MAX函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題名稱MAX函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)系/專 業(yè) 電氣自動(dòng)化/電氣自動(dòng)化班 級(jí)電氣0725學(xué) 號(hào)0704203216學(xué)生姓名鄒盛指導(dǎo)教師秦詠紅 年 月 日第一章 緒論1.1 信號(hào)發(fā)生器 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)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(cè)中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工

2、業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法通常有以下幾種：（1）用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器：通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。（2）可以由晶體管、運(yùn)放IC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(wú)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。（3）利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種

3、波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。鑒于此，美國(guó)美信公司開(kāi)發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺點(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。（4）利用專用直接數(shù)字合成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。但成本較高。產(chǎn)生所需參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)儀器。按其信號(hào)波形分為四大類：正弦信號(hào)發(fā)生器。主要用于測(cè)量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。按其不同性能和用途還可細(xì)分為低頻（20赫至10兆赫）

4、信號(hào)發(fā)生器、高頻（100千赫至300兆赫）信號(hào)發(fā)生器、微波信號(hào)發(fā)生器、掃頻和程控信號(hào)發(fā)生器、頻率合成式信號(hào)發(fā)生器等。函數(shù)（波形）信號(hào)發(fā)生器。能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)，頻率范圍可從幾個(gè)微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試用外，還廣泛用于其他非電測(cè)量領(lǐng)域。脈沖信號(hào)發(fā)生器。能產(chǎn)生寬度、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測(cè)試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用作模擬信號(hào)來(lái)測(cè)試?yán)走_(dá)、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。通常又分為噪聲信號(hào)發(fā)生器和偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器兩類。噪聲信號(hào)發(fā)生器主要用途為：在待測(cè)系統(tǒng)中引入一個(gè)隨機(jī)信號(hào)，以模

5、擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測(cè)定系統(tǒng)性能；外加一個(gè)已知噪聲信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲比較以測(cè)定噪聲系數(shù)；用隨機(jī)信號(hào)代替正弦或脈沖信號(hào)，以測(cè)定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性等。當(dāng)用噪聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測(cè)量時(shí)，若平均測(cè)量時(shí)間不夠長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性誤差，可用偽隨機(jī)信號(hào)來(lái)解決。 1.2函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器是一種多波形的信號(hào)源。它可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，甚至任意波形。有的函數(shù)發(fā)生器還具有調(diào)制的功能，可以進(jìn)行調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈寬調(diào)制和VCO控制。函數(shù)發(fā)生器有很寬的頻率范圍，使用范圍很廣，它是一種不可缺少的通用信號(hào)源。可以用于生產(chǎn)測(cè)試、儀器維修和實(shí)驗(yàn)室，還廣泛使用在其它科技領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、教育、化學(xué)、通訊、地球物理學(xué)、工業(yè)控

6、制、軍事和宇航等。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種能夠產(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。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。通過(guò)對(duì)函數(shù)波形發(fā)生器的原理以及構(gòu)成分析，可設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的函數(shù)波形發(fā)生器。 函數(shù)發(fā)生器作為一種常用的信號(hào)源,是現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一。 在研制、生產(chǎn)、測(cè)試和維修各種電子元件、部件以及整機(jī)設(shè)備時(shí)，都學(xué)要有信號(hào)源，由它產(chǎn)生不同頻率不同波形的電壓、電流信號(hào)并加到被測(cè)器件或設(shè)備上，用其他儀器觀察、測(cè)量被測(cè)儀器的輸出響應(yīng)，以分析確定它們的性能參數(shù)。信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器

7、。它可以產(chǎn)生多種波形信號(hào),如正弦波,三角波,方波等,因而廣泛用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。 1.3 穩(wěn)壓電源能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。交流穩(wěn)壓電源 又稱交流穩(wěn)壓器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到各工業(yè)、科研領(lǐng)域后，各種電子設(shè)備都要求穩(wěn)定的交流電源供電，電網(wǎng)直接供電已不能滿足需要，交流穩(wěn)壓電源的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題。常用的交流穩(wěn)壓電源有：鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成，具有恒壓伏安特性。磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓?；瑒?dòng)式交流穩(wěn)壓

