【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 說(shuō)，輸出波形是以地為參考的對(duì)稱波形，在低輸出阻抗的情況下，輸出電流可達(dá)到177。20 mA電流．在兩個(gè)與TTL／CMOS信號(hào)輸入匹配的地址引腳A1，A0上輸入合適的代碼信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出波形變換的控制，具體輸入代碼和輸出波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表31所示表31輸入代碼和輸出波形對(duì)應(yīng)關(guān)系表A0A1波形X1正弦波00矩形波10三角波 芯片引腳MAX038芯片的各個(gè)引腳的功能表如表32所示：表32 MAX038各引腳功能表引腳號(hào)名 稱功 能1REF2．50 V帶隙基準(zhǔn)電壓輸出端2GND地3A0波形選擇輸入端，TTL／CMOS兼容4A1波形選擇輸入端，TTL／CMOS兼容5COSC外部電容連接端6GND地7DADJ占空比調(diào)整輸入端8FADJ頻率調(diào)整輸入端9GND地10Iin用于頻率控制的電流輸入端11GND地12PDO相位檢波器輸出端．如果不用相位檢波器則接地13PDI相位檢波器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入端．如果不用相位檢波器則接地14SYNCTTL／CMOS兼容的同步輸出端15DGND數(shù)字地．讓他開(kāi)路使SYNC無(wú)效，或是SYNC不用16DV+數(shù)字+5 V電源．如果SYNC不用則讓他開(kāi)路17V++5 V電源18GND地19OUT正弦波、方波或三角波輸出端 20V5 V電源MAX038內(nèi)部還有正弦整形電路、比較器、復(fù)用器以及鑒相器電路，它們共同實(shí)現(xiàn)了正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波和脈沖波的生成．鑒相器是作為鎖相環(huán)的備用單元，為異或門(mén)電路結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)一路來(lái)自內(nèi)部差動(dòng)矩形波OSCA和OSCB，另外一路來(lái)自外部引腳PDI．鑒相器的輸出信號(hào)為電流，由PDO引腳輸出平均值變化范圍為0~550μA．當(dāng)兩路輸入信號(hào)的相位差為90。時(shí)，輸出電流的占空比為50%，平均值為250μA． 如果構(gòu)成鎖相環(huán)路，則PDO和FADJ相連，并且對(duì)地連接一個(gè)電阻RPD，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)電容CPD ．RPD決定鑒相器的靈敏度，CPD用于濾除電流中的高頻成分．其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖36所示： 圖36 MAX038內(nèi)部原理圖 系統(tǒng)原理MAX038的輸出頻率主要受振蕩電容CF ， IIN 端電流和FADJ 端電壓的控制．選擇一個(gè)CF值，對(duì)應(yīng)IIN 端電流的變化，將產(chǎn)生一定范圍的輸出頻率[4]．另外，改變FADJ 端的電壓，可以在IIN 控制的基礎(chǔ)上，對(duì)輸出頻率實(shí)現(xiàn)微調(diào)控制．為實(shí)現(xiàn)輸出頻率的數(shù)控調(diào)整，在IIN 端和FADJ 端分別連接一個(gè)電壓輸出的DAC．首先，通過(guò)DACB產(chǎn)生0V(00H)到2．5V(0FFH)的輸出電壓，經(jīng)電壓/ 電流轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生0μA到748μA的電流，疊加上網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的2μA電流，最終對(duì)IIN 端形成2μA到750μA 的工作電流，使之產(chǎn)生相應(yīng)的輸出頻率范圍．DACB將此工作電流范圍分為256級(jí)步進(jìn)間隔，輸出頻率范圍也被分為256級(jí)步進(jìn)間隔．所以，IIN端的電流對(duì)輸出頻率實(shí)現(xiàn)粗調(diào)．