2010年的大学生自制正弦波发生器赏析

今年五一回家， 清点大学毕业时寄回家里的箱子，看到了一个以前师兄做的正弦波发生器，其实我也一直没用过，就带回深圳看看还能不能用。

它的LCD屏幕显示以及按键功能都是正常的，做了频率设置，频率预设，电压调节和帮助四个菜单，用了2016的LCD显示屏，所以全部是英文菜单。其中电压调节有硬件旋钮，用软件触发会提示功能错误。搞鼓了半天，但是屏幕上显示频率都设置成功了，就是没有信号输出，而且软件有个bug，它的最大设置档位是9999Hz，但是千位还能继续往上加，变成分号，冒号这样的ASCII字符，没做最大值限制。

因为无法正常使用，所以对它进行拆解。其实从外观上看，这个仪表做得还是挺像样的，这也是学电子的人的一个常见缺点，不重视外观，而我师兄看来还是挺强的，有结构和外观的概念，动手能力强。这个仪表当时好像是学院里的一个项目，我自己在大二大三时做过一个更大的项目，所以对这个小东西倒不是很在意，现在十年过去了才拆来看看。

自制正弦波发生器的外观正面

背面

底部脚垫及主要的两个固定螺丝

打开后看到了大框架，首先使用了工频变压器提供两路18V电压输出，用线性电源来做仪表能得到更好的纹波和噪声特性。之后看到电路板竟然是双面的，自己腐蚀的覆铜板，这个比单面要难做一些，需要两面做一个对准，我都没做过，非常怀念，以前金工实习有做过单面的。现在PCB打样已经很便宜，平时自己做点小研究都最好直接外面打样，不要玩覆铜板了。

开壳图

里面主要有显示屏排线，按键排线和输出排线，调节旋钮排线和船型开关线。前后面板是以导轨的形式插片放进去的。可以单独取出来。我想起以前金工实习的一个老师也这么做过外壳，看来这是学电子的大学生应该掌握的基本技能。另外它的按键板是一块独立的覆铜板，LCD屏则用了一个标准的模块，这么粗糙的设计我也不指望去把它修好了，所以把所有排线都拔掉吧。

插片式结构设计

电路主板俯视图

可以看到MCU是ATmega8L-8PU，芯片都不是直接焊接，而是用了芯片座，这个也是学校里常见的做法。我记得2010年时大学里主要学习51系列，ATmega系列和STM32系列，这些师兄大学玩硬件，研究生毕业后基本都搞软件和算法去了，就只有我继续留在硬件的路上。我记得三年前还和几个师兄见面吃了个饭，有两个去了腾讯，听说我做那么硬的硬件都挺惊讶。后来我换了个工作，也要开始捡起写代码的能力了。不过底层代码也不会太难。

其它的还有一颗OP07的运放和ML2035CP，查了一下，2035是一颗专门的正弦波发生器芯片，电源部分有四个三端稳压器，7812,7912,7805和7905，分别降压提供±12V和±5V。那这个架构就基本清晰了。结构固定主要用了螺丝和热熔胶，我现在也主要是这样，很少用胶水。

再来看为什么我们屏幕上设置成功了，但是实际没有输出，而且电压是反相的了。因为正弦波由专门的芯片产生，而MCU只是和它通信，并没有对输出进行取样，所以就是一个开环控制，类似于网络通信里的UDP，我只管发而不管你收到没有。所以屏幕设置成功了，但实际上可能正弦波芯片相关电路损坏了，所以实际并没有输出。

拆除变压器

另外这个芯片是±5V供电的，正弦波范围可以在±2.5V左右，从规格书上看，用法还是有点复杂，经过10年发展，肯定有大把更好用的芯片，所以它也没有研究价值了。最后我把工频变压器拆了还有两芯电源线，这几样未来也会存在，而且变压器的漆包线也可以另做它用。其它就丢弃吧，要勇于和过去告别，收拾行囊，奔向更好的未来。

芯片历史上现存最小的微芯片

来源：内容翻译自「technowize」，作者Anna Versai，谢谢。

微芯片是一种微型技术，用它的世界的话来说，甚至更小的东西也可以导致重大的创造。芯片就是这样的东西，就像因特尔8088微处理器一样，它创造了一场技术革命。

微芯片比指甲还小，由集成电路(IC)组成。集成电路的发明是人类历史上的重大发明之一。发明微芯片技术的先驱Jack Kilby和Robert Noyce。

什么是微芯片?

微芯片是由硅或锗等半导体材料制成的。这些芯片用于构建计算机的逻辑部件，也被称为计算机的微处理器，用于计算机内存，也称为RAM芯片。微芯片是一组相互连接的电子部件，如晶体管、电阻和电容器，它们被形成一个像晶片一样的小薄片。

已经创建并记录了多个微芯片。有些采用了最先进的设计，有些采用了未来派风格，有些采用了现成的方式，但是所有这些都为人类带来了许多技术进步，并共同创造了一个新的维度。

现有的改变世界的最好的微芯片包括：

飞兆半导体μA741运算放大器

该微芯片由Dave Fullagar于1968年设计和制造。它是LM 101 IC的成功前身，两者的唯一区别是在741 IC中加入了一个30pF内部补偿电容器。但是，这种合并使IC成为常青的一种芯片，并且仍在全球范围内使用和制造。该芯片用于平面外延工艺，主要用于积分器，求和放大器，高压跟随器以及其他常规应用。

