第五章集成信號(hào)發(fā)生器培訓(xùn)教材

第五章集成信號(hào)發(fā)生器5.1模擬集成函數(shù)發(fā)生器5.2直接數(shù)字頻率合成技術(shù)由運(yùn)放構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器集成函數(shù)發(fā)生器5.1模擬集成函數(shù)發(fā)生器5.1.1由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器A1構(gòu)成滯回電壓比較器5.1.2集成函數(shù)發(fā)生器8038簡(jiǎn)介

集成函數(shù)發(fā)生器8038是一種多用途的波形發(fā)生器,可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波,其頻率可以通過(guò)外加的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),使用方便,性能可靠。

1．8038的工作原理

由手冊(cè)和有關(guān)資料可看出,8038由兩個(gè)恒流源、兩個(gè)電壓比較器和觸發(fā)器等組成。其內(nèi)部原理電路框圖如圖4.23所示。5.1.2

集成函數(shù)發(fā)生器8038簡(jiǎn)介

函數(shù)發(fā)生器是一種可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的專用集成電路；當(dāng)調(diào)節(jié)外部電路參數(shù)時(shí)，還可獲得占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。一、電路結(jié)構(gòu)（ICL8038）③

②1.二個(gè)電流源2.二個(gè)同相輸入單限比較器3.RS觸發(fā)器4.二個(gè)緩沖電路5.三角波變正弦波電路當(dāng)Q=0，S斷開(kāi)，C充電(IS1)至2/3VCCQ=1當(dāng)Q=1，S閉合，C放電(IS2

-IS1)至1/3VCCQ=0當(dāng)IS2

=2IS1，引腳9輸出方波，引腳3輸出三角波；當(dāng)IS2

<2IS1，引腳9輸出矩形波，引腳3輸出鋸齒波。二、工作原理Qn+1=S+RQn③

②三、性能特點(diǎn)12345678ICL803814131211109正弦波失真度調(diào)整正弦波失真度調(diào)整正弦波輸出三角波輸出矩形波輸出調(diào)頻偏置電壓輸入調(diào)頻偏置電壓輸出接電阻RA接電阻RB接電容C+VCC-VEE

(或地)8.3.20ICL8038的引腳圖ICL8038可單電源供電，也可雙電源供電。★1SINADJ1，正弦波波形調(diào)整端。通常SINADJ1開(kāi)路或接直流電壓，

★12SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真。

★2SINOUT正弦波輸出

★3TRIOUT三角波輸出

★4DFADJ1,5DFADJ2輸出信號(hào)重復(fù)頻率和占空比（或波形不對(duì)稱度）調(diào)節(jié)端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調(diào)節(jié)頻率和占空比。

★6V+正電源

★7FMBIAS調(diào)頻工作的直流偏置電壓

★8FMIN調(diào)頻電壓輸入端

★9SQOUT方波輸出

★10C外接電容到V-端，用以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率與占空比

★11V-負(fù)電源端或地

★13，14NC空腳

四、常用接法調(diào)占空比和正弦波失真調(diào)頻率調(diào)占空比和正弦波失真RW1RP4

RW2+VCC-VEERRAICL803845131011128RBRP3CC1692圖8.3.23失真度減小和頻率可調(diào)電路若RA=RB=R

充放電電流在10uA—1mA之間最佳，本方案充放電電流I=1mA由于占空比為50%，

正弦波失真度調(diào)整外圍電路

波形產(chǎn)生集成電路MAX038概述MAX038是美國(guó)馬克西姆公司開(kāi)發(fā)的新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。MAX038設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖然功能及性能指標(biāo)趕不上標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，但滿足一般的實(shí)驗(yàn)要求是不成問(wèn)題的。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0.1Hz～20MHz，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15％～85％。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0～70℃。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)。7)低阻抗定壓輸出，輸出電阻典型值0.1歐姆，具有輸出過(guò)載/短路保護(hù)。8)內(nèi)部功能齊全，外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便。引腳排列MAX038采用20腳雙列直插式封裝。各管腳排列如圖所示。引腳功能1．REF基準(zhǔn)電源2.50V輸出；2、6、9、11、18．GND接地；(5個(gè)地內(nèi)部不相連，需外部連接)3．A0波形選擇輸入，兼容TTL/COMS電平；4．A1波形選擇輸入，兼容TTL/COMS電平；5．COSC外接振蕩電容器COSC；7．DADJ脈沖波占空比調(diào)節(jié)輸入；8．FADJ振蕩頻率調(diào)節(jié)(電壓輸入)；10．IIN振蕩頻率參考電流輸入；12．PDO相位檢測(cè)器輸出，如果不使用相位檢測(cè)器則接地；13．PDI相位檢測(cè)器同步信號(hào)輸入，如果不用相位檢測(cè)器則接地；14．SYNC同步脈沖輸出，由DGND至DV+間的電壓作基準(zhǔn)，允許用外部信號(hào)同步內(nèi)部振蕩器，兼容TTL/COMS電平如果不用則懸空；15．DGND數(shù)字電路部分接地開(kāi)路時(shí)則禁止SYNC或未使用SYNC；16．DV+數(shù)字電路+5V電源輸入端，如果不用SYNC可懸空；17．V+電源+5V輸入端；19．OUT信號(hào)輸出端；20．V-電源-5V輸入端。

