【正文】 sine wave, square wave, triangle wave. Key words: MAX038。 輔以控制軟件和特別的外圍電路設計，就能實現一個低成本、多功能、高精度、輸出頻率連續(xù)可調的頻率合成式波形發(fā)生器。 I 摘 要 波形發(fā)生器是電子設計以及教學、科研中應用最廣泛的儀器之一。并 對其振蕩頻率控制、信號輸出幅度控制、 頻率和幅度的 控制 作了 比 較詳細的論述。 Function Signal。 完全按照畢業(yè)設計指導書做，指 導畢業(yè)答辯。其發(fā)出 的信號的穩(wěn)定性 ， 信號的失真度 ， 頻率的范圍大小 ， 都不是很理想。只要將這個 函數信號發(fā)生器設的設計 思路掌握 好 ， 不但可以融會貫通所學的專業(yè)知識 ， 還可以在今后 的工作中 作為參考 ， 用來控制其他設備。 基于 MAX038 的多波形函數信號發(fā)生器設計，本課題的設計目的是充分運用大學期間所學的專業(yè)知識，結合現在正在使用的信號發(fā)生器的基本功能，完成一個基本系統的設計全過程。最后對 全文 進行了總結 與展望 。函數信號 發(fā)生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。輸出信號頻率值可通過鍵盤進行設置；在 1KW 負載條件下 ， 輸出正弦波信號的電壓峰 峰值在 0～ 20V范圍內可調；輸出信號波形無明顯失真。 方案三：利用單片集成芯片的函數發(fā)生器：能產生多種波形 ， 達到較高的頻率 ， 且易于調試。 方案四：利用專用直接數字合成 DDS芯片的函數發(fā)生器：能產生任意波形并達到很高的頻率。 方案三：結構相對復雜 ， 但具有輸出頻率穩(wěn)定性高 ， 頻率輸出線形度 好、頻率分辨度高、波形正確 ， 頻率變換時間小 ， 相位噪聲小、人機界面好、易于控制等優(yōu)點、性能優(yōu)良。而方案四雖然能達到很好的要求 ， 但是從價格方面考慮我們還是選擇方案三較好。 2)頻率范圍從 ～ 20MHz， 最高可達 40MHz， 各種波形的輸出幅度均為 2V 3)占空比調節(jié)范圍寬 ， 占空比和頻率均可單獨調節(jié) ， 二者互不影響 ， 占空比最大調節(jié)范圍是10％～ 90％。 6)低溫度漂移： 200 PPM／ ℃ 。如果不用相位檢波器則接地 14 SYNC TTL／ CMOS兼容的同步輸出端，可由 DGND至 DV+間的電壓作為基準 15 DGND 數字地。鑒相器的輸出信號為電流，由 PDO 引腳輸出平均值變化范圍為 0~550 A? 。 系統框圖及原理 如圖 ， 采 用單片機 AT89C52對主信號發(fā)生芯片進行智能 控制 ， 對 MAX038 產生的波形信號進行頻率 高低 ， 占空比 大小 ， 幅度 范圍 的 控制 ， 以及產生波形的選擇控制。為實現輸出頻率的數控調整 ， 在 IIN 端和 FADJ 端分別連接一個電壓輸出的DAC。第二步 ， 通過 DACA 在 FADJ端產生一個從 (00H)到 + (0FFH)的電壓范圍 ， 該范圍同樣包含 256級步進間隔 ， IIN 端的步進間隔再次細分為 256級步進間隔 ， 從而在粗調的基礎上實現微 調。由于系統通過 DAC 控制 IIN 端電流和 FADJ 端電壓 ， 將各頻段的頻 率范圍劃分為 65536 級間隔 ， 因此各頻段的輸出誤差為 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 7 ( 1 2 ) / 6 5 5 3 6f f f? ? ? 0 . 111 01 0 01 K1 0 K1 0 M1 0 0 M1 0 0 K1 M1 0 011 0 1 0 0 0I I N電 流1 0 0 n f1 0 n f1 n f1 0 0 n f3 3 p f1 0 0 p f3 3 p f1 0 p f 圖 輸出頻率與 IIN 電流及振蕩電容 CF的關系 此外 ， 由于相鄰頻段之間存在著頻率重疊現象，并 且考慮到各 個頻段對應的誤差大小有所差異 ， 因此設定各頻段的實際起止頻率圍 ： f3～ f4， 以便 獲得最小的誤差。F 65Hz 60Hz 在 5腳 COCS 和 6腳 GND 接上電容 FC 以后 ， 10腳 IIN是頻率控制的電流輸入端 ， 利用恒定電流 INI 向電容 FC 充電和放電 ， 便可形成振蕩。當數字量為 00H時 ， OUTbV 輸出為 0V 。用公式（ ）（ ）可以檢驗 ， 確定表 值可滿足后面頻率產生要求。 當 時， IIN可設為 0FADJVV? 時， INI 可設為 2~750 A? ，對應中心頻率 為 350:1的變化；當 FADJV ? 177。 ，占空比為 10%～90%。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 9 通過控制 8 選 1 模擬開關 CD4051 來選擇 FC 的電容量，從而確定頻率范圍。 的基準電源。以下是放大電路設計的幾點考慮： ● 首先，放大電路要求具有很高的頻寬，因為輸出信號最大基頻為 20MHz，其三角波和矩形波的高次諧波成分很高，只有高寬頻才能得到不失真的輸出波形。 本章小結 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 10 本章主要講述了基于 MAX038芯片的多波形函數信號 發(fā)生器的設計原理，該方案能產生正弦波、三角波和方波。 系統總體設計 整機由圖 ， 分別是電源產生電路 ， 頻段選擇電路 ， 按鍵電路 ，單片機外圍控制電路（包括信號的占空比 ， 頻率 ， 幅度控制電路）。 