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本文簡要地介紹了MAX038的性能，并給出了具有三種輸出波形的函數信號發生器的實際設計。各種波形曲線均可以用三角函數方程式來表示。 1 MAX038的性能簡介 什么是函數信號發生器？ 能夠產生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數信號發生器。 函數信號發生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。 函數信號發生器可以由晶體管、運放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數信號發生器IC產生。早期的函數信號發生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產生更高頻率的信號，調節方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調節，二者互相影響。鑒于此，美國馬克西姆公司開發了新一代函數信號發生器ICMAX038，它克服了上述芯片的缺點，可以達到更高的技術指標，是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數信號發生器IC。在鎖相環、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調制器等電路的設計上，MAX038都是優選的器件。其內部電路框圖如圖1所示。 MAX038的性能特點： 1）能精密地產生三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波信號。 2）頻率范圍從0.1Hz～20MHz，最高可達40MHz，各種波形的輸出幅度均為2V（P－P）。 3）占空比調節范圍寬，占空比和頻率均可單獨調節，二者互不影響，占空比最大調節范圍是10％～90％。 4）波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比調節時非線性度低于2％。 5）采用±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）內設2.5V電壓基準，可利用該電壓設定FADJ、DADJ的電壓值，實現頻率微調和占空比調節。 MAX038采用DIP－20封裝形式，各管腳的功能如表1所示。 注：表中5個地內部不相連，需外部連接。 2 具有三種輸出波形的函數信號發生器設計實例 筆者采用MAX038設計了輸出三角波、方波和正弦波的函數信號發生器，頻率范圍為10Hz～1MHz，能夠滿足大多數實驗與檢測的需求。 整機電路由信號產生級、電壓放大級、功率輸出級和電源四部分組成。信號產生級的核心器件為MAX038，它的輸出波形有三種，由波形設定端A0（3）， A1（4）控制，其編碼如表2所示。其中x表示任意狀態。1為高電平，0為低電平。 表2A0和A1的編碼 MAX038的輸出頻率f0由Iin，FADJ端電壓和主振蕩器 COSC的外接電容器CF三者共同確定。當UFADJ=0V時，輸出頻率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。當 UFADJ≠0V時，輸出頻率f0=f（1－0.2915UFADJ）。由波段開關SA2選擇不同的CF值，將整個輸出信號分為4個頻段。 1）10Hz～1kHz 2）100Hz～10kHz 3）1kHz～100kHz 4）10kHz～1MHz 每頻段頻率的調節由電位器RP1和RP2完成。RP1為粗調電位器，改變RP1數值，使振蕩電容器CF的充電電流Iin改變，從而使頻率改變。RP2為細調電位器，它通過改變UFADJ的數值，使輸出頻率變化，它的變化范圍較小，起微調作用。為簡化電路，各種波形的占空比固定為50％，這已能滿足多數場合的使用要求。為此將MAX038的腳7DADJ端接地。MAX038的各種輸出波形的幅度均為2V（P－P），為了得到更大的輸出幅度，加有一級電壓放大級，由運放OPA604擔任。OPA604是FET輸入高保真運放IC，性能十分優越，低噪聲10nV/Hz，低失真率,1kHz時，僅為 0.0003％，高轉換率25V/μs，功率帶寬為20MHz，電路中OPA604的閉環電壓增益GV=100k/10k=10，輸出電壓的幅度增至 20V（P－P），有效值為7V左右。如將OPA604換成AD747視頻運放IC，函數信號發生器能夠輸出更高的頻率。功率輸出級由BUF634擔任，這是一種高速緩沖器IC，具有2000V/μs的轉換速率，輸出電流達250mA，其電壓增益為1，但負載能力很強，在電路中起功率擴展的作用。輸出信號的幅度由電位器RP3調節，為了更精確地調節輸出信號幅度，在電位器后加有衰耗電路，由波段開關SA3將輸出分為×1，×0.1，×0.01三檔。 電源電路比較簡單，電源變壓器的容量為8W，初級接220V交流，次級繞組為15V×2，經橋式全波整流后，再由兩只三端集成穩壓器LM7812和 LM7912變成穩定的±12V直流電壓。HL1是用發光二極管制成的指示燈，無論正負哪一路出現故障，HL1均將熄滅。±12V的電壓再經兩只三端集成穩壓器LM78L05和LM79L05進一步穩壓后，變成±5V的直流電壓供給MAX038。 |
