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1、目录第章绪 论 .21.1 概述 .21.2 设计任务、技术指标和要求 .2第 2 章 方案选择与论证 .32.1 设计方案的选择 .32.2 整体设计思路 .4第 3 章 MAX038 的介绍 .63.1 MAX038 的主要特性 .63.2 MAX038 引脚及内部结构 .6第 4 章 电路设计与元器件参数计算 .94.1 输出电路的设计 .94.2 信号发生部分 .104.3 波形调整 .12第 5 章 测试数据及结果分析 .15结 论 .16致 谢 .17参考文献 .18附录 1 信号源电路总体设计原理图 .19附录 2 PCB 板图 .20第 0 页摘要该波形发生器以 MAX038
2、函数发生器为核心，本系统能够产生正弦波、方波、三角波。同时还可以作为频率计测频率。函数信号的产生由 MAX038 和外围电路完成，能产生 1Hz20MHz 的波形。后级采用集成运放来提高输出波形质量并增强带负载能力，最终得到所要求的输出波形，较好的满足大多数实验与检测的需求。关键词：波形产生器；频率计；MAX038第 1 页第章绪论1.1概述在现代电子技术的研究及应用领域。常常需要高精度且频率可调的信号源。MAX038 是 MAXIM 公司开发的新一代专用函数信号发生芯片，它可以产生正弦波、方波和三角波等三种波形，而且频率和占空比独立可调。信号源的产生由 MAX038 和外围电路完成。此信号源
3、电路模块具有可调范围大、精度高、信号稳定等特点，最终能够得到所要求的输出波形，较好的满足大多数实验与检测的需求。1.2设计任务、技术指标和要求设计一款基于 MAX038 的信号源电路模块，要求满足如下功能或指标：(1)能精密地产生三角波、方波、正弦波信号。(2)频率范围从 5Hz-5MHz，各种波形的输出幅度均为在 0.5V2V(P-P)可调。(3)频率和占空比可单独调节，互不影响，方波占空比调整范围:15%85%可调。(4)波形失真小，正弦波失真度小于 3，占空比非线性度低于 2。(5)采用5V 双电源供电，允许有 5变化范围。第 2 页第 2 章方案选择与论证2.1设计方案的选择在现代电子
4、学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。（2）可以由晶体管、运放 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器 IC 产生。早期的函数信号发生器 IC，如 L8038、BA205、XR2207/2209 等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有 300k
5、Hz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器 ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038 频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器 IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038 都是优选的器件。（4）利用专用直接数字合成 DDS 芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率，但成本较高。综合分析以上四种实现方法的
6、性价比，我们决定采用单片集成芯片 MAX038 来设计信号源电路模块。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高，因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。第 3 页2.2整体设计思路本信号源电路模块是主要由 MAX038 芯片产生我们希望的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，综合分析以上四种实现方法的性价比，采用单片集成芯片MAX038 来设计信号源电路模块，频率范围可调。该信号发生器的主要技术指标如下：频率范围：5Hz5MHz(3MHz 以上波形有较大失真)；输出波形：正弦波、三角波和矩形波；占空比调整：15%85%；输出信号幅度：2V（
7、p-p） ；输出直流电平调节：-6V+6V；输出阻抗：50。由于以上参数符合信号源电路模块设计的基本要求，我们采用 MAX038 来实现正弦波、方波、三角波的输出以及波形频率的可调性。这就是本系统的设计思路。总设计框图如下图 2-1：图 2-1波形输出框图2.2.1输出电路部分设计方案方案一射极输出器这种电路的特点是电路简单，输出波形好，输入电阻高，输出电阻低，可对前级电路和负载起到隔离作用，同时带负载能力也强，虽然电压放大倍数近似为 1，但电流放大倍数大，因此有一定功率输出能力。这种电路的缺点是由于三极管工作第 4 页在甲类状态，因此效率低（低于 50） 。在要求高功率、高效率的情况下，不能
8、满足要求，一般用于输出功率和效率要求低的场合。方案二BJT 管 OCL 或 OTL 功率放大电路这两种功率输出电路在选择合适的元器件和电源电压后可以设计出有较大功率输出，效率低于 75的技术指标来。这两种电路的缺点是调整比较费事，BJT 功率管及电路的对称性不容易做到，因此，在要求高功率、高效率的情况下、波形很难达到理想效果。方案三MOSFET 管功放电路MOSFET 功率管要求激励功率小，因此可直接由前置级驱动而无须再加推动级；输出功率大，输出漏级电流具有负温度系数，工作安全可靠，无须加保护措施，因此比 BJT 管功放电路简单。用大功率 MOSFET 配对管模块 TN9NP10 构成的 OC
9、L功放电路可实现：最大输出功率 25W，效率 65，带宽 BW=20Hz200Hz，失oP真系数 0.2的技术指标。方案四运放 OPA604 和高速缓冲器 BUF634 电路OPA604 是 FET 输入高保真运放 IC，性能十分优越，低噪声 10nV/Hz，低失真率,如将 OPA604 换成 AD747 视频运放 IC，函数信号发生器能够输出更高的频率。功率输出级由 BUF634 担任，这是一种高速缓冲器 IC，在电路中起功率扩展的作用。2.2.2输出回路设计方案的选择为了提高电路的性能，使得噪声低、失真率低，本设计输出电路选择方案四，运放 OPA604 和高速缓冲器 BUF634 组成电路，以便使其工作更稳定，同时可进一步使得电路负载能力很强，功率得到扩展。OPA604 是 FET 输入高保真运放 IC，性能十分优越，低噪声 10nV/Hz，低失真率,1kHz 时，仅为 0.0003，高转换率 25V/s，功率带宽为 20MHz，电路中 OPA604 的闭环电压增益 GV=100k/10k=10，输出电压的幅度增至 20V（PP），有效值为 7V左右。功率输出级由 BUF634 担任，这是一种高速缓冲器 IC，具有 2000V/s 的转换速率，输出电流达 250mA，其电压增益为 1，但负载能力很强，在电路中起到功率扩第 5
