高频函数信号发生器MAX038及其应用
高频信号发生器及其应用
第四章 高频信号发生器及其应用高频信号发生器主要是用来向各种电子设备和电路供给高频能量，或是供给高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气工作特性。
它能提供在频率和幅度上都经过校准了的从1V 到几分之一微伏的信号电压，并能提供等幅波或调制波（调幅或调频），广泛应用于研制、调制和检修各种无线电收音机、通讯机、电视接收机以及测量电场强度等场合。
这类的信号发生器通常也称为标准信号发生器。
高频信号发生器按调制类型分为调幅和调频两种。
本章只介绍调幅高频信号发生器。
一、调幅高频信号发生器的工作原理调幅高频信号发生器工作原理方框图如图4-1所示。
由图可见，它由振荡电路、放大与调幅电路、音频调制信号发生电路、输出电路（包括细调衰减电路、步级衰减电路）、电压与调幅度指示电路和电源电路等部分组成。
电源电路外调制电压输入1000Hz)10.1图4-1 高频信号发生器原理功能方框图1．振荡电路振荡电路用于产生高频振荡信号。
信号发生器的主要工作特性由本级决定。
为保证此主振有较高的频率稳定度，都采用弱耦合馈至调幅电路，使主振负载较轻。
一般采用电感反馈或变压器反馈的单管振荡电路或双管推挽振荡电路。
通常采用LC 三点式振荡电路，一般能够输出等幅正弦波的频率范围为l00kHz ～30MHz （分若干个频段）。
这个信号被送到调幅电路作为幅度调制的载波。
2．放大与调幅电路通常既是缓冲放大电路（放大振荡电路输出的高频等幅振荡，减小负载对振荡电路的影响），又是调制电路（用音频电压对高频率等幅振荡进行调幅）。
3．音频调幅信号发生电路是一个音频振荡器，一般调幅高频信号发生器具有400Hz 、1000Hz 两档频率，改变音频振荡输出电压大小，可以改变调幅度。
在需要用400Hz 或1000Hz 以外频率的音频信号进行调制时，可以从外调制输入端引入幅度约几十伏的、所需频率的信号。
4．电压与指示电路是两个电子电压表电路。
电压指示电路用以测读高频等幅波的电压值。
什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原理什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
函数信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
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）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。
当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。
该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。
函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，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。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
基于max038的信号发生器设计
一、课题名称：函数信号发生器二、主要技术指标（或基本要求）：1）能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号。
2）频率范围从0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（P－P）。
3）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％。
4）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％。
5）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℃。
6）内设2.5V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，实现频率微调和占空比调节。
7)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。
三、主要工作内容：方案设想，MAX038,OP07,电路原理等资料查询准备。
电路原理图设计绘制，面包板验证设计可行性。
之后进行PCB板设计调整，电路板定制，元件采购；裸板测试，焊接，整机测试。
实验设计进行报告反馈四、主要参考文献：[1]赵涛，辛灿华，姚西霞，陈晓娟，基于MAX038的多功能信号发生器的设计。
《机电产品与创新》2008.07[2]蒋金弟，朱永辉，毛培法。
MAX038高频精密函数信号发生器原理及应用。
《山西电子技术》2001[3]黄庆彩,祖静,裴东兴.基于MAX038的函数信号发生器的设计[J].仪器仪表学报,2004,S1.[4]陈一新.单片高频函数发生器MAX038及其应用[J].中国仪器仪表,2002,04.[5]赵立民.电子技术实验教程[M].北京:机械工业出版社,2004基于MAX038的多波形函数信号发生系统概述和方案设计·概述信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
