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[導(dǎo)讀]MAX038芯片在波形發(fā)生器中的應(yīng)用

0 引 言
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(jì)時(shí)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(shí)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(jì)的外圍電路將會變得更為復(fù)雜。由MAX038設(shè)計(jì)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(diǎn)

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(diǎn):
(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(dú)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(dú)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。
在兩個與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。

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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(shí),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(diǎn)
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(jì)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(shí)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(jì)函數(shù)發(fā)生器
采用MAX038,PGA202和ADOP37芯片設(shè)計(jì)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。

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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
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(diǎn),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(shí)用價(jià)值。

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