基于MAX038的函數(shù)發(fā)生器解讀

1、MAX038 是高頻發(fā)生器，0.1HZ-20M， 利用 REF-GND 的電阻和 COSC-GND 的電容，F(xiàn)=IIN/C， 占空比用 DUTY調(diào)節(jié)，F(xiàn)微調(diào)用 FADJ，可產(chǎn)生三種波，用 A0，A1 調(diào)節(jié)，輸出 OUT=實(shí)際波，SYNC=TTL 電平方波以 致測量，PDI，PDO為瑣相環(huán)控制。 關(guān)鍵詞：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 占空比閉環(huán)電壓增益 1 MAX038 的性能簡介 各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形 ，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正 弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器可以由晶體管、 運(yùn)放 I

2、C等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 IC 產(chǎn)生。早期的函數(shù)信 號(hào)發(fā)生器 IC，如 L8038、BA205、XR2207/2209 等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有 300kHz，無 法產(chǎn)生更高頻率的信號(hào)，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。鑒于此，美國馬 克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ICMAX038，它克服了上述芯片的缺點(diǎn)，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)， 是上述芯片望塵莫及的。 MAX038 頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 IC。在鎖相環(huán)、 壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上， MAX038 都是優(yōu)選的器件

3、。其內(nèi)部電路框圖如圖 1 所 示。 MAX038 的性能特點(diǎn)： 1） 能精密地產(chǎn)生三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波信號(hào)。 2） 頻率范圍從 0.1Hz20MHz，最高可達(dá) 40MHz，各種波形的輸出幅度均為 2V （ P P）。 3） 占空比調(diào)節(jié)范圍寬，占空比和頻率均可單 獨(dú)調(diào)節(jié)，二者互不影響，占空比最大調(diào)節(jié)范圍是 10%90%。 4） 波形失真小，正弦波失真度小于 0.75 %，占空比調(diào)節(jié)時(shí)非線性度低于 2%。 5） 采用巧 V雙電源供電，允許有 5%變化范圍，電源電流為 80mA，典型功耗 400mW，工作溫度范圍為 0 70 Co 6） 內(nèi)設(shè) 2.5V電壓基準(zhǔn)，可利用該電壓設(shè)定

4、FADJ、DADJ 的電壓值，實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)和占空比調(diào)節(jié)。 MAX038 采用 DIP 20封裝形式，各管腳的功能如表 1 所示。 表 1MAX038 的管腳功能 引腳號(hào) 名稱 功能 I AUJ *5VO -svo Bi 8 -20VA REF 1.4.1 (AD M準(zhǔn) A0 丄凳 k 4上較料 I. IX.NU = PDO H SYN - 二角法莖豁選擇 1 VREF 2.5V 基準(zhǔn)電壓輸岀 2 GND 地 3 AO 波形選擇編碼輸入端(兼容 TTL/CMOS 電平) 4 A1 同 AO腳 5 COSC 主振器外接電容接入端 6 GND 地 7 DADJ 占空比調(diào)節(jié)輸入端 8 FADJ 頻率調(diào)

5、節(jié)輸入端 9 GND 地 10 Iin 電流輸入端，用于頻率調(diào)節(jié)和控制 11 GND 地 12 PD0 相位檢測器輸岀端，若相位檢測器不用，該端接地 13 PD1 相位檢測器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入，若相位檢測器不用，該端接地 14 SYNC TTL/CMOS 電平輸出，用于同步外部電路，不用時(shí)開路 15 DGND 數(shù)字地。在 SYNC不用時(shí)開路 16 DV + 數(shù)字+ 5V電源。若 SYNC不用，該端開路 17 V + + 5V電源輸入端 18 GND 地 19 OUT 正弦、方波或三角波輸岀端 20 V 5V電源輸入端 注：表中 5個(gè)地內(nèi)部不相連，需外部連接。 2 具有三種輸岀波形的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

6、實(shí)例 筆者采用 MAX038 設(shè)計(jì)了輸出三角波、方波和正弦波的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，頻率范圍為 10Hz1MHz，能 夠滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)與檢測的需求。 整機(jī)電路由信號(hào)產(chǎn)生級(jí)、電壓放大級(jí)、功率輸出級(jí)和電源四部分組成。信號(hào)產(chǎn)生級(jí)的核心器件為 MAX038 , 它的輸出波形有三種，由波形設(shè)定端 A0 ( 3), A1 (4)控制，其編碼如表 2所示。其中 x表示任意狀態(tài)。1 為高電平，0為低電平。MAX038 的輸出頻率 f0由 Iin，F(xiàn)ADJ 端電壓和主振蕩器 COSC 的外接電容器 CF三 者共同確定。當(dāng) UFADJ=0V 時(shí)，輸出頻率 f0=lin/CF，lin=Uin/Rin=2.5/Rin。當(dāng)

7、UFAD#0V 時(shí)，輸出頻率 f0=f (1 0.2915UFADJ )。由波段開關(guān) SA2 選擇不同的 CF值，將整個(gè)輸出信號(hào)分為 4個(gè)頻段。 1) 10Hz 1kHz 2) 100Hz10kHz 3) 1kHz 100kHz 4) 10kHz 1MHz 每頻段頻率的調(diào)節(jié)由電位器 RP1和 RP2完成。RP1 為粗調(diào)電位器，改變 RP1數(shù)值，使振蕩電容器 CF的充電電 流 Iin改變，從而使頻率改變。 RP2 為細(xì)調(diào)電位器，它通過改變 UFADJ 的數(shù)值，使輸出頻率變化，它的變化范圍較小， 起微調(diào)作用。為簡化電路，各種波形的占空比固定為 50%，這已能滿足多數(shù)場合的使用要求。 為此將 MAX

8、038 的腳 7DADJ 端接地。MAX038 的各種輸出波形的幅度均為 2V (P P)，為了得到更大的輸出幅度，加有一級(jí)電壓放大級(jí)，由運(yùn)放 OPA604 擔(dān)任。OPA604 是 FET 輸入高保真運(yùn)放 IC，性能十分優(yōu)越，低噪聲 10nV/Hz，低失真率，1kHz 時(shí)，僅為 0.0003%， 高轉(zhuǎn)換率 25V/ gs,功率帶寬為 20MHz，電路中 OPA604 的閉環(huán)電壓增益 GV=100k/10k=10，輸出電壓的幅度增至 20V ( P P),有效值為 7V左右。如將 OPA604 換成 AD747 視頻運(yùn)放 IC ,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠輸出更高的頻率。功率輸出級(jí)由 BUF634 擔(dān)任，這是一種高速緩沖器 IC,具有 2000V/ 的轉(zhuǎn)換速率，輸出電流達(dá) 250mA，其電壓增益為 1,但負(fù)載能力 很強(qiáng)，在電路中起功率擴(kuò)展的作用。輸岀信號(hào)的幅度由電位器 RP3 調(diào)節(jié)，為了更精確地調(diào)節(jié)輸岀信號(hào)幅度，在電位器后 加有衰耗電路，由波段開關(guān) SA3 將輸出分為 X1，X0.1，X0.01三檔。 電源電路比較簡單，電源變壓器的容量為 8W，初級(jí)接 220V交流，次級(jí)繞組為 15VX2,經(jīng)橋式全波整流后，再由兩 只三端集成穩(wěn)壓器 LM7812和 LM7912 變成穩(wěn)定的2V直流電壓。HL1是用發(fā)光二極管制成的指示燈， 無論正負(fù)哪一路 出現(xiàn)故障，HL1