函数信号发生器(6)

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1、函数信号发生器作者：陈敏摘要本系统能够产生正弦波、方波、三角波。同时还可以作为频率计测频率。函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生1Hz—20MHz的波形。波形选择由单片机完成。输出或输入频率经74HC390分频后，由单片机完成自动频率检测显示。关键词：波形产生器、频率计、MAX038、74HC390、AT89S51。前言在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正

2、弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节

3、，二者互相影响。（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了（2）中14芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。（4）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。综合分析以

4、上四种实现方法的性价比，我们决定采用单片集成芯片AX038来设计函数发生器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高，因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。一、整体设计思路本函数信号发生器是主要是由MAX038芯片产生我们希望输出的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，当然随带的频率计用于显示输出频率，它是由单片机AT89S51控制的，由于用单片机所能测的频率范围有限，直接所计数的频率最大只能达到500KHz，为了能够测得更高的频率，所以加上

5、分频器进行分频后再加到AT89S51的外部中断入口。考虑到小信号时，所以必须加放大，然后整形才能达到分频器的输入要求。至于显示部分就用74LS164移位寄存器来驱动数码管显示。整体原理框架图如下：14波形产生输入输出切换放大整形频率范围选择100分频TA89S51单片机显示频率0分频波形选择输出外输入图1一：硬件设计：1.信号发生部分：接通电源控制在输出状态，此时波形产生电路工作，它产生我们所选择的波形并输出到外部电路，另一部分则送入计数器。波形发生器的这部分电路是由MAX038及其外围电路完成的

6、。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路，所需外部元件少，使用很方便。这部分电路框图如下图2：14波形产生原理框图（图2）波形产生电路（图3）本系统采用MAX038设计了输出三角波、方波和正弦波的函数信号发生器，频率范围为10Hz～1MHz，能够满足大多数实验与检测的需求。14　　整机电路由信号产生级、电

7、压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038，它的输出波形有三种，由波形设定端A0（3），A1（4）控制，其编码如表2所示。其中x表示任意状态。1为高电平，0为低电平。MAX038的输出频率f0由Iin，FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时，输出频率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时，输出频率f0=f（1－0.2915UFADJ）。由波段开关SA2选择不同的CF值，将整个输出信号

8、分为五个频段。1）1Hz--10Hz2）10Hz---100Hz3）100Hz---10K4）1K----20MHz每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器，改变RP1数值，使振荡电容器CF的充电电流Iin改变，从而使频率改变。RP2为细调电位器，它通过改变UFADJ的数值，使输出频率变化，它的变化范围较小，起微调作用。为简化电路，各种波形的占空比固定为50％，这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