1、基于MAX038的函数发生器的设计摘 要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。输出频率范围为0. 1Hz 至10MHz。输出幅度的峰峰值为Vp - p = 5V ,正弦波非线性失真小于1 %。关键词 函数信号; 单片机控制; 数字显示一概述信号发生器又称信号源或振荡器，是最重要的测量仪器之一，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。尤其是在电子工 、 信工 、 控制、 测控制、测量仪器、仪 和计 机
2、技 领域， 要用 的信号波 发生器，波 线 可以用三角函数方 示， 产生 波 ， 三角波、 波、 波 方波 、正弦波的电 称为函数信号发生器。 测的 要currency1，为了“测中可fi的fl 。的函数信号发生器电 ， 8038，A05，X0”0，的较fi， 度，频率上 有3000Hz，产生频率的信号，方 ，频率和 ， 。 广泛 用的是一 产 ， ，性 制 较，是 较 ， 用上。 出一 采用 用信号发生器芯片MAX038设计的 信号发生器。MAX038是M 生产的 频单片信号发生器电 ， 电 。 用该芯片，设计 单，可以生一频率信号的 波 信号， 以最fi的 构 波 频函数信号发生器，可以应
3、用于 控振荡器 、脉宽制器、锁 器环、频率制器、频率器及FS信号发生器，是 较为理想的信号产生芯片。因此， 之下，该仪器具有结构 单，低，体积小，便于携带 特点，以一般的实验要currency1。二MAX038 芯片的主要特性MAX038 是美国MAXIM 生产的频, 度,低输出电阻,驱 力强 0 A 的函数信号发生器芯片。1.MAX038 主要电气性能工作频率范围: 0. 1 Hz0 MHz频率扫描范围: 35 :1输出电阻: 0. 1 非线性失真: 小于0. 5 %温度数: 00 pp / 输出波 : 正弦波,三角波, 波,方波,脉冲波, 可输出幅度: Vp - p = V2.MAX038
4、 内部工作原理MAX038 框图 图1 所示。该芯片工作电源采用5V ,耗为400 W。 供. 5V 基 电 , 过可电阻3 ,1 向振荡电流发生器的IIN 端和FADJ 端 供频率粗电流和频率细电 ; 过 向DADJ 端 供脉冲 电 。这三 参数 振荡电流发生器处理后,向振荡器 供充电电流,该电流对电容CF 充电, 振荡,产生三角波信号A , ,C。信号A 送正弦波 电 ,产生正弦波;信号 ,C 送入较器1 ,产生方波。此两 波 连A 输出的三角波时送入混器,由A0 ,A1 控制端选择其中的一 波 输出。另,信号A 送入较器 ,产生步信号SYNC ,供围电 用;信号 ,C 送入 位检波器,产
5、生 DO 信号和 DI 信号,供锁 环电 用。值得一 的是, 3 将改变DADJ 端输入电 的大小, 三角波的对称性发生变化，从 波,并 脉冲波的 。由此可见,要 正弦波的失真度最小,必须将 对称的三角波输入正弦波 电 。MAX038 输出的正弦波、三角波的图 图2 所示。图1 MAX038 结构及围电 框图图 输出波 图三总体设计由单片机控制模块，MAX038信号产生模块， CD显示模块， 模块，DAC模块，电 放大模块fl。单片机小由键盘， CD显示屏，和单片机AT8C5构。负责用户的交 和整个的控制，键盘用于对波 输出的选择和频率输出的 ， CD则显示当 输出的波 及频率的 值。信号发生
6、器的主振采用MAX038型频 函数信号发生器 用块， 产生 确的频三角波、方波和正弦波输出频率可以由 的5V带隙电 基及一个 的电阻和电容器控制，频率范围01Hz一0MHz。 变化范围为1585，频率扫描范围为1350正弦波失真低于05。 信号放大电 采用AD 的速运放AD811， 输出信号的幅度 达 发挥 的要currency1 在5VV之间 。因为这次放大出 的信号几乎没有失真，所以在AD811放大的时加了电源滤波还有阻抗匹配。速DAC对模拟数字地之间的串扰十 。模拟数字地之间的串扰对DAC输出信号的波 大。 采用一个线性电源对模拟电 供电，采用一个 电源对数字电 供电，模拟地和数字地之间
7、 过一个 连。这 设计实现了模拟数字电 可 大的 。实践 ，数字 和模拟 供电对信号 量有 大的改作用。1. 整机框图结构及工作原理整机的结构框图 图5 所示,其中 信号实现,频率控制,幅度控制, 作键盘,数字显示 个模块。信号实现模块是的 ,由MAX038 芯片构, 处理机的控制产生信号。频率控制模块主要频 选择,频率粗,频率细 三 ,模块 为三个 :1 控制CF 的选择; 过DAC 控制IIN 端的电流;3 过DACA 控制FADJ 端的电 。幅度控制模块主要控制输出信号的峰峰值幅度,其 为两个 :1 放大输出信号幅度; 过DACD 控制有源 控 器,整放大后的信号的输出幅度。图5 函数信
8、号发生器结构框图 数控函数信号发生器的 设计1. 用户 作 及显示 :用户 作 采用4 5 键盘,数字 和 两个 。频 ,频率,幅度 的设 作 输入数值后输入 的;可 currency1“输入; 波 须fi 键。频率显示fl位,显示单位为 Hz ;幅度显示 位,显示单位为 V。2.整机主要工作流 电 设计的波 频 ，有 于低频电 的地方。当频率波 选择在8000MHz1300M Hz之间时，电容对地间的 线对输出波 大。过 次，得电容一端fi地”最，其低频 电容对地电阻大小 是 大，可以 过 线地。 频率波 的时 最中 频率一 选择最 频率 。过 中 一个电容对地 线的电阻对频 是非 大的，还
9、有是运放选择、电源滤波、电阻匹配、对地是 要的 。输出波 电 放大 设计选择了AD 的速单运放AD811电 放大 。AD811为电流 型宽带运放，其带宽积为140MHz为 10的下，一3带宽达100MHz，非 的宽带放大要currency1，有 V 的输出 幅，输出电流最大可达100 A， 可峰峰值要currency1，围电 单。是 过DAC083输出 性电 频率控制 上的电 ，从 实现输出波 的 。DAC083的输出 过两 放大可实现 性输出。 过确 单片机 振频率 时所选择的 振的频率是 一fi，可以实现从一5V 5V的 性电 输出。 对正弦波 作用，对方波的 最大。当输出正弦波时 可以发
10、现正弦波的波 失真度着发生变化， 输出正弦波失真最小。fl小结采用MAX038 芯片制作函数信号发生器 设计想,具有 方,是一 可 实现的方。此的频率控制和幅度控制 率,具有fi的数字显示, 度,整机 化 度,性 ,具有 的实用 值。设计采用 用信号发生器芯片MAX038实现了函数信号发生器的 ，可以过单片机对MAX038的V 控制 细，用MAX038的COSC 所电容大小对输出信号频率 粗，并可时 过 CD对输出信号的波 和频率整显示，结构 ，电 单， 强大，可 性强，具有低，体积小，便于携带的特点，测结” 设计可以用实验的要currency1。参 1 ， ，基于MAX038的函数信号发生器的设计 J 仪器仪，004，S1 陈一新单片频函数发生器MAX038及其应用 J 中国仪器仪 ，00，043 赵民电子技 实验教 M1北京机械工业出版社，0044 张1 数体上的重列 的性 及其应用J1 数 ,15 ,38 :515.5 谢邦杰1 数 阵的列 几个理J1 吉林大 科 版 ,18 ,1 :11
