max038中文资料DATASHEET
输出振荡频率控制
一旦由IIN设置F0后，输出频率还可以由VFADJ 调节，FADJ上的电压变化范围从-2.4V到+2.4V， 由FADJ调节的频率输出范围是FADJ=0时的0.3 倍到1.7倍。如果超出了+/-2.4v会导致输出频 率的不稳定 。当已知V FADJ时, 频率为 FX= FO × (1- 0.12915×V FADJ ) , 而输出信 号周期为tX= to/(1- 0.12915×V FADJ ) , 其中, to 为V FADJ= 0V 时的输出信号周期。 接在REF (+ 2.5V ) 和FADJ 之间的可变电阻RF 可调整频率。R F 阻值按R F= (V REF - V FADJ )/250 (uA ) 计算。
波形产生集成电路MAX038
概述
MAX038是美国马克西姆公司开发的新 一代函数信号发生器。MAX038设计的简易 信号发生器电路结构简单，虽然功能及性 能指标赶不上标准信号发生器，但满足一 般的实验要求是不成问题的。
MAX038的性能特点
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。 8)内部功能齐全，外围电路简单，使用方便。
SYNC输出
SYNC 可输出方波来同步外部电路, 其上升沿与正 弦波或三角波上升通过0V 时的点重合。当选用方 波时, SYNC 上升沿发生在输出方波正半周的中点, 即超前输出信号90°。SYNC 的占空比固定为 50%。SYNC 在DGND 和DV + 上产生的高速瞬变 电流会辐射能量至输出信号中, 产生窄的尖脉冲。 集成电路插座的电感和电容会增大这种效应。 SYNC 由单独的地和电源引脚(DGND 和DV + ) 供 电。如果不需和外部电路同步, 将DV + 开路以断 开SYNC 电源而抑制尖峰。
相位检测器
MAX038 中的相位检测器 可用在使其输出与外部信 号同步的锁相环中。外部 信号源接到相位检测器输 入(PD I) , 由PDO 得到相 位检测输出。PDO 通常接 到FADJ 引脚以及一个电阻 RPD和一个电容CPD 至地。 RPD 控制相位检测器增益。 PDO 输出在0uA 至500uA 之间变化的矩形电流脉冲 串。当其与PD I 相位正交 (相位差90°) 时有50% 的 占空比。当相位差为180° 时, 占空比为100%; 相反, 当相位差为0°时, 占空比 为0%。
引脚功能
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。
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Cr，利用恒定电流IIN向Cr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。
引脚排列
MAX038采用20脚双列直插式封装。各管脚 排列如图所示。
引脚功能
引脚功能说明如下： 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)；
相位检测器
相位检测器的增益K D由下式表 达: KD = 0.1318×R PD , 其中 RPD为相位检测器增益设置电阻。 当环锁住时, 输出信号与相位检 测器接近相位正交, 占空比为 50% , PDO 的平均电流为250uA (FADJ 的吸入电流)。该电流由 FADJ 和RPD 分离, 但总有250uA 进入FADJ , 其余电流则在RPD 上 分流以产生V FADJ。RPD 越大, 则一定的相位差时V FADJ 越大, 锁相环增益越大, 同步范围就越 小。因为PDO 输出的电流给CPD 充电, 所以V FADJ的变化率(锁相 环带宽) 和CPD成反比。
输出波形的Байду номын сангаас择
输出波形由波形选择输入端A0 、A1的状态确定： A1=1、A0=X 输出正弦波； A1=0、A0=0 输出方波（脉冲波）； A1=0、A0=1 输出三角波（锯齿波）。 另外，如果将13 （PDI）脚输入的外同步信号经 内部相位检测器与振荡频率进行相位比较，相差 信号从12脚输出再反馈到8脚可构成锁相环，实现 外同步。
内部框图
基本工作电路
输出振荡频率控制
输出频率与外接振荡电容器COSC的容量、参考电流IIN及 频率调节电压VFADJ有关。 当VFADJ=0V时，输出振荡频率由下式决定： F0（MHZ）=IIN（ｕA）÷CF（PF） 式中：IIN为当前输入到IIN的电流（ 2uA≤IIN≤750uA)， IIN可由电流源IIN或电压源VIN与电阻RIN串联来驱动 （接在 REF和IIN之间的电阻就可产生IIN）。使用电 压源与电阻串联的振荡器振荡频率按F0（MHz） =Vin/[Rin*Cf(pF) ]计算。推荐的参考电流IIN范围： 10uA到400uA。 CF=外接振荡电容器COSC的容量 (20pf≤COSC≤100uf) ；
占空比调节
改变DADJ端的电压，能控制波形的占空比D。当 VDADJ=0V时，D=50%；VDADJ=+2.3~-2.3v时，D从 15%变化到85%。欲获得完全对称的正弦波，需加一个校 准电压VDADJ，允许范围是-100~+100mV,经校准后可使 D严格等于50%。占空比的计算公式为： D=（50+17.4VDADJ）% 需要指出的是，在调节占空比时应尽量避免输出频率改变。 仅当D=15%~85%且25uA<IIN<250uA时，对F0的影响最 小，△F0<2%。