8、器。通過(guò)改變變壓器滑動(dòng)接點(diǎn)位置穩(wěn)定輸出電壓。感應(yīng)式交流穩(wěn)壓器。靠改變變壓器次、初級(jí)電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無(wú)噪聲。但對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。20世紀(jì)80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進(jìn)式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來(lái)自電網(wǎng)的尖峰干擾。直流穩(wěn)壓電源 又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。紋波系

9、數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大小；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開(kāi)關(guān)式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓(或電流)。這種電源線路簡(jiǎn)單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低(常低于4060)。后者以改變調(diào)整元件(或開(kāi)關(guān))的通斷時(shí)間比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達(dá)85左右，但缺點(diǎn)是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來(lái)發(fā)展迅速。從工作方式上可分為：可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)調(diào)整輸出電壓。斬波型。輸入是不穩(wěn)

10、定的直流電壓，以改變開(kāi)關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。在手機(jī)維修中，為了測(cè)試方便，需要準(zhǔn)備一臺(tái)穩(wěn)壓電源，要求其輸出電壓可調(diào)，輸出電壓115伏、電流12安，應(yīng)帶短路保護(hù)電路和限流調(diào)節(jié)，具有機(jī)械式表頭和數(shù)字顯示的兩種，用來(lái)觀察手機(jī)工作中的電流變化情況交流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及其周邊裝置、醫(yī)療電子儀器、通訊廣播設(shè)備、工業(yè)電子設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線等現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的穩(wěn)壓和保護(hù)。直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、大專院校、實(shí)

11、驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等的直流供電。1.4 穩(wěn)壓電源發(fā)展歷史穩(wěn)壓電源的歷史可追溯到十九世紀(jì)，愛(ài)迪生發(fā)明電燈時(shí)，就曾考慮過(guò)穩(wěn)壓器，到二十世紀(jì)初，就有鐵磁穩(wěn)壓器以及相應(yīng)的技術(shù)文獻(xiàn)，電子管問(wèn)世不久，就有人設(shè)計(jì)了電子管直流穩(wěn)壓器。在四十年代后期，電子器件與磁飽和元件相結(jié)合，構(gòu)成了電子控制的磁飽和交流穩(wěn)壓器。五十年代晶體管的誕生使晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源成了直流穩(wěn)壓電源的中心。六十年代后期，科研人員對(duì)穩(wěn)定電源技術(shù)做了新的總結(jié)，使開(kāi)關(guān)電源，可控硅電源得到快速發(fā)展，與此同時(shí)，集成穩(wěn)壓器也不斷發(fā)展。 直至今日，在直流穩(wěn)壓電源領(lǐng)域，以電子計(jì)算機(jī)為代表的要求供電電壓低，電流大的電源大都由開(kāi)關(guān)電源擔(dān)任，

12、要求供電電壓高，電流大的設(shè)備的電源由可控硅電源代之，小電流、低電壓電源都采用集成穩(wěn)壓器。在交流穩(wěn)壓電源領(lǐng)域，鐵磁諧振式和電子反饋調(diào)控式這兩類技術(shù)也在不斷發(fā)展。鐵磁諧振式的發(fā)展歷程大致如下： 二十世紀(jì)五十年代：磁飽和穩(wěn)壓器六、七十年代：磁泄放式恒壓變壓器（CVT）八十年代中期：運(yùn)用磁補(bǔ)償形式的第1代參數(shù)穩(wěn)壓器九十年代中期：第2代參數(shù)穩(wěn)壓器二十世紀(jì)初：第3代參數(shù)穩(wěn)壓器。電子反饋調(diào)控式的發(fā)展歷程大致如下：二十世紀(jì)五十年代：電子管調(diào)控磁放大式（614）型交流穩(wěn)壓器六、七十年代：電子調(diào)控自耦滑動(dòng)式（SVC）交流穩(wěn)壓器，自動(dòng)感應(yīng)式調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器八十年代中期：電子調(diào)控的有觸點(diǎn)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器，正弦能量分配器式凈

