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1、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。,1,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0.1Hz20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（PP）。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1585。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
2、，电源电流为80mA，典型功耗400mW，工作温度范围为070。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。,2,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。,3,引脚功能,引脚功能说明如下：1REF 基准电源2.50V输出；2、6、9、11、18GND接地；(5个地内部不相连，需外部连接 )3A0波形选择输入，兼容TTL/COMS电平；4A1波形选择输入，兼容TTL/COMS电平；5COSC外接振荡电容器C
3、OSC；7DADJ 脉冲波占空比调节输入；8FADJ 振荡频率调节(电压输入)；,4,引脚功能,10IIN 振荡频率参考电流输入；12PDO 相位检测器输出，如果不使用相位检测器则接地；13PDI 相位检测器同步信号输入，如果不用相位检测器则接地；14SYNC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；15DGND 数字电路部分接地开路时则禁止SYNC或未使用SYNC；16DV+ 数字电路+5V电源输入端，如果不用SYNC可悬空；17V+ 电源+5V输入端；19OUT 信号输出端；20V-电源-5V输入端。,5,工作原理
4、,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。,6,内部框图,7,基本工作电路,8,输出振荡频率控制,输出频率与外接振荡电容器C
5、OSC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（A）CF（PF）式中：IIN为当前输入到IIN的电流（ 2uAIIN750uA)，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 (20pfCOSC100uf)；,9,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
6、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- 0.12915V FADJ ) , 而输出信号周期为tX= to/(1- 0.12915V 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。,10,占空比调节,改变DADJ端的电压，能控制波
7、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25uAIIN250uA时，对F0的影响最小，F02%。,11,输出波形的选择,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
8、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。,12,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
9、+ 开路以断开SYNC 电源而抑制尖峰。,13,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%。,14,相位检测器,相位检测器的增益K D由下式表达: KD = 0.1318R 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。,15,