Signetics NE555计时器

555定时器IC是用于定时器，脉冲发生设备和振荡器设备的微芯片。它用作计时器或振荡器，并成为模拟半导体设备的最畅销产品，并逐渐用于厨房用具，各种玩具和航天器必需品等。该微芯片由Signetics于1972年推出，由于其价格低，易用性和稳定性高而仍被广泛使用。该芯片目前被从事双极性和低功耗CMOS技术设备的公司使用。555已成为最受欢迎的微芯片制造商。

Mostek MK4096 4千位DRAM

Mostek的4千比特DRAM芯片带来了一场重大变革，解决了多路复用的问题。该芯片使用相同的微引脚通过信号中的多路复用过程访问位于存储器中的行和列。这导致芯片需要更少的引脚，并且存储密度逐渐提高。4096及其后续产品统治着DRAM多年。

MOS Technology 6502微处理器

微芯片6502是由MOS Technology开发的8位微处理器，已成为Apple II，Commodore PET以及BBC Micro等计算机的核心大脑。它也被用于任天堂和Atari等游戏系统。6502可以单枪匹马地使其他处理器的价格下降，也带动了PC革命的发动。有特定的嵌入式系统仍在使用该芯片。

德州仪器（TI）TMC0281语音合成器

这是第一个嵌入在德州仪器的语音和拼写学习玩具游戏中的单芯片语音合成器。在1978年开发出来的这些微芯片继续被开发和销售了很多年，尽管语音部门在2001年底解散了。2001年，德州仪器将微芯片生产线出售给了Sensory公司，而Sensory公司在2007年底又停止了微芯片的生产。

德州仪器（TI）TMS32010数字信号处理器

德州仪器公司发明了TMS32010数字信号处理器芯片。它是最快的微芯片，可以在200纳秒内进行乘法运算!该微芯片还可以执行来自两个应用程序的指令，即片内ROM和片外RAM。该芯片上市时售价为500美元/片，共1000块。

Intersil ICL8038波形发生器

该微芯片是设计用于生成正弦波，方波和三角波的IC。该方法基于双极单片技术。该微芯片是一个电压控制支持的振荡器，可以产生几毫赫兹至100kHz的频率。该芯片已于2002年停产，仅供Intersil使用。

Acorn计算机ARM1处理器

Acorn电脑公司发明了这种32位的微芯片，名为Acorn RISC机器，或称ARM。ARM体积很小，需要的功率低，而且很容易编程。在1990年，Acorn成立了自己的ARM部门，ARM的创造成为了开创性的32位嵌入式处理器。迄今为止，苹果公司已经在iPhone等设备上使用了超过100亿个ARM核心。

Chips & Technologies AT芯片组

到1984年，当IBM推出80286 AT系列PC时，IBM已经成为台式机技术的领导者。但是“蓝色巨人”的计划挫败了一家位于加利福尼亚的名为Chips＆Technologies的小公司。C＆T推出了五种芯片，这些芯片是高级AT主板的重复功能，可使用约100种芯片。为了确保这五款芯片与IBM PC兼容，C＆T的工程师玩了数周的游戏。C＆T芯片导致Acer推出了更便宜的PC，也入侵了不同的PC克隆。英特尔后来于1997年收购了C＆T。

柯达KAF-1300图像传感器

柯达于1991年推出，仅需一件东西-一个拇指大小的微芯片，就能以130万像素的分辨率捕捉到许多图像。这些图像足以实现清晰的5乘7英寸打印。这种两相充电的芯片成为了未来CCD传感器的基础，并带来了一场数码摄影革命。

东芝NAND闪存

东芝公司的Masuoka-san在1980年聘请了四名工程师来设计一种既能存储大量数据又能负担得起的微芯片。该团队引入了一种EEPROM变体，其特点是一个由单个晶体管组成的高效存储单元。在此期间，EEPROM每个单元需要两个晶体管。1984年，Masuoka-san在旧金山举行的IEEE国际电子器件会议上发表了一篇关于该设计的论文。这使得英特尔开始开发一种工作在NOR逻辑门上的闪存。1988年，英特尔推出了256千比特的微芯片，用于汽车、大型计算机和各种大规模营销产品。

这让东芝考虑了Masuoka的设计。他推出了基于NAND技术的闪存芯片。这种微芯片提供了相当大的存储容量，东芝的第一款NAND闪存问世。有了这种微芯片，数码摄影成为了一个蓬勃发展的行业，东芝公司成为了市场上的关键玩家。目前，NAND闪存被用于手机、数码相机、音乐系统和USB驱动器等不同的设备。

Microchip Technology PIC 16C84单片机

PIC 16C84由Microchip开发，其中集成了另一种称为EEPROM的存储器。这是用于电可擦除和可编程ROM的，不需要紫外线成功擦除。16C84用于智能卡，各种遥控器和无线汽车钥匙。迄今为止，已售出约60亿个微芯片。该芯片已用于工业控制器，无人驾驶的优质飞行器，数字化怀孕扫描，芯片控制的烟火，LED led珠宝，以及化粪池监控器（名为Turd Alert）中。

IBM深蓝2国际象棋芯片

Deep Blue的微芯片由150万个晶体管组成，这些晶体管成功地排列在一个功能块中，看起来像发生器逻辑阵列。这些芯片加在一起，在处理器中每秒可以处理大约2亿个国际象棋位置。

Transmeta 公司Crusoe处理器

Crusoe是由Transmeta公司开发的一组微处理器，于2000年推出。Crusoe运行一个不同的软件抽象层，而不是指令后端体系结构，或者更好的是一个虚拟机，称为代码变形机或CMS。CMS将机器编码指令转换为处理器的可读本机指令。

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