13、化電源九十年代中期：數(shù)控有級(jí)的無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器，改進(jìn)型的第2、3代凈化電源二十一世紀(jì)初：利用逆變器作補(bǔ)償?shù)臒o(wú)級(jí)、無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器、新型的凈化穩(wěn)壓電源。第二章 芯片簡(jiǎn)介2.1 MAX038芯片介紹MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一個(gè)只需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器，在適當(dāng)調(diào)整其外部控制條件時(shí)，它可以產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻方波、正弦波、三角波、鋸齒波等信號(hào)，這些信號(hào)的峰峰值精確地固定在2V，頻率從0.1Hz-20MHz連續(xù)可調(diào)，方波的占空比從10%90%連續(xù)可調(diào)。通過(guò)MAX038的A0、A1引腳上電平的不同組合，可以選擇不同的輸出波形類型。其性能特點(diǎn)如下：1）能精密地產(chǎn)生三角波、鋸齒波

14、、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（PP）。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1090。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5V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070。6）內(nèi)設(shè)2.5V電壓基準(zhǔn)，可利用該電壓設(shè)定FADJ、DADJ的電壓值，實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)和占空比調(diào)節(jié) 。 MAX038引腳排列如圖所示MAX038采用DIP20封裝形式，各管腳的功能如表所示。引腳號(hào)名稱功能1VREF

15、2.5V基準(zhǔn)電壓輸出2GND地3A0波形選擇編碼輸入端（兼容TTL/CMOS電平）4A1同AO腳5COSC主振器外接電容接入端6GND地7DADJ占空比調(diào)節(jié)輸入端8FADJ頻率調(diào)節(jié)輸入端9GND地10Iin電流輸入端，用于頻率調(diào)節(jié)和控制11GND地12PD0相位檢測(cè)器輸出端，若相位檢測(cè)器不用，該端接地13PD1相位檢測(cè)器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入，若相位檢測(cè)器不用，該端接地14SYNCTTL/CMOS電平輸出，用于同步外部電路，不用時(shí)開(kāi)路15DGND數(shù)字地。在SYNC不用時(shí)開(kāi)路16DV數(shù)字5V電源。若SYNC不用，該端開(kāi)路17V5V電源輸入端18GND地19OUT正弦、方波或三角波輸出端20V5V電源輸入端

16、MAX038的管腳功能其內(nèi)部電路框圖如圖所示 MAX8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖22 MAX038芯片使用方法2.1 波形選擇 MAX038可以產(chǎn)生正弦波、方波或三角波。具體的輸出波形由地址A0和A1的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，如表1所示。波形切換可通過(guò)程序控制在任意時(shí)刻進(jìn)行，而不必考慮輸出信號(hào)當(dāng)時(shí)的相位。 2.2 波形調(diào)整 輸出頻率的調(diào)整 輸出頻率調(diào)整方式分為粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩種方法： 粗調(diào)取決于IIN引腳的輸入電流IIN，COSC引腳的電容量CF(對(duì)地)以及FADJ引腳上的電壓。當(dāng)VFADJ=0 V時(shí)，輸出的中心頻率f0為：fo(MHz)=Iin(A)COSC (pF) 。當(dāng)IIN在10400A這個(gè)范圍變化時(shí)，電

