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1、目目 录录第一章第一章高频信号发生器高频信号发生器 1.1 电路结构和原理电路结构和原理 1.2 控制和管理方框图控制和管理方框图 1.3 小结小结 第二章第二章 MAX038 函数信号发生器函数信号发生器 2.1MAX038 的性能特点的性能特点 2.2MAX038 的工作原理的工作原理 2.2.1 管脚功能 2.2.2 内部结构及原理 2.3MAX038 构成的高频精密函数波形发生器构成的高频精密函数波形发生器 2.3.1 正弦波发生器 2.3.2 高频函数发生器 2.4 小结小结 第三章频率合成器第三章频率合成器 MC145151 3.1 频率合成器频率合成器 3.1.1 频率和成器的原
2、理 3.1.2 锁相合成器 3.1.3 锁相环的基本原理 3.1.4 环路滤波器 3.2 小结小结 第四章第四章 MAX7541 及跟随器及跟随器 4.1 概述概述 4.2 引脚和内部结构引脚和内部结构 4.3MAX7541 的输入与输出的输入与输出 4.4 跟随器跟随器 第五章第五章 频率计频率计 5.1 频率计定义频率计定义 5.2 系统组成系统组成 5.2.1 方框图和工作原理 5.2.2 处理方法 5.3 1611 功能介绍功能介绍 5.4 小结小结 第六章直流稳压电源第六章直流稳压电源 6.1 概述概述 6.2 电路图电路图 第七章放大电路和衰减电路第七章放大电路和衰减电路 7.1M
3、AX442 的管脚的管脚 7.2 放大电路放大电路 7.3 衰减电路衰减电路 7.4 小结小结 总结总结 附图附图前前 言言信号发生器是电子实验室的基本设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功 能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，且许多功能用不上。本文介绍一种由单片集成电路 MAX038 设计的简易信号发生器，该仪器电路结构简单，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。函数信号发生器能产生多种波形的装置.MAX038 是美国马克希姆(MAXIN)公司新研制的单 片高频精密函数波形发生器与 ICL8038 想比,它具有高频特性好,频率范围很宽,频率与
4、占空比能 单独调节,功能全,调节方式更加灵活等优点.可广泛用于高频精密函数波形发生器,频率市制器,脉 宽调制器,.锁相环,.频率合成器,调频发生器等领域.其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员的重要随身设备之一。第一章第一章 MAX038 的高频信号发生器的高频信号发生器一一.概述概述信号发生器是电子实验室的基本设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功 能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，且许多功能用不上。本文介绍一种由单片集成电路 MAX038 设计的简易信号发生器，该仪器电路结构简单，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。
5、MAX038 较早期的函数发生器专用集成电路 ICL8038 在整体性能上有了很大的提高，外围电路也更加简洁。主要指标：频率范围 0.3Hz 10MHz；总波形失真率小于 1%。1.1 电路结构电路结构本设计中采用功能很强的大规模数字频率合成器 MC145151 和多波形宽频率范围信号发生 器 MAX038 等新器件产生波形和频率，控制与管理电路部分使用单片机 80C31 和 27128、8155、8279 和 MAX7541 等外围芯片以及键盘显示电路。图 4 和图 5 所示分别为频率 与波形产生电路和控制管理电路的简化功能框图。图 1.1 一种数字频率合成器波形产生部分的功能框图图 1.1
6、.a 是一种数字频率合成的波形产生器。MAX038 是一个精密高频波形产生器。它能产 生频率高达 20MHz 的正弦波、三角波、方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两 层控制。在本电路中，用于粗调的控制电压（电流）由一个 12 位的 DAC 产生，使输出频率近 似等于 N 倍基准频率。而细调电压则由数字锁相电路 MC145151 和环路滤波器 MAX427 产生， 由锁相反馈环将频率 fo = Nfr锁定。这种方案的优点是频率合成器工作更可靠，锁定更迅速。另 外 MAX038 还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准 源等电路，所需外部元件极少，使用很