MAX038信号发生器
信号发生器该波形发生器以MAX038函数发生器为核心，采用数字、模拟结合的方法，产生正弦波、三角波和方波信号，频率范围可达10Hz~1MHz，并能进行七个频率段的选择，后级采用集成运放来提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，较好的满足大多数实验与检测的需求。
一、方案设计与论证1、波形发生及频率合成部分方案一：采用555集成芯片函数发生器，555可以产生可变的正弦波、方波、三角波及实现频率控制。
方案二：采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器ICL8038，产生频率（0.001~300KHZ）可变的正弦波、三角波、方波及数控频率调整。
但是，由于ICL8038自身的限制，输出频率稳定度只有10-3（RC振荡器）。
而且，由于压控的非线性，频率步进的步长控制比较困难。
方案三：采用MAX038函数发生器，MAX038是一个精密高频波形产生器。
能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、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均为2V（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是10％～90％。
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％。
方案四：采用DDS波形发生技术，采用FPGA和单片机相结合的方式实现对频率的控制。
将比例乘法器（CC14527）以及相应的大量控制逻辑集成在FPGA 中，既减少了大量硬件连线，又降低了干扰，系统实现方便，性能稳定。
但是，DDS成本高，资金需要量大，并且DDS器件很难买到。
经比较，在本设计中采用方案三。
2、模拟部分方案一：由于MAX038输出幅度为2V，根据设计要求，在1KΩ负载条件下，输出正弦波信号的电压峰—峰值V opp在0~5V范围内可调，为了增加系统的带负载能力，考虑加入高精度、高速度的运放OPA604，为保持信号稳定减小波形的失真度加入一级缓冲BUF634，以提高输出电压，使输出频率可调并稳定。
基于MAX038的信号发生器设计
基于MAX038的信号发生器设计
作者：胡俊罗健将
来源：《商情》2017年第23期
【摘要】MAX038是一个高集成度单片信号产生芯片。
具有外围电路简单，功能丰富等诸多优点。
本文基于MAX038和ATMEGA16单片机实现了一个多功能信号发生器。
可以产生正弦波、方波和三角波信号，且幅值频率可键盘输入。
【关键词】MAX038 ATMEGA16芯片
ATMEGA16芯片。
具有高性能、低功耗的8位AVR微处理器，通过DA芯片可方便控制输出频率。
采用BC7281A键盘控制芯片，只占用单片机的3个I/O接口，根据键值锁存功能，最多可以有64键，内含去抖功能，编程简便，性能更可靠。
采用X9C103P数字电位器。
数字电位器是固态非易失性电位器，是理想的数字控制的微调电阻器。
X9C103P是有99个电阻单元的电阻阵列，同时可在编制软件时要充分考虑X9C103P的各输入信号和输出信号的工作时序，根据计算符合本系统设计的控制要求。
一、系统框图
经过方案比较与论证，最后确定的系统组成框图如图1 所示：
二、测试结果
经过以上的电路搭建和单片机程序的编制，实现了信号发生器。
最终测试结果如下：
（一）基本波形的频率测量数据
（二）幅度（Vp-p值）步进测量（测试对象：单位：V，步进电压值）
三、总结
本设计基本完成了题目的基本部分和发挥部分的要求，并扩展了与PC机无线。
但是，系统也存在工作不稳定，输出波形有毛刺等问题。
基于MAX038多功能信号发生器的设计
基于MAX038多功能信号发生器的设计【摘要】信号发生器广泛应用于电子领域，该设计以MAX038为核心，辅助外围电路，能输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，并能进行波形选择和波段选择，并能较好地进行频率调节和幅度调节，该电路输出信号频率范围宽，有较好的实际应用价值。
【关键词】MAX038 波形选择频率调节1电路方案设定如图1所示，该电路设计的核心芯片是MAX038，它是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器，它可以产生准确的高频正弦波、方波、三角波信号，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，所以可以输出三种信号。
本设计输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，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。
2主要硬件电路设计（1）MAX038接口电路。
如图2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。
由于此电路设计不使用相位检测以及同步信号输出，故将SYCN、DV+、DGND、PDO悬空，PDI接地。
V+、V-分别接+5V和-5V，将5个GND端接地，为MAX038提供工作电源。
