目前廣泛應(yīng)用的函數(shù)發(fā)生器芯片是ICL8038(國(guó)產(chǎn)5G8038),他的主要技術(shù)指標(biāo)是最高振蕩頻率僅為100 kHz,而且三種輸出波形從不同的引腳輸出,使用很不方便。MAX038是ICL8038的升級(jí)產(chǎn)品,他的最高振蕩頻率可達(dá)40 MHz,而且由于在芯片內(nèi)采用了多路選擇器,使得三種輸出波形可通過(guò)編程從同一個(gè)引腳輸出,輸出波形的切換時(shí)間可在0.3μs內(nèi)完成,使用更加方便。
1 MAX038芯片介紹
MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一個(gè)只需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器,他能產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻正弦波、三角波、方波。輸出頻率和占空比可以通過(guò)調(diào)整電流、電壓或電阻來(lái)分別地控制。所需的輸出波形可由在A0和A1輸入端設(shè)置適當(dāng)?shù)拇a來(lái)選擇。其性能特點(diǎn)如下:
(1) 0.1 Hz~20 MHz工作頻率范圍;
(2) 15%~85%可變的占空比;
(3) 低阻抗輸出緩沖器:0.1;
(4) 低失真正弦波:0.75%;
(5) 低溫度漂移:200 ppm/℃。
REF:2.50 V帶隙基準(zhǔn)電壓輸出端;
6,9,11,18:GND地;
A0:波形選擇輸入端,TTL/CMOS兼容;
A1:波形選擇輸人端,TTL/CMOS兼容;
COSC:外部電容連接端;
DADJ:占空比調(diào)整輸入端;
FADJ:頻率調(diào)整輸入端;
IIN:用于頻率控制的電流輸入端;
PDO:相位檢波器輸出端。如果不用相位檢波器則接地;
PDI:相位檢波器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入端。如果不用相位檢波器則接地;
SYNC:TTL/CMOS兼容的同步輸出端,可由DGND至DV+間的電壓作為基準(zhǔn)。可以用一個(gè)外部信號(hào)來(lái)同步內(nèi)部的振蕩器。如果不用則開(kāi)路;
DGND:數(shù)字地。讓他開(kāi)路使SYNC無(wú)效,或是SYNC不用;
DV+:數(shù)字+5 V電源。如果SYNC不用則讓他開(kāi)路;
V+:+5 V電源;
OUT:正弦波、方波或三角波輸出端;
V-:-5 V電源。
2 MAX038芯片使用方法
2.1 波形選擇
MAX038可以產(chǎn)生正弦波、方波或三角波。具體的輸出波形由地址A0和A1的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置,如表1所示。波形切換可通過(guò)程序控制在任意時(shí)刻進(jìn)行,而不必考慮輸出信號(hào)當(dāng)時(shí)的相位。
2.2 波形調(diào)整
2.2.1 輸出頻率的調(diào)整
輸出頻率調(diào)整方式分為粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩種方法:
粗調(diào)取決于IIN引腳的輸入電流IIN,COSC引腳的電容量CF(對(duì)地)以及FADJ引腳上的電壓。當(dāng)VFADJ=0 V時(shí),輸出的中心頻率f0為:
當(dāng)IIN在10~400μA這個(gè)范圍變化時(shí),電路可以獲得最佳的工作性能。對(duì)于固定頻率工作,可設(shè)置IIN接近于100μA并選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙葜怠k娙莸娜≈捣秶梢栽?00μF~20 pF,但必須用短的引線使電路的分布電容減到最小。在COSC引腳以及他的引線的周圍用一個(gè)接地平面以減小其他雜散信號(hào)對(duì)這個(gè)支路的耦合。
頻率的細(xì)調(diào)是在FADJ引腳施加一個(gè)±2.4 V范圍的電壓,可使輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍為f=(0.3~1.7)f0(即f0±70%f0)。
MAX038的輸出頻率還可以由一個(gè)電壓源VIN與一個(gè)固定的電阻RIN串聯(lián)來(lái)控制,輸出頻率f0為:f0(MHz)=VIN/RINCF(pF)。改變VIN就可調(diào)整輸出頻率f0,例如當(dāng)RIN為25 kΩ并且VIN在0.5~5 V變化時(shí),f0可在0.1 Hz~20 MHz范圍內(nèi)調(diào)整。
接在REF(+2.5 V)和FADJ之間的可變電阻RF還提供了一個(gè)方便的人工調(diào)整頻率的方法。RF的取值如下:RF=(VREF-VFADJ)/250μA。例如,如果VREF取-2.0 V(+58.3%偏移),則RF=[+2.5-(-2.0)]/250μA=18 kΩ。
2.2.2 占空比的調(diào)整
DADJ引腳上的電壓值的變化控制波形的占空比。通常VDADJ=0 V時(shí),則占空比為50%。若VDADJ在±2.3 V范圍變化將引起輸出波形占空比在15%~85%的變化(在15%~85%范圍內(nèi)改變占空比,對(duì)輸出頻率的影響最小)。
接在REF(+2.5 V)和DADJ之間的可變電阻RD提供了一個(gè)方便的人工調(diào)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),則RD=[+2.5-(-1.5)]/250μA=16 kΩ。
DADJ引腳還可以用來(lái)減小正弦波的失真。未調(diào)整(VDADJ=0 V)的占空比是50%±2%,而偏離準(zhǔn)確的50%時(shí)將產(chǎn)生偶次諧波,這時(shí)加一個(gè)調(diào)整電壓(典型值為小于±100 mV)到DADJ,就可以減小失真,如圖2所示,調(diào)整R6可以使正弦波失真最小,從而得到理想的波形。
2.2.3 帶負(fù)載能力
MAX038使用±5 V的工作電源。所有輸出波形的幅值為2Vpp(峰-峰值),最大輸出電流為±20 mA,輸出阻抗的典型值為0.1 Ω,可直接驅(qū)動(dòng)100 Ω的負(fù)載。還可以連接電壓放大器或功率放大器,以提高其輸出驅(qū)動(dòng)能力。
2.3 穩(wěn)定性問(wèn)題
欲使MAX038長(zhǎng)時(shí)間地在正常溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定的輸出電壓,必須采取以下措施:
(1) 決定頻率的外接電阻和電容器的溫度特性要好,否則將會(huì)降低器件的性能;
(2) 外部電源應(yīng)穩(wěn)定;
(3) 應(yīng)選用高精度的金屬膜電阻,誤差在1%或更好的;
(4) 電容器必須選用溫度系數(shù)低的NPO陶瓷電容器。在COSC引腳上的電壓是一個(gè)在0~-1 V之間變化的三角波,不宜使用電解電容,但如果使用了這種電容,則負(fù)端必須接COSC,而正端接GND。
3 MAX038的典型應(yīng)用
正弦交流信號(hào)是一種應(yīng)用極為廣泛的信號(hào)。他通常作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),用于電子電路的性能試驗(yàn)或參數(shù)測(cè)量。另外,在許多測(cè)試儀器中也需要用標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)檢測(cè)一些物理量。根據(jù)上述使用原則,給出正弦波輸出的工作電路。
實(shí)驗(yàn)證明該電路具有輸出頻率范圍寬、波形穩(wěn)定、失真小、使用方便等特點(diǎn)。
MAX038與其他集成芯片和阻容元件還可以構(gòu)成電壓控制振蕩器、頻率調(diào)制器、脈沖調(diào)制器、頻率合成器等。在生產(chǎn)和科研中得到廣泛的應(yīng)用。
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