基于MAX038的信号发生器设计
中 南林业科技大学学报 Journa l of Cen tra l South Un iversity of Forestry & Technology
Vol. 30 No. 7 Jul. 2010
基于 MAX038的信号发生器设计
鲍祖尚
(长沙师范学校 , 湖南 长沙 410100)
×V4ref0·95K
。
式中 : I0 为输出电流 ; RS 为采样电阻值 ; V ref为 D /A
收稿日期 : 2010 - 04 - 03 基金项目 : 湖南省科技厅规划课题 (2009GK3101) 作者简介 : 鲍祖尚 (1963 - ) ,男 ,湖南长沙人 ,副教授 ,主要从事单片机与嵌入式系统等方面的科研和教学工作
1 信号发生器整体框图设计
因为 MAX038本身的失真低于 0. 75% ,输出频
率范围为 0. 1～20 000 000 Hz。故只需要考虑步进
方案 。要求输出频率范围为 10 ～1 000 000 Hz,其
步进间隔分段调节 。12位字长的 D /A 转换器具有
4 096种 状 态 , 完 全 能 够 能 满 足 要 求 。设 计 选 用
Hz;我们将频率范围分为 10 ～1 000 Hz与 1 000 ～ 输出频率调整方式取决于 IIN 引脚的输入电流 Iin,
1 000 000 Hz, 选 用 12 位 精 度 的 D /A 转 换 器 TLV5618产生 MAX038振荡频率所需的控制电压 ,
COSC 引脚的电容量 Cf (对地 ) 以及 FADJ 引脚上的 电压 。当 VFADJ = 0 V 时 , 输出的中心频率 f0 为 :
MAX038是一款美信公司产生多种函数信号的 专门器件 ,本文将讨论应用 MAX038 与单片机结合 构成多种信号发生器 ,并实现以下指标 :能产生正弦 波 、方波和三角波 3种周期性波形 ;输出信号频率范 围 10～1 000 000 Hz,输出信号频率可分段调节 :在 10 ～ 1 000 000 Hz 范 围 内 步 进 间 隔 为 10 Hz; 在 1 000～1 000 Hz范围内步进间隔为 1 000 Hz。输 出信号频率值可通过键盘进行设置 ;可实时显示输 出信号的类型 、幅度 、频率和频率步进值 。
MAX038及函数信号发生器
收稿日期:1999-11-26作者简介:张吉玲(1964-),女,工程师1 文章编号:1006-0464(2000)04-0350-06MAX038及函数信号发生器张吉玲1 张 晴2(11江西电子仪器厂,江西南昌 330006;21浙江大学控制系,浙江杭州 310027)摘 要:在介绍MAX038芯片特性的基础上,论述了采用MAX038芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。
对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。
该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。
输出频率范围为0.1Hz 至10MHz 。
输出幅度的峰峰值为Vp -p =5V ,正弦波非线性失真小于1%。
关键词:函数信号;单片机控制;数字显示中图分类号:O453,O4-9 文献标识码:A1 MAX038芯片的主要特性MAX038是美国MAXIM 公司生产的高频,高精度,低输出电阻,驱动能力强(20mA )的函数信号发生器芯片。
1.1 MAX 038主要电气性能工作频率范围:0.1Hz ～20MHz频率扫描范围:375:1输出电阻:0.1Ω非线性失真:小于0.75%温度系数:200ppm/℃输出波形:正弦波,三角波,锯齿波,方波,脉冲波,占空比可调输出幅度:Vp -p =2V1.2 MAX 038内部工作原理MAX038内部框图如图1所示。
该芯片工作电源采用±5V ,功耗为400mW 。
内部提供2.5V 基准电压,通过外接可调电阻R3,R1向振荡电流发生器的IIN 端和FADJ 端提供频率粗调电流和频率细调电压;通过R2向DADJ 端提供脉冲占空比调节电压。
这三种参数经振荡电流发生器处理后,向振荡器提供充电电流,该电流对外接电容C F 充电,形成振荡,产生三角波信号A ,B ,C 。
信号A 送正弦波形成电路,产生正弦波;信号B ,C 送入比较器1,产生方波。
此两路波形连同A 路输出的三角波同时送入混合器,由A0,A1控制端选择其中的一种波形输出,其逻辑关系如表1所示。
基于MAX038的程控函数信号发生器的设计
基于MAX038的程控函数信号发生器的设计引言在现代电子技术的研究及应用领域。
常常需要高精度且频率可调的信号源。
MAX038是MAXIM公司开发的新一代专用函数信号发生芯片，它可以产生正弦波、方波和三角波等三种波形，而且频率和占空比独立可调。
本文设计了一种由LPC2114、MAX038、D／A 转换器以及八选一模拟开关CD4051等构成的程控函数信号发生器。
研究了LPC2114通过D／A转换器实现对MAX038频就绪和占空比的调控方法。
给出了在0.1Hz～20MHz内产生精确的正弦波、方波和三角波的方法。