C1、C2、C3、C4和C5均为滤波电容。
（2）波形选择电路。
如图3所示，当A1=1，A0=X时，MAX038输出正弦波，当A1=0，A0=0是，MAX038输出方波，当A1=0，A0=1时，MAX038输出三角波。
该电路采用二输入四与非门74LS00构成双触发器来实现波形选择与指示功能。
MAX038中文
MAX038芯片中文资料及在波形发生器中的应用(1)简介：波形发生器的应用范围很广。
在分析检测设备、超声设备、医疗设备及通讯设备中广泛应用。
函数发生器作为信号激励源，其参数精度是设计时应考虑的重要因素 ...波形发生器的应用范围很广。
在分析检测设备、超声设备、医疗设备及通讯设备中广泛应用。
函数发生器作为信号激励源，其参数精度是设计时应考虑的重要因素。
常用的波形产生电路有RC震荡电路、LC震荡电路、文氏震荡电路以及由555芯片构成的震荡电路等，但这些震荡电路由于核心芯片、选频及限幅元件特性的限制，在幅频精度方面或多或少的存在着不稳定或实现电路复杂等情况。
如果需要实现波形变换、幅频大小调整以及提高幅频的稳定度，设计的外围电路将会变得更为复杂。
由MAX038设计组成的波形产生电路能够输出幅频精度很高且易于调整的波形信号，在电路参数要求苛刻的工作场合能够得到较好的应用。
1 芯片功能介绍1．1 MAX038芯片的性能特点MAX038CPP芯片采用20引脚DIP封装，引脚图如图1所示。
各引脚功能简述如下：REF：芯片内部2．5 V参考电压输出；GND：模拟地；A1，A0：输出波形选择，TTL／CMOS兼容；COSC：内部震荡器外接电容；FADJ，DADJ：输出频率、占空比调节；IIN：震荡频率控制器电流输入；PDI，PDO：内部鉴相器输入、输出；SYNC：同步信号输出，允许内部震荡器与外电路同步；DGND，DV+：内部数字电路电源；V+，V-：MAX038电源(+5 V，-5 V)；OUT：波形输出端。
MAX038芯片附加少许外围电路就能够产生三角波、锯齿波、正弦波、方波、矩形脉冲波形。
该芯片具有如下的功能特点：(1)输出频率范围：0．1～20 MHz，最高可达40 MHz：(2)输出波形占空比(15％～85％)独立可调，占空比可由DADJ端调整，如果DADJ 端接地，则输出占空比为50％；(3)具有低输出阻抗的输出缓冲器，输出阻抗的典型值为0．1 Ω；(4)备有TTL兼容的独立同步信号SYNC(方波输出，固定占空比为50％)，方便组建频率合成器系统；(5)低温度漂移。
max038芯片介绍
max038芯片介绍MAX038是MAXIM公司生产的一通用波形发生芯片，它比起以前比较常用的函数发生器件如8038系列，从频率范围，频率精确度，对芯片及波形的控制性能，用户使用的方便性等方面都有了很大的提高，因此可广泛应用于波形的产生，压控振荡器，脉宽调制器，频率合成器，及FSK发生器等。
MAX038的性能特点：(1)能精密地产生三角波、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)。
节，互不影响，占空比最大调节范围10％～90％。
(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0～70V。
(6)内设2．5V电压基准，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调节。
采用单片压控函数发生器MAX038 ,可以产生正弦波,方波,三角波,通过调整输入电压可以改变输出频率,但是外接的电阻电容参数难以确定,对软件要求高。
MAX038CPP芯片采用20引脚DIP封装，引脚图如图1所示。
各引脚功能简述如下：REF：芯片内部2．5 V参考电压输出；GND：模拟地；A1，A0：输出波形选择，TTL／CMOS兼容；COSC：内部震荡器外接电容；FADJ，DADJ：输出频率、占空比调节；IIN：震荡频率控制器电流输入；PDI，PDO：内部鉴相器输入、输出；SYNC：同步信号输出，允许内部震荡器与外电路同步；DGND，DV+：内部数字电路电源；V+，V-：MAX038电源(+5 V，-5 V)；OUT：波形输出端。
MAX038芯片附加少许外围电路就能够产生三角波、锯齿波、正弦波、方波、形脉冲波形。
该芯片具有如下的功能特点：(1)输出频率范围：0．1～20 MHz，最高可达40 MHz：(2)输出波形占空比(15％～85％)独立可调，占空比可由DADJ端调整，如果DA DJ端接地，则输出占空比为50％；(3)具有低输出阻抗的输出缓冲器，输出阻抗的典型值为0．1 Ω；(4)备有TTL兼容的独立同步信号SYNC(方波输出，固定占空比为50％)，方便组建频率合成器系统；(5)低温度漂移。
毕业设计基于max038的多波形函数信号发生器设计[管理资料]
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波形发生器是电子设计以及教学、科研中应用最广泛的仪器之一。
如果能用相对简单的实现方式和较少的成本产生具有优秀稳定度和精确度的常用波形，无疑将在这些领域中得到广泛的应用。
本文在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上，论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的结构设计。