工作原理MAX038的內(nèi)部框圖如下圖所示。主要包括主振器，主振控制器，2.50V基準(zhǔn)電壓源，正弦波形成器，方波形器，比較器，多路選擇器，輸出級(jí)和相位檢測(cè)器。在COSC與COM之間接上振蕩電容Cr，利用恒定電流IIN向Cr充電和放電，即可形成振蕩，產(chǎn)生一個(gè)三角波和兩個(gè)矩形波。圖中，振蕩器輸出的三角波經(jīng)正弦波形成器變換成等幅，低失真的正弦波。多路模擬開(kāi)關(guān)則從輸入的正弦波，三角波和矩形波中選擇一種，作為輸出。波形種類由地址A0，A1的邏輯電平來(lái)設(shè)定。與此同時(shí)，三角波還經(jīng)過(guò)比較器從SYNC端輸出，可作為外部振蕩器的同步信號(hào)。內(nèi)部框圖基本工作電路輸出頻率與外接振蕩電容器COSC的容量、參考電流IIN及頻率調(diào)節(jié)電壓VFADJ有關(guān)。當(dāng)VFADJ=0V時(shí)，輸出振蕩頻率由下式?jīng)Q定：F0（MHZ）=IIN（ｕA）÷CF（PF）式中：IIN為當(dāng)前輸入到IIN的電流（2uA≤IIN≤750uA)，IIN可由電流源IIN或電壓源VIN與電阻RIN串聯(lián)來(lái)驅(qū)動(dòng)（接在REF和IIN之間的電阻就可產(chǎn)生IIN）。使用電壓源與電阻串聯(lián)的振蕩器振蕩頻率按F0（MHz）=Vin/[Rin*Cf(pF)]計(jì)算。推薦的參考電流IIN范圍：10uA到400uA。CF=外接振蕩電容器COSC的容量(20pf≤COSC≤100uf)

；輸出振蕩頻率控制一旦由IIN設(shè)置F0后，輸出頻率還可以由VFADJ調(diào)節(jié)，F(xiàn)ADJ上的電壓變化范圍從-2.4V到+2.4V，由FADJ調(diào)節(jié)的頻率輸出范圍是FADJ=0時(shí)的0.3倍到1.7倍。如果超出了+/-2.4v會(huì)導(dǎo)致輸出頻率的不穩(wěn)定。當(dāng)已知VFADJ時(shí),頻率為FX=FO×(1-0.12915×VFADJ),而輸出信號(hào)周期為tX=to/(1-0.12915×VFADJ),其中,to為VFADJ=0V時(shí)的輸出信號(hào)周期。接在REF(+2.5V)和FADJ之間的可變電阻RF可調(diào)整頻率。RF阻值按RF=(VREF-VFADJ)/250(uA)計(jì)算。輸出振蕩頻率控制占空比調(diào)節(jié)改變DADJ端的電壓，能控制波形的占空比D。當(dāng)VDADJ=0V時(shí)，D=50%；VDADJ=+2.3~-2.3v時(shí)，D從15%變化到85%。欲獲得完全對(duì)稱的正弦波，需加一個(gè)校準(zhǔn)電壓VDADJ，允許范圍是-100~+100mV,經(jīng)校準(zhǔn)后可使D嚴(yán)格等于50%。占空比的計(jì)算公式為：D=（50+17.4VDADJ）%需要指出的是，在調(diào)節(jié)占空比時(shí)應(yīng)盡量避免輸出頻率改變。僅當(dāng)D=15%~85%且25uA<IIN<250uA時(shí)，對(duì)F