采用集成电路MAX038的函数信号发生器的设计_max038函数信号发生器
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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。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。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、损耗小、吸附效应小等特点。
3.3 电源模块
电源模块比较简单,采用可充电的锂电池供电。可用4节3.6V的电池串成正负7.2V的电压,再分别经过LP2985、LT1964输出+5V和-5V的稳压电源即可供给电路工作。结束语
MAX038较早期的函数发生器集成电路在整体性能上有了很大的提高,外围电路也更加简洁。主要指标:频率范围0.3Hz~10MHz;总波形失真率小于1%。用MAX038设计的信号发生器外围电路简单、体积小、性能稳定可靠,不足之处是缺少频率显示。如果该电路增加频率显示功能模块便成为一台标准的信号发生器,使用将更加方便。相关文章:
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