辅以控制软件和特别的外围电路设计，就能实现一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的频率合成式波形发生器。
并对其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制作了比较详细的论述。
最后根据MAX038的特点，设计了控制程序和外围电路。
该函数信号发生器可输出三角波、方波、正弦波。
关键词： MAX038 函数信号单片机A waveform generator is one of the instruments most in use in electronic design, teaching and scientific research. If a low cost waveform generating circuit provides excellent stabilization and precision, it will be obviously wide used in the as-pacts above. Based on the introduction of MAX038, I discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator and some particular hardware environment can produce a low cost , multifunction, precision frequency synthesized waveform generator which will provide a frequency output adjusted continuously. I described the control of the oscillatory frequent, amplitude and the digital display in detail. According to the functions and structure feat hers of MAX038 , additional control software , DAC circuit and digital auto frequency range switch circuit are designed to avoid trouble some manual switches and imprecise output frequency of most other generators. The generator can output three kinds of waves: sine wave, square wave, triangle wave.Key words: MAX038; Function Signal; Single-chip microprocessor目录摘要 (I)Abstract (II)论 (1)概述 (2)设计指标 (2)方案论证与比较 (2)MAX038芯片介绍 (3)芯片引脚 (4)系统框图及原理 (5)频段调节控制 (6)频率、幅值、占空比控制 (8)输出信号的放大处理 (9)本章小结 (9)3．系统硬件的设计 (10)系统总体设计 (10)单片机介绍及外围电路 (10)频率、占空比调节 (13)输出信号的放大处理 (14)电源电路 (15)键盘设计 (17)本章小结 (17)4．系统软件设计流程图 (18)主程序流程图 (18)5. 系统分析总结与展望 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)1 单片机程序 (22)2 系统完整电路图 (25)代做本论文毕业设计实物。
基于MAX038的函数发生器的设计
基于MAX038的函数发生器的设计摘要在介绍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; 数字显示一．概述信号发生器又称信号源或振荡器，是最重要的测量仪器之一，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
尤其是在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器，而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。
它能满足测试系统的多种要求，成为了系统综合测试中不可缺少的组成部分。
早期的函数信号发生器集成电路，如L8038，BA205，XR2207／2209，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有3000KHz，无法产生更高频率的信号，套接方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。
而目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全，性能制表较高，但是价格较贵，而且许多功能却用不上。
本文提出一种采用专用信号发生器芯片MAX038设计的简易信号发生器。
MAX038是Maxim公司生产的精密高频单片信号发生器集成电路，内部电路完善。
使用该芯片，设计简单，可以生成同一频率信号的各种波形信号，能以最少的外部元件构成多波形高频函数信号发生器，也可以应用于压控振荡器(PLL)、脉宽调制器、锁相器环、频率调制器、频率合成器及FSK信号发生器，是目前较为理想的信号产生集成芯片。
