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实用信号产生方法与实现 　　摘要：提出基于Max038的信号产生方法，通过电路设计，可以产生从0.1Hz到20MHz的正弦波、方波、锯齿波等常用波形。波形选择采用通过两个数字开关方法实现。参数采用8个并联接地电容实现频率粗调，三个可调电位器实现频率连续可调；同时可以实现占空比和峰峰值为10V的幅度的调节。文章后部分另给出一种采用51单片机软件编程的实现方法。 　　关键词：Max038 函数发生器 频率 幅度 占空比 　　中图分类号：TP346 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)07-0044-02 　　 　　1、引言 　　函数信号发生器是一种可以产生多波形的信号源，它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波、钟形波，甚至任意波形[1]。可以用于生产测试、仪器维修和实验室实验等，并且还广泛使用在其它科技领域。本论文介绍了基于Max038的函数信号发生器的设计，波形产生模块采用maxim公司的产品Max038作为波形产生模块的主芯片。Max038设计简易信号发生器的电路结构简单，虽然功能及性能指标稍逊于专业信号发生器，但对于一般的实验室实验要求和基本信号测试基本能满足要求。 　　Max038[2]通过外围电路能精密的产生频率、占空比可调的方波、正弦波以及三角波。其频率及占空比是与参数密切相关的，所以设计者只要设计外围电路，便可以实现频率及占空比调节。由于其产生的波形峰峰值固定的为2V，所以我们需要在其产生模块后外加滤波及电压及功率放大模块。 　　频率及占空比: 　　1.1 输出信号频率 　　当VFADJ=0 V时，输出信号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)，CF为外接振荡电容器COSC的容量(20pf≤COSC≤100uf)。当已知VFADJ,频率为FX=FO*(1-0.12915*VFADJ)。 　　1.2 占空比 　　D=（50+17.4VDADJ）%另外本文提到的第二种方案，主要是通过软件编程实现的。使用的是AT89S51单片机构成的发生器，在单片机输出端口接DAC0832进行D/A转换。通过运放进行波形调整，可产生三角波、阶梯波正弦波等多种波形，波形的频率可用程序控制延时改变。单片机外围器件中增加独立式按键，通过按键控制波形的选择。具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。 　　2、方案介绍 　　方案一：基于Max038的函数信号发生器 　　2.1 波形选择 　　Max038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）。 　　2.2 频率调节（表1） 　　Max038的输出频率与外接振荡电容器COSC的容量、参考电流IIN及调节电压VFADJ有关。本设计中，我们将FADJ接地，即VFADJ=0V。则其输出振荡频率由下式决定: 　　F0（MHZ）=IIN（ｕA）÷CF（PF）。 　　IIN=VIN/RIN,VIN即端口接的电压，我们可以直接采用REF 基准电源2.50 V输出。接入一个固定电阻和一个电位器，实现阻值在 5.6KΩ～55.6 KΩ内可调。则其电流可在44～440μA可调。我们把8个不同电容值的电容与COSC口相连，通过改变跳线[3]位置来改变接入的电容值。 　　2.3 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=+2.4～-2.4V时，D从10%变化到90%。欲获得完全对称正弦波，需加一个校准电压VDADJ，允许范围:-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）%。 　　图2所示为占空比调节模块电路，通过一个电压转换网络即可实现由基准电压2.5V至+2.4～-2.4v可调电压的转换，从而实现占空比的调节。 　　2.4 滤波模块 　　由于Max038本身产生的波形精度[4]就比较高，因此对滤波模块的要求不需要很高。而且方波和三角波还含有大量高频成分，所以要求低通滤波的截止频率不能太低，可以采用无源的低通滤波网络，这样就可以避免有源滤波网络可能出现的由于截止频率较低而导致的方波与三角波失真问题。如图3所示的滤波网络为一个巴特沃斯滤波电路，截止频率约为30MHz。 　　2.5 电压及功率放大 　　由于Max038只能固定的输出Vp-p=2V的波形，因此必须增加电压放大模块，在电压放大模块中选择AD811。利用带反馈的补偿放大，同时反馈回路的电阻接入电位器，进行输出波形的幅度调节。这样电路可以实现最大可达十倍的放大