波形發(fā)生器的應(yīng)用范圍很廣。在分析檢測設(shè)備、超聲設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及通訊設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
函數(shù)發(fā)生器作為信號激勵源，其參數(shù)精度是設(shè)計時應(yīng)考慮的重要因素。常用的波形產(chǎn)生電路有RC震蕩電路、LC震蕩電路、文氏震蕩電路以及由555芯片構(gòu)成的震蕩電路等，但這些震蕩電路由于核心芯片、選頻及限幅元件特性的限制，在幅頻精度方面或多或少的存在著不穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)電路復(fù)雜等情況。如果需要實現(xiàn)波形變換、幅頻大小調(diào)整以及提高幅頻的穩(wěn)定度，設(shè)計的外圍電路將會變得更為復(fù)雜。由MAX038設(shè)計組成的波形產(chǎn)生電路能夠輸出幅頻精度很高且易于調(diào)整的波形信號，在電路參數(shù)要求苛刻的工作場合能夠得到較好的應(yīng)用。
1 芯片功能介紹
1.1 MAX038芯片的性能特點
MAX038CPP芯片采用20引腳DIP封裝，引腳圖如圖1所示。各引腳功能簡述如下：
REF：芯片內(nèi)部2．5 V參考電壓輸出；
GND：模擬地；
A1，A0：輸出波形選擇，TTL/CMOS兼容；
COSC：內(nèi)部震蕩器外接電容；
FADJ，DADJ：輸出頻率、占空比調(diào)節(jié)；
IIN：震蕩頻率控制器電流輸入；
PDI，PDO：內(nèi)部鑒相器輸入、輸出；
SYNC：同步信號輸出，允許內(nèi)部震蕩器與外電路同步；
DGND，DV+：內(nèi)部數(shù)字電路電源；
V+，V-：MAX038電源(+5 V，-5 V)；
OUT：波形輸出端。
MAX038芯片附加少許外圍電路就能夠產(chǎn)生三角波、鋸齒波、正弦波、方波、矩形脈沖波形。該芯片具有如下的功能特點：
(1)輸出頻率范圍：0．1～20 MHz，最高可達(dá)40 MHz：
(2)輸出波形占空比(15%～85%)獨立可調(diào)，占空比可由DADJ端調(diào)整，如果DADJ端接地，則輸出占空比為50%；
(3)具有低輸出阻抗的輸出緩沖器，輸出阻抗的典型值為0．1 Ω；
(4)備有TTL兼容的獨立同步信號SYNC(方波輸出，固定占空比為50%)，方便組建頻率合成器系統(tǒng)；
(5)低溫度漂移。
對于所有輸出波形來說，輸出波形是以地為參考的對稱波形，在低輸出阻抗的情況下，輸出電流可達(dá)到±20 mA電流。
兩個與TTL/CMOS信號輸入匹配的地址引腳A1，A0上輸入合適的代碼信號，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應(yīng)關(guān)系如表1所示。
當(dāng)V+=5 V，V-=-5 V，VDADJ=VFADJ=VPDI=VPDO=0 V，RL=1 kΩ，CL=20 pF，輸出波形、頻率變化調(diào)整時，輸出電壓能夠穩(wěn)定的達(dá)到Vp-p=2 V。
1.2 PGA202/203芯片功能特點
PGA 202/203為電壓程控放大器。PGA202為十進(jìn)制放大模式，放大倍數(shù)為1，10，100，1 000。PGA203為二進(jìn)制放大模式，放大倍數(shù)為1，2，4，8，兩芯片皆為TTL/CMOS兼容。PGA202芯片引腳圖如圖2所示。
在設(shè)計中采用了PGA202，它的一些重要工作參數(shù)如下：
(1)模擬輸入電壓：±15 V，模擬輸出電壓：±12 V；
(2)模擬輸入阻抗：100 MΩ；
(3)模擬輸入共模電壓范圍：>±2 V；
(4)放大器建立時間：3 μs；
(5)放大器增益誤差性：0．05%。
電壓有效頻率響應(yīng)達(dá)到1 MHz。輸入電流小，在室溫下輸入電流為微安級。該芯片能夠與低輸出電阻的MAX038芯片直接匹配使用。
2 設(shè)計函數(shù)發(fā)生器
采用MAX038，PGA202和ADOP37芯片設(shè)計的能夠輸出精確頻率波形的帶寬函數(shù)發(fā)生器電路如圖3所示。
在電路中，通過調(diào)整MAX038芯片的外接可調(diào)電阻Rw11的阻值，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出波形頻率的連續(xù)調(diào)整。具體的關(guān)系如下：
電路核心頻率為3．7×104Hz。另外，通過對電阻Rw11和電容Cf進(jìn)行合適的調(diào)整，可以改變可調(diào)頻率的范圍。
在R12=1 kΩ，Rw11=25 kΩ，Cf=10 nF的條件下，用示波器測得MAX038輸出端OUT波形如圖4所示。固定電阻R12起到限流作用。
電路末級采用ADOP37芯片組成電壓跟隨器，能夠降低輸出電阻，更好的與后級電路匹配。ADOP37的工作帶寬可達(dá)到63 MHz，無疑也提高了整個電路的帶寬。
圖5給出了直流電源電路．該電路能夠產(chǎn)生+5 V，+15 V，-5 V，-15 V直流電壓，供給函數(shù)發(fā)生器電路使用。
3 結(jié) 語
由MAX038芯片構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器電路具有輸出頻率連續(xù)可調(diào)、調(diào)整范圍大、精度高、可靠性高、體積小、功耗低、輸出波形失真小等優(yōu)點，輔以PGA芯片的可控幅度放大作用，使得該電路在很多測量儀器設(shè)備上具有較高的實用價值。