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max038函数信号发生器

2015-01-09 11:17:53

[导读]  MAX038是高频发生器,0.1HZ--20M,利用REF-GND 的电阻和COSC-GND的电容,F=IIN/C,占空比用DUTY调节,F微调用FADJ,可产生三种波,用A0,A1调节,输出OUT=实际波,SYNC=TTL电平方波以致测量,PDI,PDO为琐相环控制。

   MAX038是高频发生器,0.1HZ--20M,利用REF-GND 的电阻和COSC-GND的电容,F=IIN/C,占空比用DUTY调节,F微调用FADJ,可产生三种波,用A0,A1调节,输出OUT=实际波,SYNC=TTL电平方波以致测量,PDI,PDO为琐相环控制。

  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

  1 MAX038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。

  

 

  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0.1Hz~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,二者互不影响,占空比最大调节范围是

  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,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DIP-20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

  1VREF2.5V基准电压输出

  2GND地

  3A0波形选择编码输入端(兼容TTL/CMOS电平)

  4A1同AO脚

  5COSC主振器外接电容接入端

  6GND地

  7DADJ占空比调节输入端

  8FADJ频率调节输入端

  9GND地

  10Iin电流输入端,用于频率调节和控制

  11GND地

  12PD0相位检测器输出端,若相位检测器不用,该端接地

  13PD1相位检测器基准时钟输入,若相位检测器不用,该端接地

  14SYNCTTL/CMOS电平输出,用于同步外部电路,不用时开路

  15DGND数字地。在SYNC不用时开路

  16DV+数字+5V电源。若SYNC不用,该端开路

  17V++5V电源输入端

  18GND地

  19OUT正弦、方波或三角波输出端

  20V--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10Hz~1MHz,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f0=f(1-0.2915UFADJ)。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

  A0A1波形

  X1正弦波

  00方波

  10三角波

  1)10Hz~1kHz

  2)100Hz~10kHz

  3)1kHz~100kHz

  4)10kHz~1MHz

  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(P-P),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/μs,功率带宽为20MHz,电路中OPA604的闭环电压增益GV=100k/10k=10,输出电压的幅度增至 20V(P-P),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/μs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。

  

 

  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15V×2,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。

  MAX038的应用场合:

  频率调制器

  频率合成器

  FSK发生器—正弦波与方波

  锁相环(PLL)

  精密函数发生器

  脉冲宽度调制器

  压控振荡器

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