17、路可以獲得最佳的工作性能。對(duì)于固定頻率工作，可設(shè)置IIN接近于100A并選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙葜?。電容的取值范圍可以?00F20 pF，但必須用短的引線使電路的分布電容減到最小。在COSC引腳以及他的引線的周圍用一個(gè)接地平面以減小其他雜散信號(hào)對(duì)這個(gè)支路的耦合。 頻率的細(xì)調(diào)是在FADJ引腳施加一個(gè)2.4 V范圍的電壓，可使輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍為f=(0.31.7)f0(即f070f0)。 MAX038的輸出頻率還可以由一個(gè)電壓源VIN與一個(gè)固定的電阻RIN串聯(lián)來(lái)控制，輸出頻率f0為：f0(MHz)=VINRINCF(pF)。改變VIN就可調(diào)整輸出頻率f0，例如當(dāng)RIN為25 k并且VIN在0.55

18、V變化時(shí)，f0可在0.1 Hz20 MHz范圍內(nèi)調(diào)整。 接在REF(+2.5 V)和FADJ之間的可變電阻RF還提供了一個(gè)方便的人工調(diào)整頻率的方法。RF的取值如下：RF=(VREF-VFADJ)250A。例如，如果VREF取-2.0 V(+58.3偏移)，則RF=+2.5-(-2.0)250A=18 k。 占空比的調(diào)整 DADJ引腳上的電壓值的變化控制波形的占空比。通常VDADJ=0 V時(shí)，則占空比為50。若VDADJ在2.3 V范圍變化將引起輸出波形占空比在1585的變化(在1585范圍內(nèi)改變占空比，對(duì)輸出頻率的影響最小)。 接在REF(+2.5 V)和DADJ之間的可變電阻RD提供了一個(gè)方

19、便的人工調(diào)整占空比的方法。RD的取值如下：RD=(VREF-VDADJ)250 A。例如，如果VDADJ取-1.5 V(23占空比)，則RD=+2.5-(-1.5)250A=16 k。 DADJ引腳還可以用來(lái)減小正弦波的失真。未調(diào)整(VDADJ=0 V)的占空比是502，而偏離準(zhǔn)確的50時(shí)將產(chǎn)生偶次諧波，這時(shí)加一個(gè)調(diào)整電壓(典型值為小于100 mV)到DADJ，就可以減小失真，如圖2所示，調(diào)整R6可以使正弦波失真最小，從而得到理想的波形。 帶負(fù)載能力 MAX038使用5 V的工作電源。所有輸出波形的幅值為2Vpp(峰-峰值)，最大輸出電流為20 mA，輸出阻抗的典型值為0.1 ，可直接驅(qū)動(dòng)10

20、0 的負(fù)載。還可以連接電壓放大器或功率放大器，以提高其輸出驅(qū)動(dòng)能力。 2.3 穩(wěn)定性問(wèn)題 欲使MAX038長(zhǎng)時(shí)間地在正常溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定的輸出電壓，必須采取以下措施： (1) 決定頻率的外接電阻和電容器的溫度特性要好，否則將會(huì)降低器件的性能； (2) 外部電源應(yīng)穩(wěn)定； (3) 應(yīng)選用高精度的金屬膜電阻，誤差在1或更好的； (4) 電容器必須選用溫度系數(shù)低的NPO陶瓷電容器。在COSC引腳上的電壓是一個(gè)在0-1 V之間變化的三角波，不宜使用電解電容，但如果使用了這種電容，則負(fù)端必須接COSC，而正端接GND。 MAX038的典型應(yīng)用 正弦交流信號(hào)是一種應(yīng)用極為廣泛的信號(hào)。他通常作為標(biāo)準(zhǔn)

21、信號(hào)，用于電子電路的性能試驗(yàn)或參數(shù)測(cè)量。另外，在許多測(cè)試儀器中也需要用標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)檢測(cè)一些物理量。根據(jù)上述使用原則，給出正弦波輸出的工作電路，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)證明該電路具有輸出頻率范圍寬、波形穩(wěn)定、失真小、使用方便等特點(diǎn)。 MAX038與其他集成芯片和阻容元件還可以構(gòu)成電壓控制振蕩器、頻率調(diào)制器、脈沖調(diào)制器、頻率合成器等。在生產(chǎn)和科研中得到廣泛的應(yīng)用。2.3 OPA604芯片OPA604是場(chǎng)效應(yīng)管輸入運(yùn)算放大器，旨在加強(qiáng)交流性能。失真非常低 ，低噪聲和高帶寬，性能優(yōu)越高品質(zhì)音頻。適用于需要良好的動(dòng)態(tài)性能。 新的電路技術(shù)和特殊的激光微調(diào)；動(dòng)態(tài)電路性能產(chǎn)量非常低諧波失真。其結(jié)果是與特殊的運(yùn)算放大

