MAX038芯片在波形发生器中的应用

0 引 言

   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。
   对于所有输出波形来说，输出波形是以地为参考的对称波形，在低输出阻抗的情况下，输出电流可达到±20 mA电流。
   两个与TTL/CMOS信号输入匹配的地址引脚A1，A0上输入合适的代码信号，能够实现输出波形变换的控制，具体输入代码和输出波形的对应关系如表1所示。
   
   当V+=5 V，V-=-5 V，VDADJ=VFADJ=VPDI=VPDO=0 V，RL=1 kΩ，CL=20 pF，输出波形、频率变化调整时，输出电压能够稳定的达到Vp-p=2 V。
   1.2 PGA202/203芯片功能特点
   PGA 202/203为电压程控放大器。PGA202为十进制放大模式，放大倍数为1，10，100，1 000。PGA203为二进制放大模式，放大倍数为1，2，4，8，两芯片皆为TTL/CMOS兼容。PGA202芯片引脚图如图2所示。
   
   在设计中采用了PGA202，它的一些重要工作参数如下：
   (1)模拟输入电压：±15 V，模拟输出电压：±12 V；
　　(2)模拟输入阻抗：100 MΩ；
　　(3)模拟输入共模电压范围：>±2 V；
　　(4)放大器建立时间：3 μs；
　　(5)放大器增益误差性：0．05%。
   电压有效频率响应达到1 MHz。输入电流小，在室温下输入电流为微安级。该芯片能够与低输出电阻的MAX038芯片直接匹配使用。
   2 设计函数发生器
   采用MAX038，PGA202和ADOP37芯片设计的能够输出精确频率波形的带宽函数发生器电路如图3所示。
   
   在电路中，通过调整MAX038芯片的外接可调电阻Rw11的阻值，能够实现输出波形频率的连续调整。具体的关系如下：
   
   电路核心频率为3．7×104Hz。另外，通过对电阻Rw11和电容Cf进行合适的调整，可以改变可调频率的范围。
   在R12=1 kΩ，Rw11=25 kΩ，Cf=10 nF的条件下，用示波器测得MAX038输出端OUT波形如图4所示。固定电阻R12起到限流作用。
   
   电路末级采用ADOP37芯片组成电压跟随器，能够降低输出电阻，更好的与后级电路匹配。ADOP37的工作带宽可达到63 MHz，无疑也提高了整个电路的带宽。
图5给出了直流电源电路．该电路能够产生+5 V，+15 V，-5 V，-15 V直流电压，供给函数发生器电路使用。
   
   3 结 语
   由MAX038芯片构成的函数发生器电路具有输出频率连续可调、调整范围大、精度高、可靠性高、体积小、功耗低、输出波形失真小等优点，辅以PGA芯片的可控幅度放大作用，使得该电路在很多测量仪器设备上具有较高的实用价值。