1、采用 MAX038 制作的函数信号发生器摘要本文简要地介绍了 MAX038 的性能，并给出了具有三种输出波形的函数信号发生器的实际设计。关键词函数信号发生器占空比闭环电压增益1MAX038 的性能简介各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。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 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器 IC 产生。早期的函数信号发生器 IC，如 L8038、BA205、XR2207/2209 等，它们的功能较少，精度不高，频
2、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。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器 ICMAX038，它克服了上述芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038 频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器 IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038 都是优选的器件。其内部电路框图如图 1 所示。图 1 内部电路框图MAX038 的性能特点：1）能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号。2）频率范围从 0.1Hz20MHz，最高可达 4
3、0MHz，各种波形的输出幅度均为 2V（PP）。3）占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围是1090。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 070。6）内设 2.5V 电压基准，可利用该电压设定 FADJ、DADJ 的电压值，实现频率微调和占空比调节。MAX038 采用 DIP20 封装形式，各管脚的功能如表 1 所示。 表 1MAX038 的管脚功能引脚号 名称 功能1 VREF 2.5V 基准电压输出2 GND
4、地3 A0 波形选择编码输入端（兼容 TTL/CMOS 电平）4 A1 同 AO 脚5 COSC 主振器外接电容接入端6 GND 地7 DADJ 占空比调节输入端8 FADJ 频率调节输入端9 GND 地10 Iin 电流输入端，用于频率调节和控制11 GND 地12 PD0 相位检测器输出端，若相位检测器不用，该端接地13 PD1 相位检测器基准时钟输入，若相位检测器不用，该端接地14 SYNC TTL/CMOS 电平输出，用于同步外部电路，不用时开路15 DGND 数字地。在 SYNC 不用时开路16 DV 数字5V 电源。若 SYNC 不用，该端开路17 V 5V 电源输入端18 GND
5、 地19 OUT 正弦、方波或三角波输出端20 V 5V 电源输入端注：表中 5 个地内部不相连，需外部连接。2 具有三种输出波形的函数信号发生器设计实例笔者采用 MAX038 设计了输出三角波、方波和正弦波的函数信号发生器，频率范围为 10Hz1MHz，能够满足大多数实验与检测的需求。整机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为 MAX038，它的输出波形有三种，由波形设定端A0（3），A1（4）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。MAX038 的输出频率 f0 由 Iin，FADJ 端电压和主振荡器COSC
6、 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 UFADJ0V 时，输出频率f0=f（10.2915UFADJ）。由波段开关 SA2 选择不同的 CF 值，将整个输出信号分为 4 个频段。表 2A0 和 A1 的编码A0 A1 波形X 1 正弦波0 0 方波1 0 三角波1）10Hz1kHz2）100Hz10kHz3）1kHz100kHz4）10kHz1MHz每频段频率的调节由电位器 RP1 和 RP2 完成。RP1 为粗调电位器，改变 RP1 数值，使振荡电容器 CF 的充电电流 Iin 改变，从而使频率
7、改变。RP2 为细调电位器，它通过改变 UFADJ 的数值，使输出频率变化，它的变化范围较小，起微调作用。为简化电路，各种波形的占空比固定为 50，这已能满足多数场合的使用要求。为此将 MAX038 的脚 7DADJ 端接地。MAX038 的各种输出波形的幅度均为 2V（PP），为了得到更大的输出幅度，加有一级电压放大级，由运放 OPA604 担任。OPA604 是 FET 输入高保真运放 IC，性能十分优越，低噪声 10nV/Hz，低失真率,1kHz 时，仅为 0.0003，高转换率25V/s，功率带宽为 20MHz，电路中 OPA604 的闭环电压增益 GV=100k/10k=10，输出电
8、压的幅度增至 20V（PP），有效值为 7V 左右。如将 OPA604 换成 AD747 视频运放 IC，函数信号发生器能够输出更高的频率。功率输出级由 BUF634 担任，这是一种高速缓冲器 IC，具有 2000V/s 的转换速率，输出电流达 250mA，其电压增益为 1，但负载能力很强，在电路中起功率扩展的作用。输出信号的幅度由电位器 RP3 调节，为了更精确地调节输出信号幅度，在电位器后加有衰耗电路，由波段开关 SA3 将输出分为1，0.1，0.01 三档。图 2MAX038 的应用电路图电源电路比较简单，电源变压器的容量为 8W，初级接 220V 交流，次级绕组为 15V2，经桥式全波整流后，再由两只三端集成稳压器 LM7812 和LM7912 变成稳定的12V 直流电压。HL1 是用发光二极管制成的指示灯，无论正负哪一路出现故障，HL1 均将熄灭。12V 的电压再经两只三端集成稳压器 LM78L05 和 LM79L05 进一步稳压后，变成5V 的直流电压供给 MAX038。