22、器。低噪聲場(chǎng)效應(yīng)管輸入的OPA604 提供寬動(dòng)態(tài)范圍，即使在高源阻抗。失調(diào)電壓為激光裁剪，盡量減少 需要中間耦合電容器。該OPA604是采用8引腳塑料的Mini - DIP 和SO - 8表面貼裝封裝，指定的 -25 C至+85 C溫度范圍。OPA604是場(chǎng)效應(yīng)管升非常的廣泛：專業(yè)音響設(shè)備，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，PCM音頻/視頻轉(zhuǎn)換器，升譜分析設(shè)備，有源濾波器，傳感器放大器，升數(shù)據(jù)采集第三章 8038與MAX038比較3.1 8038芯片CL8038的波形發(fā)生器是一個(gè)用最少的外部元件就能生產(chǎn)高精度正弦,方形,三角, 鋸齒波和脈沖波形徹底單片集成電路. 頻率(或重復(fù)頻率) 的選定從0.001hz到300k

23、hz可以選用電阻器或電容器來(lái)調(diào)節(jié), 調(diào)頻及掃描可以由同一個(gè)外部電壓完成. ICL8038精密函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢(shì)壘二極管等先進(jìn)工藝制成的單片集成電路芯片，輸出由溫度和電源變化范圍廣而決定. 這個(gè)芯片和鎖相回路作用，具有在發(fā)生溫度變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過(guò)250ppm。特點(diǎn)：1、具有在發(fā)生溫度變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過(guò)50ppm；2、正弦波輸出具有低于1的失真度；3、三角波輸出具有01高線性度；4、具有0001Hz1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬；5、298之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍；6、從TTL電平至28V；7、具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號(hào)輸出；8易于使

24、用，只需要很少的外部條件封裝引腳如下圖： ICL8038內(nèi)部原理框圖最大限值范圍： 供電電壓 (V- to V+). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36V輸入電壓 (任何管腳) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v - v + 輸入電流（管4-5）. 25mA輸出槽電流（管腳3和9）. 25mA溫度范圍 ICL8038AC, ICL8038BC, ICL8038CC . . . . . . . . . . . . 0 to 70典型應(yīng)用：正弦波輸出有比較高的輸出阻抗( 1k ) . 電路圖6提供緩

25、沖,增益和調(diào)幅. 一個(gè)簡(jiǎn)單工作放大器也被使用. 正弦波輸出緩沖放大器 音頻脈沖濾波器采用雙電源電壓的外部電容器為了中斷ICL8038 振蕩管腳10可以縮短至地面. 圖7顯示了場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)， 二極管和選通信號(hào)的輸入,使輸出在開(kāi)始總有相同的斜面. 為了獲得1000:1打描一系列關(guān)于ICL8038的電壓外部電阻器RA和RB必須降到幾乎為零. 這就要求雜控制管腳8的最高電壓超出RA和RB的電壓的幾百mv . 電路見(jiàn)圖8通過(guò)二極管以降低ICL8038的有效電源電壓達(dá)到這個(gè)用.管腳5上的大電阻有助于減少占空比與打描的變化. 線性掃描輸入電壓與輸出頻率在圖10中通過(guò)用一個(gè)工作的放大器得到極大的改進(jìn). 可變音頻

26、振蕩器, 20hz至20khz穩(wěn)定鎖相環(huán)振蕩器的波形發(fā)生器3.2 MAX038芯片各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)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(cè)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IC 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(wú)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(guó)馬克西

