采用集成电路MAX038函数信号发生器设计.docx

采用集成电路MAX038的函数信号发生器的设计2008/11/20 23:49采用集成电路MAX038的函数信号发生器的设计A Signal Generator Design Making with Integrated Circuit MAX038作 者 ：?? 黄庆彩 祖 静 来源：网络1 引言??? 信号发生器是实验室的基本设备之一，目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，而且许多功能却用不上。本文介绍了一种由集成电路MAX038设计的简易信号发生器，该仪器具有结构简单、成本低、体积小、便于携带等特点，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但足以满足一般的实验要求。2 MAX038性能简介??? 函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。函数信号发生器可以由晶体管、运放集成电路等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器集成电路产生。早期的函数信号发生器集成电路，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少、精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。MAX038是美信公司生产的一通用波形发生芯片，较以前常用的函数发生器件，从频率范围、频率精确度、对芯片、波形的控制性能以及用户使用的方便性等方面都有了很大的提高，因此可广泛应用于波形的产生、压控振荡器、脉宽调制器、频率合成器及FSK发生器等。MAX038的引脚功能如表1所示MAX038的性能特点:??? (1) 能精密地产生三角波、方波、正弦波信号。??? (2) 频率范围从0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V(P-P)。??? (3) 占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，互不影响，占空比最大调节范围10%～90%。??? (4) 波形失真小，正弦波失真度小于0.75%，占空比调节时非线性度低于2%。??? (5) 采用±5V双电源供电，允许有5%变化范围，电源电流为80mA，典型功耗400MW，工作温度范围为0～70℃。??? (6) 内设2.5V电压基准，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调节。3 具有四种输出波形的简易信号发生器设计实例??? 该简易信号发生器可以输出三角波、方波、正弦波和阶跃波4种波形;3个固定频率选择;以及10个电压选择。此外，为了更好的满足大多数实验与电路检测的要求，该信号发生器还可以输出电荷量。该信号发生器电路主要由信号产生电路、电压电荷输出电路和电源模块三部分组成。3.1 信号产生电路??? 对于三角波、方波、正弦波3种信号，其信号产生电路的核心器件为MAX038，3种输出波形由波形设定端A0，A1控制，其编码如表2所示。其中x表示任意状态，1为高电平，0为低电平。表2???? A0和A1的编码??? 为简化电路，引脚DADJ接地，使该信号发生器各种波形的占空比固定为50%。MAX038的输出频率由IIN、FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时，输出频率f0=IIN/CF，IIN=Uin/Rin=2.5/Rin;当UFADJ≠0V时，输出频率f=f0(1-0.2915UFADJ)。MAX038产生波形的基本电路，如图1所示:　??? 图1 ?? MAX038的波形产生电路??? 为了确保输出信号的起始电压在0V附近，此电路需加信号上升沿起始控制电路，如图2所示。对于该信号发生器的阶跃信号，则不经过上升沿起始电路，阶跃信号可用电压跟随器产生。　图2??? 上升沿起始电路3.2 信号放大及电压电荷输出电路??? MAX038的各种输出波形的幅值均为2V(P-P)，阶跃信号的幅值为1V。为了使信号的幅值范围更大，可以先把信号衰减，再经过输出放大器AD822以适当比例同相放大输出。为了输出不同的电压，可在运放AD822的反相端和输出端串联不同的电阻来调节电压的幅值。为了滤除噪声，可在每个电阻上并上电容，并且要使输入输出端的电阻电容匹配。在实际调试中，MAX038的各种输出波形的幅值不相等，经过对10套电路的调试得出:方波的幅值最大，其次是阶跃波，三角波幅值最小，而且依次相差0.08V。在电路中由于MAX038输出的波形需要经过放大电路来输出，因此为了更准确的输出波形，可以再加一波形幅值控制电路，使三种波形的幅值均一样。这里采用四通道模拟开关MAX4663经过电阻分压来使方波、阶跃波的波形幅值都等于三角波的幅值，以满足电路需要。幅值控制电路如图3所示:　图3??? 幅值控制电路??? 对于该信号发生器电荷量的输出，可采用在电压输出端串联绝缘阻抗高的电容(如聚苯乙烯电容)来实现，聚苯乙烯电容具有漏电小、损耗