集成函数发生器8038芯片内部电路的验证与分析
ICL8038构成函数波形发生器时，将7，8两脚短接。管脚8为调频电压输入端。振荡频率与调频电压成正比，其线性度约为0．5％。管脚7为输出调频偏置电压，可作为管脚8的输入电压。如图1所示，通过调节外接电阻RA和RB可控制电流源I1和I2的大小，继而控制电容充放电的时间。电容的充电时间T1和放电时间T2分别为：
由式(1)和式(2)可得：当RA=RB时，电容的充放电时间相等，占空比为50％的三角波，其占空比为：
式中：RA和RB的阻值宜在U1／I1～U1／I2范围内(U1指管脚6与管脚8之间的电压；I1=1 mA；I2=10 μA)，且RB应小于2RA。
当RA=RB=R时，电容两端的电压频率为：
3 ICL8038内部电路模拟及分析
本文将借助OrCAD 9．2对Intersil公司生产的ICL8038的内部电路进行深入模拟和分析。首先将把整体电路分解成具有独立功能的几个部分，进而分析每一部分的工作原理和主要功能，然后得出各部分电路之间的联系，借助OrCAD模块化建模方式，将各部分电路组合联系起来，仿真分析出整个电路所具有的功能和性能特点。由于ICL8038内部电路比较复杂，在分析仿真时，把整个电路分解成了5个功能相对独立的部分，并在OrCAD 9．2中采取模块化搭建电路。其中包含恒流源模块(CURSOURCES)、电压比较器模块(COMPARATOR)、触发器模块(FLIP-FLOP)、缓冲器模块(BUFFER)、正弦变换器模块(SINE)。本文针对ICL8038在射频载波应用中如何减小波形传输时间、提高输出波形频率的关键问题，对触发器模块进行了详尽分析和研究。
4 触发模块内部电路分析
ICL8038集成电路的触发模块如图2所示。触发器的输出端Q作为恒流源模块中电子开关S的输入，当Q为高电平时，开关开启，使电容放电；当Q为低电平时，开关关闭，使电容充电。触发器的输出端Q通过缓冲电路作为方波信号产生输出，目的是为了隔离波形发生电路和负载，使方波输出端的输出阻抗足够低，以增强带负载能力。
ICL8038内部触发器采用抗饱和电路，从而提高了工作速度。由于双极性晶体管导通时工作在深度饱和状态是产生传输延迟时间的一个主要原因。如果能使双极性晶体管导通时避免进入深度饱和状态，那么传输延迟时间将大幅度减小。所以在高速门电路中，采用了抗饱和晶体管(或称为肖特基晶体管)。本文中触发器采用了Philips公司的PZTM1101抗饱和晶体管(如图2中的Q25～Q29)。
抗饱和晶体管是由普通的双极型晶体管和肖特基二极管(schottky barrier diode，SBD)组合而成的。和普通的PN结型二极管不同，肖特基势垒二极管是由金属和半导体接触形成的，它的制造工艺和TTL电路的常规工艺完全相容，以至无需增加工艺步骤即可得到SBD。由于SBD的开启电压很低，只有0．3～0．4V，所以当晶体管的b-c结进入正向偏置以后，SBD首先导通，并将b-c结的正向电压钳在0．3～0．4V。此后，从基极注入的过驱动电流从SBD流走，从而有效地制止了晶体管进入深度饱和状态。但是，采用抗饱和晶体管也会带来电路功耗增大的缺点。在实验中，通过对触发器电路模块使用普通晶体管2N3904与抗饱和晶体管PZTM1101分别进行测试，得出如表1所示的实验结果。通过对结果分析比较可得出：在触发器模块电路中，采用PZTM1101替代2N3904可使触发器的电平翻转速度提高1 000倍，从而达到减小波形传输时间和提高输出波形频率的目的。
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