因此，相比之下，该仪器具有结构简单，成本低，体积小，便于携带等特点，足以满足一般的实验要求。
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的单片机控制的信号发生器的设计课程设计任务书
中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计指导教师：王浩全职称: 教授2014 年 1 月 10 日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16课程设计题目：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计起迄日期： 2013年12 月30 日～2014年1月 10 日课程设计地点： 5院楼 201，510 实验室指导教师：王浩全下达任务书日期: 2013 年 12 月30日课程设计任务书课程设计任务书目录1 绪论 (1)2 设计目地 (1)3 设计内容和要求 (2)4 设计工作任务及工作量要求 (2)5 方案选择及论证 (2)5.1 设计分析 (2)5.2 单片机选择 (2)5.3 系统电路设计方案 (3)6 设计条件及主要参数计算 (4)6.1 频段调节控制 (4)6.2 频率、占空比调节 (5)7 系统设计 (6)8 程序设计 (9)9 系统软件仿真结果 (17)10 设计评述 (18)11 参考文献 (18)12 附录191 绪论随着电子测量及其他部门对各类信号发生器地广泛需求及电子技术地迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高.尤其随着70年代微处理器地出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展.现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便地构成自动测试系统.当前信号发生器总地趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展．在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教案实验、机械振动实验、动态分析、材料实验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器.而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波信号是常用地基本测试信号.信号发生器作为一种通用地电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛地应用. 但市面上能看到地仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用地需求.加之各类功能地半导体集成芯片地快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频地信号发生器成为可能.本系统所设计多功能信号发生器是一种能够产生正弦波、三角波地低频信号发生器，在单片机地控制下由MAX038信号发生芯片产生频率占空比可调地正弦波、三角波，对于所产生地两种波形信号，通过功率放大电路可对其幅度、稳定性进行调节，对功率放大电路输出信号进行整形后可以利用单片机地中断口及定时计数器分别测出低频信号测量周期、高频信号地频率以及他们地高电平周期，从而转换为系统输出地频率和占空比，后经过显示电路显示出频率和占空比.2 设计目地巩固掌握单片机工作原理及应用，提高编程能力.本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求，安排地一种综合性地课程设计.一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识地基础上，进行包括机、电系统地设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节地综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前地一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题地实际能力.另外还培养学生用专业地、简洁地文字,清晰地图表来表达自己设计思想地能力.3 设计内容和要求掌握单片机89C51地工作原理掌握用汇编、C或其他语言实现编程掌握MAX038信号发生器芯片4 设计工作任务及工作量地要求（1）提供核心器件地工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel设计地电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC等软件对电路地仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求地课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于15篇，且必须是相关地参考文献；5 方案选择与论证5.1 设计分析课程设计需要各个波形地基本输出，如三角波、正弦波.5.2 单片机选择AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地Flash只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，A T89C52单片机在电子行业中有着广泛地应用.