电子技术课程设计-多功能信号发生器-报告

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1 引言
信号发生器广泛应用于各种电子技术领域，也是电子实验室的基本设备之一。在各类 学校实验室里广泛使用的是信号发生器的标准产品，虽然其功能齐全，性能指标较高，但 是价格昂贵，同时对于要求不高的实验环境，其许多功能也用不上。本设计采用集成函数 信号发生器 MAX038 而设计的简易多功能信号发生器，该电路结构简单，虽然功能和性能 指标比不上标准信号发生器，但基本可以满足一般的实验要求，且成本相对较低。
关键词： 函数；信号；发生器；MAX038；正弦波；方波；三角波
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目
录
摘要． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．1 1 2 引言． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．4 多功能信号发生器 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．4 2.1 2.2 设计要求． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 4 集成函数信号发生器 MAX038． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 4 2.2.1 MAX038 的性能特点． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．4 2.2.2 MAX038 引脚功能． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．5 2.3 2.4 2.2.3 MAX038 工作原理． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．6 设计框图． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 6 各单元电路设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 7 2.4.1 MAX038 接口电路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．7 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 3 4 波形选择单元电路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．8 频段选择单元电路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．9 频率粗调-频率微调-15%～85%占空比调节-50%占空比精调单元电路． ． ．10 输出幅值放大调节单元电路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．13
2.2.1 MAX038 的性能特点
●能精密地产生三角波、方波、正弦波信号。 ●频率范围从 0.1Hz～20MHz，最高可达 40MHz，各种波形的输出幅度峰峰值均为 2V。 ●占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节 范围是 15%～85%。 ●波形失真小，正弦波失真度小于 0.75%，占空比调节时非线性度低于 2%。 ●采用±5V 双电源供电，允许有 5%变化范围，电源电流为 80mA，典型功耗 400mW， 工作温度范围为 0～70℃。 ●内设 2.5V 电压基准，可利用该电压设定 FADJ、DADJ 的电压值，实现频率微调和占
2.3 设计框图
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频段选择
频率粗调
频率细调
波形选择
MAX038
幅度放大调节
15%-85%调节
Hale Waihona Puke 占空比选择50% 精调
2.4 各单元电路设计
2.4.1 MAX038 接口电路
如图所示，该电路为集成函数发生器 MAX038 与外围各单元电路的接口部分。 A0、A1 为波形选择单元电路输入接口；REF 为 2.5V 基准电压输出接口；COSC 为频段 选择单元电路输入接口；IIN 为频率粗调单元电路输入接口；FADJ 为频率细调单元电路输 入接口；DADJ 为占空比调节单元电路输入接口；OUT 为输出幅值放大调节单元电路输出接 口。
2 多功能信号发生器
2.1 设计要求
采用集成函数发生器设计相应的外围电路，实现正弦波、方波和三角波三种基本波形 的选择与输出，输出频率范围在 10Hz～5MHz 之间，并具有频段选择、频率粗调、频率细 调、占空比在 15%～85%之间可调、50%占空比精确调节以及输出 0～10V 峰峰值调节等基本 功能。
致谢． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．16 参考文献． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．17 附录 1 附录 2 电路原理图（Protel） ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．18 元件清单． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 26
广东技术师范学院天河学院
电子技术课程设计报告
题 目：
多功能信号发生器
系 专 班 姓 学
别： 业： 级： 名： 号：
电气工程系 （本）电力系统及其自动化 082 陈烁彬 2008601543203 张雨沐
指导教师：
设计日期： 2010 年 12 月 13 日-12 月 24 日
2010 年 12 月 24 日
多功能信号发生器
摘 要： 本电子技术课程设计采用集成函数信号发生器 MAX038 为
核心进行设计的多功能信号发生器，结合该芯片的特点设计相应的外围 电路使其具有正弦波、方波和三角波三种基本波形的输出与选择，并能 通过外电路实现基本频率调节、占空比调节以及幅值的调节，使其能够 满足基本实验所需要的要求。
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振荡器，兼容 TTL/COMS 电平，如果不用则悬空； 15．DGND 数字电路部分接地开路时则禁止 SYNC 或未使用 SYNC； 16．DV+ 数字电路+5V 电源输入端，如果不用 SYNC 可悬空； 17．V+ 电源+5V 输入端； 19．OUT 信号输出端； 20．V- 电源-5V 输入端。
2.2.3 MAX038 工作原理
MAX038 的内部框图如下图所示。主要包括主振器，主振控制器，2.50V 基准电压源， 正弦波形成器，方波形器，比较器，多路选择器，输出级和相位检测器。在 COSC 与 COM 之间接上振荡电容 C F ， IIN 向 C F 充电和放电，即可形成振荡，产生一个三角波和两个矩 形波。图中，振荡器输出的三角波经正弦波形成器变换成等幅，低失真的正弦波。多路模 拟开关则从输入的利用恒定电流正弦波，三角波和矩形波中选择一种，作为输出。波形种 类由地址 A0，A1 的逻辑电平来设定。与此同时，三角波还经过比较器从 SYNC 端输出，可 作为外部振荡器的同步信号。
2.2 集成函数信号发生器 MAX038
目前广泛应用的函数发生器芯片是 ICL8038，它的最高振荡频率仅为 100kHz，而且三 种输出波形从不同的引脚输出，使用很不方便。MAX038 是美国马克西姆公司（MAXIM）开 发的新一代函数信号发生器，是 ICL8038 的升级产品。在适当调整其外部控制条件时，它 可以产生准确的高频正弦波、方波、三角波信号，起输出信号的峰峰值精确的固定在 2V， 频率从 0.1Hz～20MHz 连续可调，最高振荡频率可达 40 MHz。占空比最大从 15%～85%连续 可调。由于在 MAX038 芯片内采用了多路选择器，使得三种输出波形可通过 A0、A1 引脚上 电平的不同组合，从而选择选择不同的输出波形并从同一个引脚输出，而且输出波形的切 换时间小于 0.3μs，使用更加方便。
2.4.6 直流稳压电源单元电路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．14 仿真． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 14 心得体会． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．16
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空比调节。 ●低阻抗定压输出，输出电阻典型值 0.1 欧姆，具有输出过载/短路保护。 ●内部功能齐全，外围电路简单，使用方便。
2.2.2 MAX038 引脚功能
1．REF 基准电源 2.50V 输出； 2．6、9、11、18．GND 接地(5 个地内部不相连，需外部连接 )； 3．A0 波形选择输入，兼容 TTL/COMS 电平； 4．A1 波形选择输入，兼容 TTL/COMS 电平； 5．COSC 外接振荡电容器 COSC； 7．DADJ 脉冲波占空比调节输入； 8．FADJ 振荡频率调节电压输入； 10．IIN 振荡频率参考电流输入； 12．PDO 相位检测器输出，如果不使用相位检测器则接地； 13．PDI 相位检测器同步信号输入，如果不用相位检测器则接地； 14．SYNC 同步脉冲输出，由 DGND 至 DV+间的电压作基准，允许用外部信号同步内部