此外，本函数信号发生器还具有可调范围大、精度高、信号稳定等特点，可以应用于各种电子测量和控制场合。
1 MAX038的主要特性MAX038是MAXIM公司生产的一种具有高频、高精度、低输出电阻而且驱动能力很强的函数信号发生器芯片。
它的内部电路主要由振荡器、振荡频率控制器、2.5 V基准电压源、正弦波形发生器、比较器、多路模拟开关、相位比较器组成。
MAX038主要性能特点如下：◇能精密地产生正弦波、矩形波(含方波)、三角波信号。
◇频率范围从0.1 Hz～20 MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2 V(P-P)。
◇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为10％～90％。
◇波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时的非线性度低于2％。
◇采用±5 V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80 mA，典型功耗400 mW，工作温度范围为0～70℃。
◇内设2.5 V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，从而实现频率微调和占空比调节。
2系统构成与工作原理2.1系统整体构成一系统主要是由主控制器LPC2114、函数发生器MAX038、D／A转换器、LED显示、键盘、波段切换，波形处理和峰值检波等部分组成，其整体结构框图如图1所示。
基于MAX038的信号源设计
４ 系 统 小 结 中主要 的难点之一 。因为输 出信号最 大基频为 ２ ＭＨ ， 三角波和 ０ ｚ其 该 波形发生器 以 ＭＡ ０ ８函数发生器 为核心 ， 用数字 、 Ｘ３ 采 模拟 矩形 波的高次谐波成 分很 高 ， 以要得 到不失 真的输 出波形 ， 所 首先 结 合 的方法 ，产 生正 弦波 、三 角波 和方 波信 号 ，频率 范 围可达 要求放大器具有很高的频宽 。其 次 ， 高频大信号 放大要求 放大器有 ０ ｚ １ Ｈｚ并 后 足够 的输 出 电压转换 速率 ， 正弦波 的情况下 ， 大器 所需要 的最 １ Ｈ 一 Ｍ ， 能进行七个频 率段的选择 ， 级采用集成 运放来提 在 放 高输 出波形质量并增强带负载能力 ，最终得 到所要 求的输出波形 ， 大摆率 Ｓ＝ ｔＡ ２ Ａ， 中 （ 为信号 的角频率 、 ｒ２１ ＝ Ⅱｆ 其 ） ｔ ） Ａ为信号 的幅值 、 ｆ 为频率 。另外 ， 要带动低阻负载 ， 放大器 的电流输 出能力 也是个 重 较好 的满足大多数实验与检测 的需求 。
＝
频 率调节
占空 比调节
｝ 按 键
萱
ｆ ｌ ｌ ｊ
频 率
波
形
测 量
～
输
片
频 率
Ｌ Ｄ
Ｍ ＡＸ ０ ８ ３
幅 出
智能化宽频带函数信号发生器(MAX038芯片介绍及应用)
智能化宽频带函数信号发生器DDFS摘要本文介绍了一种智能化宽频带函数信号发生器的研制，它通过单片机对MAX038芯片的控制来实现。
重点从电路原理设计和具体制作中的注意点两个方面加以介绍。
关键词函数信号发生器、MAX038、单片机１概述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。
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。
函数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）用集成芯片的函数发生器：可达到较高的频率和产生多种波形信号，但电路较为复杂且不易调试。
（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。
（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。
本文研制的信号发生器是用作频响法测试变压器绕组变形的信号源，综合分析以上四种实现方法的性价比，采用单片集成芯片MAX038来设计函数发生器。
该信号发生器的主要技术指标如下：频率范围：2~20MHz；输出波形：正弦波、三角波和矩形波；占空比调节范围：各输出波形均可在25%～75%范围内调节；输出信号幅度：12Ｖ（p-p）；输出直流电平调节：-6～+6V；输出阻抗：50Ω。
由于该发生器电路信号频率较高，且模拟电路和数字电路混合，因此在外围电路设计和制作中具有一定的难度。
以下从电路原理设计和具体制作两个方面加以介绍。
２整机原理图信号发生器的整机原理图如图１所示：图1 信号发生器的原理图信号发生器主振采用MAX038型高频精密函数信号发生器专用集成块，可编程恒流源是由键盘、单片机、数字／模拟转换器、电压／电流转换器组成，通过键盘改变振荡器输出频率，单片机、计数器、ＬＥＤ显示等组成精度频率计，显示信号源的输出频率。
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高频函数信号发生器MAX038及其应用
目前广泛应用的函数发生器芯片是ICL8038(国产5G8038)，他的主要技术指标是最高振荡频率仅为100 kHz，而且三种输出波形从不同的引脚输出，使用很不方便。
