函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-04 05:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 信號(hào)產(chǎn)生部分的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是基于 MAX038 的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器， 其中，信號(hào)產(chǎn)生部分的核心是 MAX038。 MAX038 芯片介紹 MAX038 是美國(guó) MAXIM（馬克希姆 ） 公司應(yīng)市場(chǎng)的需求而研制的單片集成高頻精密函數(shù)發(fā)生器，具有較高的頻率特性、頻率范圍很寬、功能較全、單片集成化、 外圍電路簡(jiǎn)單、使用方便靈活等特點(diǎn)。內(nèi)有主振蕩器、波形變換電路、波形選擇多路開關(guān)、 基準(zhǔn)電壓源、相位檢測(cè)器、同步脈沖輸出 以 及波形輸出驅(qū)動(dòng)電路等 。其主要優(yōu)點(diǎn)有： [10] 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 ～ 20MHz，最高可達(dá) 40MHz，各種波形的輸出幅度均為 2V 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 ％，占空比調(diào)節(jié)時(shí)非線性度低于 2％。 5）采用 177。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)低溫度漂移： 200 PPM／ ℃ 。 7)低阻抗輸出緩沖器： ； 8)內(nèi)設(shè) 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 引腳及各引腳名稱和功能分別如下圖 ，表 。 1 82 01 91 71 61 51 41 31 21 11254367891 0O U TV G N DV +D V +D G N DS Y N CP D IP D OG N DI I NG N DF A D JD A D JC O S CA 1A 0R E FG N DG N DM A X IMM A X 0 3 8 圖 MAX038 引腳圖 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 表 MAX038 引腳名稱及功能 引腳號(hào) 名 稱 功 能 1 REF V帶隙基準(zhǔn)電壓輸出端 2 GND 地 3 A0 波形選擇輸入端， TTL／ CMOS兼容 4 A1 波形選擇輸入端， TTL／ CMOS兼容 5 COSC 外部電容連接端 6 GND 地 7 DADJ 占空比調(diào)整輸入端 8 FADJ 頻率調(diào)整輸入端 9 GND 地 10 Iin 用于頻率控制的電流輸入端 11 GND 地 12 PDO 相位檢波器輸出端。如果不用相位檢波器則接地 13 PDI 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 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(zhǔn) 15 DGND 數(shù)字地。讓他開路使 SYNC無(wú)效，或是 SYNC不用 16 DV+ 數(shù)字 +5 V電源。如果 SYNC不用則讓他開路 17 V+ +5 V電源 18 GND 地 19 OUT 正弦波、方波或三角波輸出端 20 V 5 V電源 圖 MAX038 內(nèi)部電路圖 MAX038內(nèi)部電路 如上圖 所示， MAX038 內(nèi)部還有正弦整形電路、比較器、復(fù)用武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 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～ 550uA。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 250uA。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 PDR ，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)電容 PDC 。 PDR 決定鑒相器的靈敏度， PDC 用于濾除電流中的高頻成分 [10]。 波形選擇、 占空比 、 頻率調(diào)節(jié) 如圖 ， 其波形選擇 引腳 A0 和 A1 與單片機(jī)的 和 引腳相連，在單片機(jī)的控制下輸出 得到 正弦波、矩形波和三角波 3種不同的波 形。 當(dāng) 和 的電平為（ 0,1）時(shí)，選擇正弦波；當(dāng) 和 的電平為（ 0,0）時(shí)，選擇矩形波；當(dāng) 和 的電平為（ 1,0）時(shí)選擇三角波。 圖 . 波形選擇電路 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)－ ～＋ 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 TLC5618 的 D/A 轉(zhuǎn)換 ，輸出 177。 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。 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： 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 ( 50% ) 75D A D J CVD? ? ? () 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。關(guān)于占空比調(diào)節(jié)，可采用外部電位器調(diào)整控制 ， 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。占空比調(diào)節(jié)如圖 所示。 圖 占空比調(diào)節(jié)電路 頻率調(diào)節(jié)如圖 所示。 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 圖 頻率的調(diào)節(jié)電路 MAX038 的輸出波形的基本頻率由電流 IIN 和外接電容 Cf 確定，電流 IIN 是由MAX038 內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓提供，外接電容 Cf 是 通過(guò)控制 8 選 1模擬開關(guān) CD4051 來(lái)選擇，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)系如下表 所示。 表 輸出頻率范圍與 Cf的對(duì)應(yīng)關(guān)系 波段 Cf電容值 頻率范圍 1 20pF 2MHz～ 20MHz
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