【文章內(nèi)容簡介】 IN INVR I? () 當 2INIA?? 時 ， 0 52IN VRMA?? ? ?；當 750INIA?? 時 ， VRKA?? ? ?， 為了使數(shù)字控制能夠使 2 ~ 750INI A A??? 實現(xiàn) ， 我們在D/A轉(zhuǎn)換模塊使用圖 。當數(shù)字量為 00H時 ， OUTbV 輸出為0V 。 MAX038的 10腳 IIN有 2A? 的電流輸入。當數(shù)字量為 FFH時 ， OUTbV 輸出為基準電壓 。 MAX038的 10腳 IIN有 750A? 的電流輸入。用公式（ ）（ ）可以檢驗 ， 確定表 面頻率產(chǎn)生要求。 頻率、幅值、占空比 控制 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設計 9 MAX038的核心部分是一個電流控制的振蕩器，通過恒定電流對外部電容 CF充電和放電，獲得三角波、方波和正弦波信號輸出。充放電電流由流進 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：0 ( 1 0 . 2 9 1 5 ) ( 1 0 . 2 9 1 5 ) /F A D J IN F A D J Ff f V I V C? ? ? ?波形的占空比為： DADJTV?? 。 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。 時，調(diào)制頻偏為 177。 70%。 DADJV 控制外部電容 FC 充、放電電流的比值，當 0DADJVV? 時，波形的占空比為 50%；當 DADJV ?177。 ，占空比為 10%～ 90%。在 FADJ和 DADJ端口的內(nèi)部，設置了 250A? 的下拉電源流，可簡化外部電路設計，僅用電阻 FR （ 連接引腳 FADJ和 基準電壓的可變電阻 ） 和（連接引腳 DADJ和 基準電壓的可變電阻）就可以對頻偏和占空比進行調(diào)整。 IIN引腳由內(nèi)部的運放強制為虛地，故僅用電阻 INR 就能調(diào)整輸入電流 INI ，實現(xiàn)中心頻率的調(diào)節(jié)。 的基準電壓源主要用于提供 INI 電流和FADJV 、 DADJV 電壓，其溫度系數(shù)典型值為 20ppm/℃ ，負載電流小于 4mA 。 通過控制 8 選 1 模擬開關(guān) CD4051 來選擇 FC 的電容量，從而確定頻率范圍。本系統(tǒng)共有 8個頻段供切換，輸出頻率范圍與 FC 的對應關(guān)系如 下 表 所示。 表 輸出頻率范圍與 FC 的對應關(guān)系 波段 FC 電容值 頻率范圍 1 20pF 2MHz～ 20MHz 2 100pF 200kHz～ 2MHz 3 1000pF 20kHz～ 200KHz 4 F 2KHz～ 20KHz 5 F 200Hz～ 2KHz 6 1μ F 20Hz～ 200Hz 7 10μ F 2Hz～ 20Hz 8 100μ F ～ 2Hz MAX038 內(nèi)部有一個 的基準電壓源，由 REF 引腳輸出?；鶞孰妷涸从蓛蓚€ 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，因而得到徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設計 10 177。 的基準電源。這個電壓源對整機的性能很重要，因為各控制電路均需要該參考輸入。 在應用中， MAX038 通?？梢詥为毘袚瘮?shù)信號輸出的功能，通過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輸出。 輸出信號的放大處理 由于 MAX038 的輸出信號為恒定的 2V（ pp），且輸出電流不高，所以必須在輸出級至少有一級放大電路來提供足夠的輸出電壓和電流，以滿足一般使用要求。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。 ● 其次，高頻大信號放大要求放大電路有足夠的輸出 電壓轉(zhuǎn)換速率。 ● 另外，要帶動低阻負載，放大電路的電流輸出能力也是個重要參數(shù)。要在 1KΩ 負載上輸出 5V 信號，則放大器至少要有的連續(xù)電流輸出能力。 本章小結(jié) 本章主要講述了基于 MAX038 芯片的多波形函數(shù)信號發(fā)生器的設計原理，該方案能產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。 接著介紹了 MAX038 集成函數(shù)發(fā)生器芯片的性能與特點，并分析了改芯片的結(jié)構(gòu)組成和各模塊的功能。隨后介紹了由 MAX038構(gòu)成的 10Hz～ 100KHz 多功能 信號源的設計過程。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設計 11 3．系統(tǒng)硬件的設計 依據(jù) MAX038輸出頻率的數(shù)控調(diào)節(jié)原理 ， 配合單片機控制 ， 我們可以實現(xiàn)數(shù)控的函數(shù)信號發(fā)生器。 系統(tǒng)總體設計 整機由圖 ， 分別是電源產(chǎn)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）。 信 號 發(fā) 生 芯 片M C U譯 碼 電 路 運 放 幅 度 控 制顯 示 模 塊波 形 信 號 檢 測鍵 盤 輸 入 控 制波 形 選 擇 占 空 比 控 制幅 度 調(diào) 節(jié)波 形 輸 出 圖 總設計原理布局圖 基于 MAX038 的單片機多波調(diào)頻信號產(chǎn)生器主要由單片機 AT89C5 MAX038構(gòu)成 ， 如圖 所示。由 AT89C52 的 和 ， AT89C52 通過產(chǎn)生控制電壓并以近似線性的規(guī)律來調(diào)制頻率和占空比。 單片機介紹及外圍電路 AT89C52 是 51系列單片機的一個型號，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 型 8位單片機，片內(nèi)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(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存 儲單元。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設計 12 個外中斷口， 3個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2個全雙工串行通信口， 2 個讀寫 口 。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 32個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2個外部中斷源 共 6 個中斷源 2個讀寫中斷口線 3級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 AT89C52中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器 ， 引腳 XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 外接石英晶體及電容 C1， C2接在放大器的反 饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C1， C2雖然沒有十分嚴格的要求 ， 但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性 ， 這里選擇使用石英晶 體 。也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路的情況時 ， 外部時鐘脈沖接到 XTAL1端 ， 即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 ， XTAL2則懸空。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)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 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。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設計 14 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 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 . 1T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5R 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 2P 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