MAX038是ICL8038的升级产品，他的最高振荡频率可达40 MHz，而且由于在芯片内采用了多路选择器，使得三种输出波形可通过编程从同一个引脚输出，输出波形的切换时间可在0.3μs内完成，使用更加方便。
MAX038芯片介绍
MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，在适当调整其外部控制条件时，它可以产生准确的高频方波、正弦波、三角波、锯齿波等信号，这些信号的峰峰值精确地固定在2V，频率从
0.1Hz~20MHz 连续可调，方波的占空比从10%~90%连续可调。
通过MAX038的A0、A1引脚上电平的不同组合，可以选择不同的输出波形类型。
其性能特点如下：
(1) 0.1 Hz～20 MHz工作频率范围；
(2) 15％～85％可变的占空比；
(3) 低阻抗输出缓冲器：0.1；
(4) 低失真正弦波：0.75％；
(5) 低温度漂移：200 ppm／℃。
MAX038引脚排列如图所示
Max038内部电路如图：
MAX038芯片使用方法
波形选择
MAX038可以产生正弦波、方波或三角波。
具体的输出波形由地址A0和A1的输入数据进行设置，如表1所示。
波形切换可通过程序控制在任意时刻进行，而不必考虑输出信号当时的相位。
波形调整
输出频率的调整
输出频率调整方式分为粗调和细调两种方法：
粗调取决于IIN引脚的输入电流IIN，COSC引脚的电容量CF(对地)以及FADJ引脚上的电压。
当VFADJ=0 V时，输出的中心频率f0为：
fo(MHz)=IIN(μA)÷COSC (pF) 。
当IIN在10～400μA这个范围变化时，电路可以获得最佳的工作性能。
对于固定频率工作，可设置IIN接近于100μA并选择一个适当的电容值。
电容的取值范围可以在100μF～20 pF，但必须用短的引线使电路的分布电容减到最小。
在COSC引脚以及他的引线的周围用一个接地平面以减小其他杂散信号对这个支路的耦合。
频率的细调是在FADJ引脚施加一个±2.4 V范围的电压，可使输出频率的调节范围为f=(0.3～1.7)f0(即f0±70％f0)。
MAX038的输出频率还可以由一个电压源VIN与一个固定的电阻RIN串联来控制，输出频率f0为：f0(MHz)=VIN／RINCF(pF)。
改变VIN就可调整输出频率f0，例如当RIN为25 kΩ并且VIN在0.5～5 V变化时，f0可在0.1 Hz～20 MHz范围内调整。
接在REF(+2.5 V)和FADJ之间的可变电阻RF还提供了一个方便的人工调整频率的方法。
RF的取值如下：RF=(VREF-VFADJ)／250μA。
例如，如果VREF 取-2.0 V(+58.3％偏移)，则RF=[+2.5-(-2.0)]／250μA=18 kΩ。
占空比的调整
DADJ引脚上的电压值的变化控制波形的占空比。
通常VDADJ=0 V时，则占空比为50％。
若VDADJ在±2.3 V范围变化将引起输出波形占空比在15％～85％的变化(在15％～85％范围内改变占空比，对输出频率的影响最小)。
接在REF(+2.5 V)和DADJ之间的可变电阻RD提供了一个方便的人工调整占空比的方法。
RD的取值如下：RD=(VREF-VDADJ)／250 μA。
例如，如果VDADJ取-1.5 V(23％占空比)，则RD=[+2.5-(-1.5)]／250μA=16 kΩ。
DADJ引脚还可以用来减小正弦波的失真。
未调整(VDADJ=0 V)的占空比是50％±2％，而偏离准确的50％时将产生偶次谐波，这时加一个调整电压(典型值为小于±100 mV)到DADJ，就可以减小失真，如图2所示，调整R6可以使正弦波失真最小，从而得到理想的波形。
带负载能力
MAX038使用±5 V的工作电源。
所有输出波形的幅值为2Vpp(峰-峰值)，最大输出电流为±20 mA，输出阻抗的典型值为0.1 Ω，可直接驱动100 Ω的负载。
还可以连接电压放大器或功率放大器，以提高其输出驱动能力。
2.3 稳定性问题
欲使MAX038长时间地在正常温度范围内产生一个频率稳定的输出电压，必须采取以下措施：
(1) 决定频率的外接电阻和电容器的温度特性要好，否则将会降低器件的性能；
(2) 外部电源应稳定；
(3) 应选用高精度的金属膜电阻，误差在1％或更好的；
(4) 电容器必须选用温度系数低的NPO陶瓷电容器。
在COSC引脚上的电压是一个在0～-1 V之间变化的三角波，不宜使用电解电容，但如果使用了这种电容，则负端必须接COSC，而正端接GND。
MAX038的典型应用
正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号。
他通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。
另外，在许多测试仪器中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量。
根据上述使用原则，给出正弦波输出的工作电路，如下图所示。
实验证明该电路具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点。
MAX038与其他集成芯片和阻容元件还可以构成：精密函数发生器、压控振荡器、频率调制器、脉冲调制器、频率合成器、FSK发生器—正弦波与方波、锁相环(PLL)、脉冲宽度调制器等。
在生产和科研中得到广泛的应用。