第二步，通過(guò)DACA 在FADJ端產(chǎn)生一個(gè)從 2．3V(00H)到+ 2．3V(0FFH)的電壓范圍，該范圍同樣包含256級(jí)步進(jìn)間隔，IIN 端的步進(jìn)間隔再次細(xì)分為256級(jí)步進(jìn)間隔，從而在粗調(diào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)微調(diào)． 頻段調(diào)節(jié)控制固定一個(gè)CF值，當(dāng)IIN 端的電流從2uA到750uA的變化時(shí)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)頻段的頻率范圍．經(jīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，我們選擇了一系列的CF 如圖37 所示，并確定了各CF所對(duì)應(yīng)的頻段和頻率范圍f1f2由于系統(tǒng)通過(guò)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(jí)間隔，因此各頻段的輸出誤差為 （31）圖37 輸出頻率與IIN電流及振蕩電容CF的關(guān)系此外，由于相鄰頻段之間存在著頻率重疊現(xiàn)象，并且考慮到各個(gè)頻段對(duì)應(yīng)的誤差大小有所差異，因此設(shè)定各頻段的實(shí)際起止頻率圍：f3～f4，以便獲得最小的誤差[5]．在5腳COCS和6腳GND接上電容CF以后，10腳IIN是頻率控制的電流輸入端，利用恒定電流IIN向電容CF充電和放電，便可形成振蕩．IIN是受8腳FADJ和7腳DADJ端電壓的控制，振蕩頻率由下式確定． （32）因?yàn)槲覀円蟮念l率范圍在0．2Hz～10MHz，分四個(gè)頻段來(lái)滿足要求，在每個(gè)頻段上連續(xù)可調(diào)，由芯片內(nèi)部參數(shù)可知道，當(dāng)IIN=2μA~5μA時(shí)，CF的容量范圍可以在10pF~10μF時(shí)，芯片有較好的性能．因此可知： （33）當(dāng)IIN=2μA時(shí)， （34）當(dāng)IIN=750μA時(shí)， （35）為了使數(shù)字控制能夠使IIN=2μA~750μA實(shí)現(xiàn)，我們?cè)贒/A轉(zhuǎn)換模塊使用圖2．5所示的電阻連接方法．當(dāng)數(shù)字量為00H時(shí)，VOUTb輸出為0V時(shí)MAX038的10腳IIN有2μA的電流輸入．當(dāng)數(shù)字量為FFH時(shí)，VOUTb輸出為基準(zhǔn)電壓2．50V．MAX038的10腳IIN有750μA的電流輸入． 頻率、幅值、占空比控制MAX038的核心部分是一個(gè)電流控制的振蕩器，通過(guò)恒定電流對(duì)外部電容CF充電和放電，獲得三角波、方波和正弦波信號(hào)輸出．充放電電流由流進(jìn)MAX038的IIN引腳的電流控制，由加在引腳DADJ、FADJ上的電壓調(diào)整．電路的振蕩頻率為： （36）波形的占空比為：T=0．50．17VDADJ．當(dāng)時(shí)，IIN可設(shè)為VFADJ=0V時(shí)，IIN可設(shè)為2~750μA，對(duì)應(yīng)中心頻率為350：1的變化；當(dāng)VFADJ=177。2．4V時(shí)，調(diào)制頻偏為177。70%．VFADJ控制外部電容CF充、放電電流的比值，當(dāng)VDADJ=0V時(shí)，波形的占空比為50%；當(dāng)VDADJ=177。2．3V，占空比為10%～90%．在FADJ和DADJ端口的內(nèi)部，設(shè)置了2502μA的下拉電源流，可簡(jiǎn)化外部電路設(shè)計(jì)，僅用電阻RF（連接引腳FADJ和2．5V基準(zhǔn)電壓的可變電阻）和（連接引腳DADJ和2．5V基準(zhǔn)電壓的可變電阻）就可以對(duì)頻偏和占空比進(jìn)行調(diào)整．IIN引腳由內(nèi)部的運(yùn)放強(qiáng)制為虛地，故僅用電阻RIN就能調(diào)整輸入電流IIN，實(shí)現(xiàn)中心頻率的調(diào)節(jié)．2．5V的基準(zhǔn)電壓源主要用于提供IIN電流和VFADJ、VDADJ電壓，其溫度系數(shù)典型值為20ppm/℃，負(fù)載電流小于4mA[6]．