AT89C52是一個低電壓，高性能 CMOS型 8位單片機，片內含 8k bytes的可反復 擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes的隨機存取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51指令系統，片內置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元。 主要功能特性 256x8bit內部 RAM 可編程 UART串行通道 3級加密位 外接石英晶體及電容 C1， C2接在放大器的反饋回路中構成并聯振蕩電路。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 13 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0T 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1P 1 . 3P 1 . 2R x D / P 3 . 0T x D / P 3 . 1I N T 0 / P 3 . 2I N T 1 / P 3 . 3T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5W R / P 3 . 6R D / P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N DR S TP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 2 . 2 / A 1 0P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2E A / V P PA L E / P R O GP S E NP 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5P 0 . 7 / A D 7P 0 . 6 / A D 6P 0 . 5 / A D 5P 0 . 4 / A D 4P 0 . 3 / A D 3V C CA T 8 9 C 5 2 圖 AT89C52芯片外觀及引腳 圖中的芯片是 Atmel公司的單片機芯片 AT89C52，工作在 ，其 腳和 MAX038的 A0和 A1相連，用于選擇輸出波形； KEY為單片機的外圍 4 4鍵盤接口，它和單片機的 ～ ， ～ 1～ 4， ～ 1～ 4。 范圍內的電壓，占空比可在 10%～ 90%范圍內改變，約每伏改變 15%，當電壓超過 177。調整 FC 的充放電時間 ， 在 10%～ 90%的范圍內調整振蕩器輸出的三角波 ， 最終產生失真的正弦波 ， 鋸齒波和脈沖波。 圖 中的芯片為 Maxim 公司的信號發(fā)生芯片 MAX038，其波形選擇引腳 A0和 A1 與單片機的 ，在單片機的控制下輸出正弦波、矩形波和三角波 3種不同的波形，波形的頻率和幅值可以通過外部的可變電阻進行調節(jié)。可直接驅動 100Ω 的負載。 15V供電，增益為 +10的情況下， 3dB帶寬達 100MHz，非常適合本系統的放大要求，有177。 5V電壓需要穩(wěn)壓 輸出，為此選用了 7815， 7915兩種三端集成穩(wěn)壓器，這種三端固定電壓輸出式集成穩(wěn)壓器，使用簡單，價格較低，且由于內部具有過壓過流保護，使整機的電源電路穩(wěn)定，性能可靠。 電源部分電路圖如圖 所示。涉及的主要器件有 MAX03單片機 89C5 放大器 AD81八一片選 CD4051和緩沖器BUF634P。 同時該信號源設計尚存在的不足之處，主要有兩個方面，第一為缺乏頻率準 確顯示的手段，可以配備相應的數字頻率計模塊，但如何將顯示的精度與信號源的頻段配合有待討論研究；第二為輸出級可配以顯示輸出幅度的儀表，并且放大電路有待進一步改進，使其具有更強的輸出能力。 由于此次實現的信號發(fā)生器電路是模數混合電路，因此在電路設計和線路板布局上都有所研究。整個線路往往會由于電源引線而產生電路諧振，當有多大的瞬時變化時，也會產生尖峰干擾信號。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 21 致謝 本文從選題到完成的整個過程，得到指導老師的悉心指導。 最后，向所有曾給予我關心和幫助的師長、朋友及家人表示感謝 ! 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數信號發(fā)生器 的設計 22 參考文獻 [1]田云，閆瑞濤，史潔 .MAX038多波形函數信號發(fā)生器的設計 .黑龍江農業(yè)經濟職業(yè)學院 [2]趙濤，刑燦華，姚西霞，陳曉娟 .基于 MAX038多功能信號發(fā)生器的設計 .機電產品開發(fā)與創(chuàng)新 . [3]蔣金弟，朱永輝，毛培法 .MAX038高頻精密函數發(fā)生器原理及應用 .山西電子技術 . [4]周明，騰國文，張文波 .MAX038芯片在波形發(fā)生器中的應用 .元器件與應用 [5]何香玲 ， 鄭鋼 . 數字化波形發(fā)生器的設計 [J] . 電子技術應用 ， 2021 (3) [6]李琳 .單片高頻函數發(fā)生器 MAX038 及其應用 [J] .現代電子技術 ， 2021 ， 30 [7]王佩珠 . 電路與模擬電子技術 [M] . 南京 ： 南京大學出版社 ， 1995 [8]胡煜 . MAX038 在精密頻率合成波形發(fā)生器中的應用 [J]現代電子技術 ， 2021 ， 30 (1) [9] MAXIN 公司 . MAX038 技術資料 [Z] . 2021. [10]黃慶彩，祖靜 .采用集成電路 MAX038的函數信號發(fā)生器的設計 .工業(yè)控制技術 . [11]聶漢平 .高頻精密函數波形發(fā)生器設計 [J] .國外電子元器件 2021(1)： 6366. [12]謝淑如 ， 等 .Protel PCB 99SE 電路板設計 [M