此单片机地体积小、低功耗、控制能力强、扩展灵活、微型化使用方便.本设计结合由马克西姆公司MAX038而设计地一种简易信号发生器，通过MAX038来产生一系列有规律地幅度和频率可调地方波、三角波和正弦波.基于MAX038地多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点.本号发生器包含稳压电源模块、单片机（AT89C52）控制模块、键盘模块、LED显示模块、信号发生模块（MAX038）、功率放大（AD811）及缓冲器(BUF634)模块、分频模块，该设计结构简单，虽然性能指标赶不上标准信号发生器，但能满足一般地实验要求.其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员地随身设备之一.5.3 系统电路设计方案函数信号发生器地实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成地函数发生器：通常是单困数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试.方案二：可以由晶体管、运放1C等通用器件制作，更多地则是用专门地函数信号发生器1C产生.早期地函数信号发生器1C,如8038等，它们地功能较少，精度不高，频率上限只有300KHZ,无法产生更高频率地信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响.方案三：利用单片集成芯片地函数发生器：能产生多种波形，达到较高地频率，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度生器 ICMAX038,它克服了方案二中芯片地缺点，可以达到更高地技术指标，是上述芯片望尘莫及地.MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号度生器1C.在锁相环、压控振德器、频率合成器、脉宽调制器等电路地设计上，MX038都是优选地器件.方案四：利用专用直接数字合成DDSS片地函数发生器：能产生任意波形并达到很高地频率.但成本较高.通过对以上四种方案地比较，我们可以看出几种方案地优缺点：方案一：结构很简单，制作容易，但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、频率分辨率低、频率转换时间比较长，相位噪声大以及人机界面不友好等缺点.方案二：电路结椅简单，但在频率分辨率、频率变换时间、相位噪声等方面都不如方案三.方案三：结抱相对复杂，但具有输出频率稳定性高，频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确，频率变换时间小，相位噪声小、人机界面好、易于控制等优点、性能优良.方案四：能产生任意波形且达到很高地频率，但是成本较高.基于我们地选择标准——在满足工作要求地前提下，性价比高地发生器是我们地首选.从上面地比较可以看出，方案一和方案二都有各自较大地缺点，难以达到理想地设计要求.而方案四虽然能达到很好地要求，但是从价格方面考虑我们选择方案三比较好.6 设计条件及主要参数计算6.1 频段调节控制固定一个CF值，当IIN 端地电流从2uA到750uA地变化时，对应产生一个频段地频率范围．经实验调整，我们选择了一系列地CF 如图1所示，并确定了各CF所对应地频段和频率范围f1-f2由于系统通过DAC 控制IIN 端电流和FADJ 端电压，将各频段地频率范围划分为65536 级间隔，因此各频段地输出误差为65536/)(21f f f -=∆.图1 输出频率与IIN 电流及振荡电容CF 地关系此外，由于相邻频段之间存在着频率重叠现象，并且考虑到各个频段对应地误差大小有所差异，因此设定各频段地实际起止频率围：f3～f4，以便获得最小地误差.在5脚COCS 和6脚GND 接上电容CF 以后，10脚IIN 是频率控制地电流输入端，利用恒定电流IIN 向电容CF 充电和放电，便可形成振.荡IIN 是受8脚FADJ 和7脚DADJ 端电压地控制，振荡频率由下式确定.，因为我们要求地频率范围在0．2Hz ～10MHz ，分四个频段来满足要求，在每个频段上连续可调，由芯片内部参数可知道，当IIN=2μA~5μA 时，CF 地容量范围可以在10pF~10μF 时，芯片有较好地性能.因此可知：当IIN=2μA 时，；当IIN=750μA 时，.为了使数字控制能够使IIN=2μA~750μA 实现，我们在D/A 转换模块使用图2．5所示地电阻连接方法.当数字量为00H 时，VOUTb 输出为0V 时MAX038地10脚IIN 有2μA 地电流输入.当数字量为FFH 时，VOUTb 输出为基准电压2．50V .MAX038地10脚IIN 有750μA 地电流输入.6.2 频率、占空比调节MAX038地占空比地调整有两种方式，一种时利用内部基准电压源调整，另一种是利用外加电源调整，为使电路简单，采用第一种调整方式.在MAX038 地DADJ 端应用一个－2．3V ～＋2．