通過(guò)控制8選1模擬開(kāi)關(guān)CD4051來(lái)選擇CF的電容量，從而確定頻率范圍．本系統(tǒng)共有8個(gè)頻段供切換，輸出頻率范圍與CF的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表33所示[7]： 表33 輸出頻率范圍與CF的對(duì)應(yīng)關(guān)系波段電容值頻率范圍120pF2MHz～20MHz2100pF200kHz～2MHz31000pF20kHz～200KHz40．01μF2KHz～20KHz50．1μF200Hz～2KHz61μF20Hz～200Hz710μF2Hz～20Hz8100μF0．1Hz～2Hz MAX038內(nèi)部有一個(gè)2．5V的基準(zhǔn)電壓源，由REF引腳輸出．基準(zhǔn)電壓源由兩個(gè)LF353及電阻電容組成，分別組成放大倍數(shù)為＋1和－1的緩沖器，因而得到177。2．5V的基準(zhǔn)電源．這個(gè)電壓源對(duì)整機(jī)的性能很重要，因?yàn)楦骺刂齐娐肪枰搮⒖驾斎耄趹?yīng)用中，MAX038通?？梢詥为?dú)承擔(dān)函數(shù)信號(hào)輸出的功能，通過(guò)外部的電阻和電容的調(diào)節(jié)，完成特定頻率和幅值的信號(hào)輸出． 頻率、占空比調(diào)節(jié)MAX038的占空比的調(diào)整有兩種方式，一種時(shí)利用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源調(diào)整，另一種是利用外加電源調(diào)整，為使電路簡(jiǎn)單，采用第一種調(diào)整方式．在MAX038 的DADJ端應(yīng)用一個(gè)－2．3V～＋2．3V 的電壓控制信號(hào)， MAX038 的DADJ引腳上的電壓可控制波形的占空比DC(定義為輸出波形為正時(shí)所占時(shí)間的百分?jǐn)?shù)），并且能夠改善正弦波的波形，可進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制和產(chǎn)生鋸齒波．當(dāng)VDADJ接地（即VDADJ=0）時(shí)，其占空比為50%，占空比的調(diào)整可采用MAX505的一片DAC，輸出177。2．3V 范圍內(nèi)的電壓，占空比可在10%～90%范圍內(nèi)改變，約每伏改變15%，當(dāng)電壓超過(guò)177。2．3V 將使頻率偏移或引起不穩(wěn)定．為產(chǎn)生一定占空比而加在DADJ上的電壓為： （37）對(duì)雙極性輸出的D/A 轉(zhuǎn)換器，基準(zhǔn)電源為2．3V時(shí)，MAX505接受數(shù)據(jù)與占空比的關(guān)系式為： （38）其中：VDADJ為DADJ 引腳上的電壓，DC為占空比．這樣可完成激勵(lì)信號(hào)的占空比設(shè)置．調(diào)整CF的充放電時(shí)間，在10%～90%的范圍內(nèi)調(diào)整振蕩器輸出的三角波，最終產(chǎn)生失真的正弦波，鋸齒波和脈沖波．這三種波形同時(shí)送入混合器，由A0，A1選擇輸出．所以為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，關(guān)于占空比調(diào)節(jié)和頻率調(diào)整，可采用外部電位器調(diào)整控制．調(diào)節(jié)頻率調(diào)整電路的電位器，改變MAX038輸入端IIN的電流大小，從而改變頻率值；調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)電路中的電位器，改變MAX038輸入端DADJ的電壓大小，從而改變占空比．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： μA （39）例如，如果VREF取2．0 V(+58．3％偏移)，則RF=[+2．5(2．0)]／250μA=18 kΩ． 接在REF(+2．5 V)和DADJ之間的可變電阻RD提供了一個(gè)方便的人工調(diào)整占空比的方法．RD的取值如下： μA． （310）例如，如果VDADJ取1．5 V(23％占空比)，則RD=[+2．5(1．5)]／250μA=16 kΩ．下圖的芯片為Maxim公司的信號(hào)發(fā)生芯片MAX038，其波形選擇引腳A0和A1與單片機(jī)的P2．0和P2．1