27、姆公司開(kāi)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。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(cè)量，PDI，PDO為瑣相環(huán)控制。3.3 MAX038應(yīng)用頻率調(diào)制器頻率合成器 FSK

28、發(fā)生器正弦波與方波鎖相環(huán)(PLL)精密函數(shù)發(fā)生器脈沖寬度調(diào)制器壓控振蕩器3.4 兩者比較結(jié)論目前廣泛應(yīng)用的函數(shù)發(fā)生傳統(tǒng)的波形發(fā)生器通常由晶體管、運(yùn)放Ic等分離元件制成。與此相比，基于集成芯片的波形發(fā)生器具有高頻信號(hào)輸出、波形穩(wěn)定、控制簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。典型的集成化波形發(fā)生芯片有美國(guó)Harris公司的ICL8038和美國(guó)MAXIM公司的MAX038。前者只能產(chǎn)生300 kHz以下中低頻率的波形，而且頻率調(diào)節(jié)和占空比調(diào)節(jié)不能單獨(dú)進(jìn)行，無(wú)法滿足高頻精密信號(hào)激勵(lì)源的要求。相比而言，MAX038具有頻率范圍寬、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。第四章 設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)主要由單片高頻函數(shù)發(fā)生器MAX038、OPA604是場(chǎng)效應(yīng)管輸

29、入運(yùn)算放大器構(gòu)成,在設(shè)計(jì)中根據(jù)MAX038的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)能輸出正弦波、方波、三角波等多種信號(hào)、輸出頻率能在10Hz20MH范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的函數(shù)波形發(fā)生器。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，電路簡(jiǎn)單，輸出電壓穩(wěn)定，程控調(diào)節(jié)輸出頻率，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?？梢杂秒娢黄鱽?lái)調(diào)節(jié)波形的頻率、相位、幅值、波形。三種波形的自由調(diào)節(jié)時(shí)依靠調(diào)節(jié)電平實(shí)現(xiàn)。波形選擇MAX038放大整形輸 出頻段選擇穩(wěn)壓電源4.1 信號(hào)產(chǎn)生級(jí)電路 采用MAX038設(shè)計(jì)了輸出三角波、方波和正弦波的信號(hào)發(fā)生器，頻率范圍為10Hz20MH，能夠滿足實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)的需求。運(yùn)用開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)頻，每段頻率的調(diào)節(jié)由電位器RP1和RP2完成。RP1為粗調(diào)電

30、阻，改變RP1數(shù)值，使振蕩電容器的充電電流改變，從而使頻率改變。RP2為細(xì)調(diào)電阻，它通過(guò)改變的數(shù)值，使輸出頻率變化，它的變化范圍較小，起微調(diào)作用。各種波形的輸出幅度均為。波形失真小，正弦波失真度小于，占空比調(diào)節(jié)時(shí)非線性度小于2%。信號(hào)產(chǎn)生電路4.2 信號(hào)放大電路 信號(hào)放大為了得到更高的輸出頻率，加有一級(jí)信號(hào)放大級(jí)，由運(yùn)放OAP604擔(dān)任。信號(hào)放大電路4.3 射隨器電路采用三極管9013組成的射隨器來(lái)提高其負(fù)載能力,可以滿足發(fā)揮部分所要求的在負(fù)載條件下,輸出正弦波信號(hào)的電壓峰峰值在05V范圍內(nèi)可調(diào).射隨器電路4.4 穩(wěn)壓電源本部分電路主要提供穩(wěn)壓電源,能輸出分別為和的電源。這部分電路比較簡(jiǎn)單，采