3V 地电压控制信号， MAX038 地DADJ 引脚上地电压可控制波形地占空比DC(定义为输出波形为正时所占时间地百分数），并且能够改善正弦波地波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波.当VDADJ 接地（即VDADJ=0）时，其占空比为50%，占空比地调整可采用MAX505地一片DAC ，输出±2．3V 范围内地电压，占空比可在10%～90%范围内改变，约每伏改变15%，当电压超过±2．3V 将使频率偏移或引起不稳定．为产生一定占空比而加在DADJ 上地电压为：0575.0)%50(⨯-=C DADJ D V ，对双极性输出地D/A 转换器，基准电源为2．3V 时，MAX505接受数据与占空比地关系式为：C D A D J D V D 2.36.129)3.2/1(128+-+=.其中：VDADJ 为DADJ 引脚上地电压，DC 为占空比.这样可完成激励信号地占空比设置.调整CF 地充放电时间，在10%～90%地范围内调整振荡器输出地三角波，最终产生失真地正弦波，锯齿波和脉冲波．这三种波形同时送入混合器，由A0，A1选择输出. 所以为简单起见，关于占空比调节和频率调整，可采用外部电位器调整控制.调节频率调整电路地电位器，改变MAX038输入端IIN 地电流大小，从而改变频率值；调节占空比调节电路中地电位器，改变MAX038输入端DADJ 地电压大小，从而改变占空比.信号发生芯片MAX038,其波形选择引脚A0和A1与单片机地P2. 0和P2. 1 引脚相连，在单片机地控制K 输出正弦波、和三角波2种不同地波形，波 形地频率和幅值可以通过外部地可变电阻进行调节.OUT 为MX038地信号波形 输出，送至放大电路.MAX038在正弦波输出时，输出地信号频率为V F 5.220⨯=.7 系统设计采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制，对 MAX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制. MX 038主振荡器为三角波振荡器，振荡频率由调频輸入Vfod.参考电流Ii …及外接振採电容器COSC 地容量共同决定.基本振荡器是一个交变地恒流源向电容器充电和放电地弛张振荡器.通过改变COSC 引脚地外接电容和流入IN 引脚地充放电电流地大小来控制输出信号频率.频率范1^1为0. r20MHz,流入IN 地电流加到FADJ 和DADJ 引脚地电压来调制.通过此两引脚可用外接电压信号调整频率.MAX038 部有一个正弦波形成电路把振荡器地三角波转变成一个等幅地低失真正弦波.MAX038地性能特点:能精密地产生三角波、正弦波信号.频率范围从0.1Hz 〜20MHz,最高可达40MHz,各种波形地输出幅度均为 2V (P-P).空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，互不影响，占空比最大调节范围10%〜90%.波形失真小，正张波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%.采用土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’C.设 2.5V电压基准，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调.工作原理：MAX038内部还有正弦整形电路、比较器、复用器以及鉴相器电路，它们共同实现了正弦波、三角坡地生成.鉴相器是作为锁相环地备用单元，力异或门电路结拘，输入信号一路来flu 内部差动矩形波OSCA和OSCB,另外一路来自外部引脚PDI.鉴相器地輸出信号电流，由PDO引脚输出平均值变化范围为0^ 550//^.当两跳输入信号地相位差为90时，输出电流地空比为50%,平均值为250/yj.如果构成锁相环跡，则PDO和FADJ相连，并且对地连接一个电阻同时并联一个电密Od.Upd 决定鉴相器地灵敏度，用于滤除电流中地高频成分.采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制,对MX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制.MAX038地输出频率主要受振蔬电蓉CF , IIN端电流和FADJ端电压地控制.选择一个CF值，对应IIN端电流地变化，将产生一定范围地輸出频率. 另外，改变FADJ端地电压，可以在IIN控制地基础上，对輸出频率实现微调控制.为实现输出频率地数控调整，在IIN端和FADJ端分别连接一个电压输出地DAC.首先，通过DACB产生0V(OOH)到2.5V(0FFH)地輸出电压，经电压 /电流转换网络，产生0|J A到748m a地电流，叠加上网络本身产生地2m A电流，最终对IIN端形成2m a到750p A地工作电流，使之产生相应地输出频率恭围.DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔，輸出频率范围也被分为256談步进间隔.所以，IIN端地电流对输出频率实现粗调.第二步，通过DACA 在FADJ端产生一个从-2.3V(00H)到+ 2.3V(0FFH)地电压范围，该范围同祥包含 256級步进间隔，IIN端地步进间隔再次细分为256级步进间隔，从而在粗调地基础上实现微调.