【正文】 行第 1列的按鍵；鍵碼為 21對應(yīng)的是第 1行第 2列的 按鍵；鍵碼為 41對應(yīng)的是第 1行第 3列的按鍵 。 電源部分電路圖如圖 。 5V的直流電壓。 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(jià)格較低，且由于內(nèi)部具有過壓過流保護(hù)，使整機(jī)的電源電路穩(wěn)定，性能可靠。 后接 BUF634P 起緩沖器的作用。 15V 供電，增益為 +10 的情況下， 3dB 帶寬達(dá) 100MHz，非常適合本系統(tǒng)的放大要求，有 177。波形信號從 MAX038的 OUT端輸出后，可使其通過一個 AD811進(jìn)行電壓放大?？芍苯域?qū)動 100Ω 的負(fù)載。 MAX038 在正弦波輸出時(shí)，輸出的信 號頻率為 2 IN FVFo RC?? ? 。 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(jī)的 和 引腳相連，在單片機(jī)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(jìn)行調(diào)節(jié)。 所以為簡單起見， 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)整 FC 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。為產(chǎn)生一定占空比而加在 DADJ上的電壓為： ( 50% ) 75D A D J CVD? ? ? () 對雙極性輸出的 D/A 轉(zhuǎn)換器，基準(zhǔn)電源為 ， MAX505接受數(shù)據(jù)與占空比的關(guān)系式為： 128 (1 / ) 129 .6 A D J CD V D? ? ? ? () 其中： DADJV 為 DADJ 引腳上的電壓， CD 為占空 比。 范圍內(nèi)的電壓，占空比可在 10%～ 90%范圍內(nèi)改變，約每伏改徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 16 變 15%，當(dāng)電壓超過 177。 在 MAX038 的 DADJ端應(yīng)用一個 － ～ ＋ 的電壓控制信號 ， MAX038 的DADJ引腳上的電壓可控制 波形的占空比 CD (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。 徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 14 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(jī)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(jī)的外圍 4 4鍵盤接口，它和單片機(jī)的 ～ ， ～ 1～ 4，～ 1～ 4。也可以采用外部時(shí)鐘。 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。 軟件設(shè)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。 3 級加密位 共 6個中斷源 可編程 UART 串行通道 時(shí)鐘頻率 024MHz 256x8bit 內(nèi)部 RAM 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 主要功能特性 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(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 型 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)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(biāo)準(zhǔn) 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。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。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 整機(jī)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(jī)外圍控制電路（包括信號的占空比 ， 頻率 ， 幅度控制電路）。隨后介紹了由 MAX038構(gòu)成的 10Hz～ 100KHz 多功能信號源的設(shè)計(jì)過程。 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(shè)計(jì)原理，該方案能產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。 ● 另外，要帶動低阻負(fù)載，放大電路的電流輸出能力也是個重要參數(shù)。以下是放大電路設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)考慮： ● 首先，放大電路要求具有很高的頻寬，因?yàn)檩敵鲂盘栕畲蠡l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徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 11 形。 在 應(yīng)用中， MAX038 通常可以單獨(dú)承擔(dān)函數(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。 的基準(zhǔn)電源。 表 輸出頻率范圍與 FC 的對應(yīng)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(zhǔn)電壓源，由 REF 引腳輸出。 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。 IIN引腳由內(nèi)部的運(yùn)放強(qiáng)制為虛地，故僅用電阻 INR 就能調(diào)整輸入徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 10 電流 INI ，實(shí)現(xiàn)中心頻率的調(diào)節(jié)。 ，占空比 為 10%～ 90%。 70%。 當(dāng) 時(shí)， IIN可設(shè)為 0FADJVV? 時(shí)， INI 可設(shè)為 2~750 A? ，對應(yīng)中心頻率 為 350:1的變化；當(dāng) FADJV ? 177。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。用公式（ ）（ ）可以檢驗(yàn) ， 確定表 。當(dāng)數(shù)字量為 FFH時(shí) ， OUTbV 輸出為基準(zhǔn)電壓 。當(dāng)數(shù)字量為 00H時(shí) ， OUTbV 輸出為0V 。 0 2 .5IN REFF IN F IN FI VF C R C R C? ? ? () 徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 9 因?yàn)槲覀円蟮念l率范圍在 ～ 10MHz， 分四個頻段來滿足要求 ， 在每個頻段上連續(xù)可調(diào) ， 由芯片內(nèi)部參數(shù)可知道 ， 當(dāng) 2 ~ 750INI A A??? 時(shí) ， FC 的容量范圍可以在 10 ~ 10pF F? 時(shí) ， 芯片有較好的性能。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。A) f2(750181。由于系統(tǒng)通過 DAC 控制 IIN 端電流和 FADJ 端徐州師范大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 8 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 ( 1 2) / 65 53 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(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 個頻段對應(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。固定一個 CF值 ， 當(dāng) IIN 端的電流從 2A? 到 750A? 的變化時(shí) ， 對應(yīng)產(chǎn)生一個頻段的頻率范圍。兩個 5G4051 的狀態(tài)同步 改變，輸出電壓再經(jīng) F007 進(jìn)行差分放大。第二步 ， 通過 DACA 在 FADJ端產(chǎn)生一個從 (00H)到 + (0FFH)的電壓范圍 ， 該范圍同樣包含 256 級步進(jìn)間隔 ， IIN 端的步進(jìn)間隔再次細(xì)分為256 級步進(jìn)間隔 ， 從而在粗調(diào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)微調(diào)。 DACB 將此工作電流范圍分為 256 級步進(jìn) 間隔 ， 輸出頻率范圍也被分為 256 級步進(jìn)間隔。為實(shí)現(xiàn)輸出頻率的數(shù)控調(diào)整 ， 在IIN 端和 FADJ 端分別連接一個電壓輸出的 DAC。選擇一個 CF 值 ， 對應(yīng) IIN 端電流的變化 ， 將產(chǎn)生一定范圍的輸出頻率。 系統(tǒng)框圖及原理 如圖 所示 ， 采 用單片機(jī) AT89C52 對主信號發(fā)生芯片進(jìn)行智能 控制 ， 對MAX038 產(chǎn)生的波形信號進(jìn)行頻率 高低 ， 占空比 大小 ， 幅度 范圍 的 控制 ， 以及產(chǎn)生波形的選擇控制。如果構(gòu)成鎖相環(huán)路，則 PDO 和 FADJ 相連，并且對地連接一個電阻 PDR ，同時(shí)并聯(lián)一個電容 PDC 。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? 。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 主 振 器主 振 控 制 器基 準(zhǔn) 電 壓 源正 弦 波形 成 器方 波