31、用常見(jiàn)的電源電路，包括變壓器降壓、橋式整流、電容濾波、三端穩(wěn)壓集成電路穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。和電源電路4.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理總圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理總圖第五章 實(shí)驗(yàn)成果經(jīng)過(guò)三個(gè)月刻苦設(shè)計(jì)制作，MAX038函數(shù)發(fā)生器終于做好了。實(shí)驗(yàn)測(cè)試和結(jié)論1. 正弦波圖5-1正弦波1圖5-2正弦波22. 方波圖5-3方波1圖5-4方波23. 三角波圖5-5三角波 4. 結(jié)論 本系統(tǒng)以MAX038芯片為核心部件，實(shí)現(xiàn)了正弦波、方波、三角波的輸出功能，且波形的頻率和幅度達(dá)到了基本要求并有一定的發(fā)揮部分。經(jīng)過(guò)幾個(gè)波形的調(diào)試，整機(jī)測(cè)試結(jié)果達(dá)到要求， MAX038接少量元器件就可以產(chǎn)生三種波形信號(hào)發(fā)生器。應(yīng)用按鈕控制引腳，可以控制波形的選擇

32、，并且可以控制輸出波形的頻率。輸出頻率的范圍和步進(jìn)率都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 信號(hào)發(fā)生器由于它的頻率高，且模擬和數(shù)字電路混合，因此在電路設(shè)計(jì)和線路板布局上都有所講究。以下幾點(diǎn)為在制作整機(jī)過(guò)程中的一些注意點(diǎn)：在雙層板上，信號(hào)線要盡量布在焊接面，元件面為地平面，這樣可減少信號(hào)間的干擾，這一點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定尤為重要。因?yàn)橄到y(tǒng)性能受Iin、Fadj、Cosc、Dadj等引腳周圍的分布電容及信號(hào)環(huán)境變化的影響特別敏感。此外，這些引腳引線的長(zhǎng)度和面積還應(yīng)盡量短小。在高頻線路中，電源去耦是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。整個(gè)線路往往會(huì)由于電源引線而產(chǎn)生電路諧振，當(dāng)有大的瞬時(shí)變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾信號(hào)。消除這二種現(xiàn)象的有效辦法就

33、是在片子的電源管腳與地之間加上適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙?，一般使用以上的?yōu)質(zhì)電容。在許多場(chǎng)合，采用二個(gè)電容并聯(lián)的方法（并聯(lián)一個(gè)0.1電容），則去耦效果更佳。結(jié)束語(yǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，我們的大學(xué)生活也快結(jié)束了。由于我基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)的不是很踏實(shí)，剛拿到課題時(shí)真的不知道如何下手啊，后來(lái)還是路老師先給了點(diǎn)資料，再指點(diǎn)了我許多。后來(lái)就動(dòng)起來(lái)了，去圖書館相關(guān)的書籍，去網(wǎng)上搜索信息，差不多“充足電”了就開(kāi)始做硬件了，其實(shí)也沒(méi)有什么難的，我把老師給我的板子，看懂了再改進(jìn)下可以差不多了，硬件2周多就好了，上電檢查成果，七手八腳把電線接好了。 開(kāi)始的時(shí)候波形波動(dòng)很大，調(diào)節(jié)電位時(shí)候效果也不是很明朗，我還以為我哪里出錯(cuò)了，檢查了好久發(fā)生沒(méi)有問(wèn)題，就去找老師求救。哎呀，其實(shí)也沒(méi)有什么問(wèn)題，主要是我的示波器沒(méi)有調(diào)節(jié)好，看來(lái)我電子電工實(shí)驗(yàn)做的還不是很過(guò)關(guān)啊，OK。姜還是老的辣，老師就是比我們厲害多的。波形出來(lái)了，頓時(shí)輕松了許多，拿手機(jī)把波形記錄下來(lái)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)很重要的，是我們4年學(xué)習(xí)的一個(gè)很好的檢查，考核的是我們綜合能力，我們學(xué)理工的在處理專業(yè)問(wèn)題時(shí)要嚴(yán)謹(jǐn)，投入，因?yàn)榻?jīng)常是差之毫厘秒謬以千里啊。致 謝時(shí)光匆匆，轉(zhuǎn)眼間三個(gè)月時(shí)間就過(guò)去了，感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師路明