图2AT89C52是51系列单片机地一个型号,它是ATMEL公司生产地.AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地 Fl^h只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM),器件采用 ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼想标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元.AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O)端口，同时内含 2 个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口.其将通用地微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写地Flash 存储器可有效地降低开发成本.AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装式，以适应不同产品地需求.主要功能特性：兼容MCS51指令统8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM ，32个双向I/0口，256x8bit 内部RAM，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHZ，2个串行中断，可编程UART串行通道，2个外部中断源，共6个中断源，2个读写中断口线，3级加密位，低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能.AT89C52中有一个用于拘成内部振錫器地高增益反相放大器，引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器地输入端和输出端.这个放大器与作为反馈元件地片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器.外接石英晶体及电^Cl, C2接在放大器地反馈回路中拘成并联振德电路.对外接电容C1, C2虽然没有十分严格地耍求，但电容容量地大小会轻微影响振荡频率地高低、振荡器工作地稳定性、起振地难易程序及温度稳定性，这里选择使用石英晶体.也可以采用外部时钟.采用外部时钟地电路地情况时，外部时钟脉沖接到XTAL1端，即内部时钟度生器地输入端，XTAL2则悬空.图28 程序设计主耍程序代码及其说明：#include<REG52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define F P1 //P1口作为第一个DAC0832地数据输入,输出100HZ地三角波、正弦波（一个周期32个点）sbit F_la=P3^1。
基于MAX038的多波形函数信号发生器
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Abstract ................................ 错误!未定义书签。
1.绪论 (1)2.1 概述 (2)2.2 设计指标 (2)2.3 方案论证与比较 (2)2.4 MAX038芯片介绍 (3)2.5 芯片引脚 (4)2.6 系统框图及原理 (6)2.7 频段调节控制 (7)2.8 频率、幅值、占空比控制 (8)2.9 输出信号的放大处理 (10)2.10 本章小结 (10)3．系统硬件的设计 (11)3.1 系统总体设计 (11)3.2 单片机介绍及外围电路 (11)3.3 频率、占空比调节 (14)3.4 输出信号的放大处理 (16)3.5 电源电路 (17)3.6 键盘设计 (18)3.7 本章小结 (18)4．系统软件设计流程图 (19)4.1 主程序流程图 (19)5. 系统分析总结与展望 (20)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (25)1 单片机程序 (25)2 系统完整电路图 (28)1.绪论在现代社会中，自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中。
高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。
传统的函数信号波形发生器如8098等等，通常由晶体管、运放IC等分立元件制成。
其发出的信号的稳定性，信号的失真度，频率的范围大小，都不是很理想。
于此相比，基于MAX038的多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点。
利用信号进行仪器的控制已是自动控制理论中的一个重要的手段。
那么，一个幅度、频率、稳定性、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有实际价值。
只要将这个函数信号发生器设的设计思路掌握好，不但可以融会贯通所学的专业知识，还可以在今后的工作中作为参考，用来控制其他设备。
多波形函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全、性能指标高，但价格较贵。