольных и треугольных сигналов, в то время как выход AC больше подходит для синусоидальных сигналов. Вы можете выбрать подходящий выход на основе выбранной формы сигнала и ваших конкретных потребностей.

Руководство по настройке выходного сигнала модуля ICL8038

Здесь я покажу все параметры конфигурации и настройки вместе с выходом, записанным с осциллографа. Как мы знаем, есть три различных формы сигнала, и среди них есть четыре различных элемента управления, за исключением треугольной формы сигнала, которая имеет три элемента управления. Начнем с синусоидальной формы сигнала.

Помните: каждый GIF имеет два сигнала, один желтый, а другой синий. Желтый сигнал — это выход постоянного тока, а синий — аналоговый выход. Все кадры снимаются при подаче 12 В на модуль ICL8083. GIF-файлы записываются при вращении соответствующего потенциометра.

SineWave - регулировка амплитуды

Ниже представлена ​​форма сигнала, полученная при регулировке амплитудного потенциометра. Как вы можете видеть, мы получаем приблизительный диапазон выходного сигнала от 320 мВ до 5,12 В при входном напряжении 12 В. Хотя выход постоянного тока (желтая волна) выглядит похожим на волну переменного тока, ключевое отличие заключается в том, что аналоговый выход имеет надлежащее смещение в течение периода сигнала, в то время как выход постоянного тока, скорее всего, является настоящим выходом постоянного тока.

Поэтому рекомендуется использовать аналоговый выход для синусоиды.

SineWave - регулировка частоты

Обычно наблюдается что регулировка потенциометра изменяет частоту в выбранном диапазоне. Однако, если повернуть потенциометр в любую сторону, выход будет нулевым. Лучше держать потенциометр в среднем положении. Кроме того, частота нестабильна на концах диапазона потенциометра.

SineWave - регулировка рабочего цикла

Обычно нет необходимости в регулировке рабочего цикла в синусоидальной волне. Однако вот что происходит, когда вы регулируете рабочий цикл в конфигурации синусоидальной волны.

Убедитесь, что рабочий цикл установлен примерно на 50%, чтобы поддерживать правильную синусоиду.

SineWave - регулировка линейности

В конфигурации синусоидальной волны регулировка линейности позволяет изменять синхронизацию между положительными и отрицательными циклами.

В большинстве случаев его следует поддерживать на уровне около 50%. Только в особых случаях вам может потребоваться отрегулировать линейность в ту или иную сторону.

TriangleWave — регулировка амплитуды

Теперь мы переключились на выход треугольной формы волны. Здесь регулировка амплитуды как обычно. И наблюдаются похожие диапазоны напряжения, как у синусоиды.

На картинке вы можете ясно видеть, что выход постоянного тока (желтая волна) обеспечивает наилучшую треугольную форму волны. Поэтому лучше всего использовать цифровой выход смещения для треугольной волны.

TriangleWave - регулировка частоты

Как и в случае с синусоидальной волной, регулировка частоты треугольной волны дает схожие результаты.

Также помните, что не следует изменять положение концов потенциометра, так как в этих крайних положениях выходной сигнал будет нулевым.

TriangleWave - регулировка рабочего цикла

Интересное наблюдение заключается в том, что при регулировке рабочего цикла в конфигурации треугольной волны можно получить две дополнительные формы сигнала: положительный наклон и отрицательный наклон.

На приведенном изображении выше вы можете видеть три типа волн: пилообразную отрицательную линию, треугольную волну и пилообразную положительную линию.

SquareWave — регулировка амплитуды

В конфигурации прямоугольной волны выход постоянного тока (желтая волна) обеспечивает более подходящую форму прямоугольной волны. Поэтому для прямоугольной волны целесообразно выбрать выход постоянного тока.

Что касается диапазона выходного напряжения, нам удалось достичь 320 мВ - 7,6 В, что немного выше синусоиды. Как обычно, на модуль подается входное напряжение 12 В.

SquareWave - регулировка частоты

Как и в случае с другими формами волн, при регулировке частоты сигнала результат тот же.

SquareWave - регулировка рабочего цикла

Здесь я испытываю небольшое разочарование, поскольку, как показано на видео GIF ниже, выходной сигнал не охватывает диапазон рабочего цикла, указанный в техническом описании микросхемы ICL8038, который составляет от 2% до 98%.

Поэтому может потребоваться некоторая тонкая настройка схемы.

SquareWave - регулировка линейности

При регулировке линейности сигнала прямоугольной формы мы замечаем, что она влияет только на амплитуду сигнала. Цель этой регулировки неясна, так как у нас уже есть отдельный потенциометр для регулировки амплитуды.

Применение модуля генератора частоты ICL8038

Благодаря своей способности генерировать множество типов волн, существует множество приложений данного модуля. Давайте рассмотрим некоторые из них.

1. Генерация сигналов
   Используется в качестве функционального генератора для создания синусоидальных, прямоугольных, треугольных, пилообразных и импульсных сигналов для тестирования и устранения неисправностей цепей.

2. Система модуляции
   Помогает генерировать несущие сигналы для систем амплитудной модуляции (AM) и частотной модуляции (FM). Также полезно для тестирования цепей связи.

3. Тестирование звука.
   Полезен для генерации аудиосигналов для тестирования динамиков, усилителей и схем обработки звука.

4. Схемы генераторов
   Действует как настраиваемый генератор в электронных схемах, которым требуется источник переменной частоты.

5. Анализ формы волны
   Помогает моделировать и анализировать различные типы волн в исследовательских, учебных и лабораторных условиях.

6. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
   Благодаря регулируемым рабочим циклам его можно использовать в приложениях, требующих ШИМ-управления, например, для управления двигателями или регулировки яркости светодиодов.

17 просмотров