7、方便。2.2 控制和管理方框图控制和管理方框图控制和管理电路由 80C31 单片机及外围电路组成。其主要功能是：对键盘输入的波形和频 率选择等数据进行译码，计算出相应的控制参数，控制频率合成器输出正确的信号，并将其频 率和波形参数用 LED 显示出来。电路中的 27128 EPROM 用于储存程序，8279 和一些附属电 路用于对键盘和显示电路的管理，可编程 I/O 接口电路 8155 提供 14 路接口对 MC145151 进行 控制。另外还 利用8155 的 可编程计数器 和MC145151 的R 计数器，两次对晶体振荡器产生的 4096kHz 振荡信号分频，这样可以更灵活地 提供基准频率
8、。在本设计中，对应高频档和低频档 8155 的计数器分别设置为 4 和 400 次分频， R 计数器均设置为 1024 次分频，由此获得 1kHz 和 10Hz 基准频率。图为控制和管理方框图2.3 特点特点本设计的特点是全面采用数字电路方案，因而工作稳定可靠。利用单片机控制管理，使频 率设置和占空比调整等操作可用键盘输入，十分方便。数字频率合成技术使输出频率准确和稳 定，频率分辨率为基准频率 10Hz 或 1kHz；由于晶体振荡器具有很性，锁相环具有很好的短期 时间稳定性，两者好的长期时间稳定相结合可在设计要求的频率范围 100Hz16383kHz 内获得近似于晶体振荡器的频率稳定度，这是本
9、方案最重要的特点。另外，电路产生的信号波形很好， 其中正弦信号的失真度仅为 0.75。对于小型通用信号产生器而言，这是一个比较理想的设计 方案。第二章函数信号发生器第二章函数信号发生器MAX038 是美国马克希姆(MAXIN)公司新研制的单片高频精密函数波形发生器与 ICL8038 想比,它具有高频特性好,频率范围很宽,频率与占空比能单独调节,功能全,调节方式更加灵活等优 点.可广泛用于高频精密函数波形发生器,频率市制器,脉宽调制器,.锁相环,.频率合成器,调频发生 器等领域.1MAX038 的性能特点的性能特点 能产生精确的高频正弦波，矩形波，三角波和锯齿波。输出既能人式设定，又可由微机控制
10、。 频率范围为 0.1Hz 20MHz（最高可达 40 MHz） ，单波段扫频范围 fmaxfmin350。 独立的工作频率和脉冲占空比调节功能，占空比调节范围 15% 85%。 低阻抗定压输出，输出电阻典型值 0.1 ，输出电压 2VP-P，具有输出过载/短路保护。 较低的温度频率漂移率，典型值 200ppm/。 输出正弦波失真度：0.75%。 内部功能齐全，外围电路简单，使用方便。.的工作原理的工作原理.管脚功能管脚功能图为 MAX038 的管脚图MAX038 为 20 脚标准双列直插式或小型扁平封装，内部结构框图见图 1。引脚功能说明如 下：1基准电源输出；2、6、9、11、18接地；3
11、波形选择输入，兼容 TTL/COMS 电平； 4波形选择输入，兼容 TTL/COMS 电平；5外接振荡电容器 COSC；7脉冲波占空比调节 输入；8振荡频率调节(电压输入)；10振荡频率参考电流输入；12相位检测器输出，如果 不使用相位检测器则接地；13相位检测器同步信号输入，如果不用相位检测器则接地； 14同步脉冲输出，兼容 TTL/COMS 电平；15数字电路部分接地；16数字电路+5V 电源输 入端，如果不用外同步则悬空；17电源+5V 输入端；19信号输出端；20电源-5V 输入端。表 1 波形设定2.2.2 内部结构及工作原理内部结构及工作原理MAX038 主振荡器为三角波振荡器，可
12、同时输出三角波及两相脉冲波，振荡频率由调频输 入电压 VFADJ、参考电流 IIN 及外接振荡电容器 COSC 的容量共同决定，脉冲波占空比可由 VDADJ 调节。正弦波变换电路将三角波变为正弦波，两相脉冲经比较器变成方波。输出波形由 波形选择输入端 A0 、A1 的状态确定：A1=1、A0=?资笔?出正弦波；A1=0、A0=0 时输出方波 （脉冲波） ；A1=0、A0=1 时输出三角波（锯齿波） 。另外，如果将 13 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。MAX038 的主要特性参数列于下表。MAX03
13、8 的主要特性参数目录目录符号符号参数值参数值最小，特殊，最大值最小，特殊，最大值单位单位频率特性频率特性最大可调频率F0CF15Pf ,IIN=50020.0 40.0 MHz控频可调电流VFADJ=0V2.50 750AIin电压IINVFADJ=-3V1.25 375mAIin电压VIN 1.0 2.0mVF0/0CVFADJ=0V600频率温度关系F0/0CVFADJ=-3V200Ppm/oCF0/ F0V+ V-=-5V,V+=4.75to5.25V 0.42.00 频率电压关系F0/ F0V-V+=5V,V-=-4.75to5.25V0.21.00/V输出级输出级电压峰峰值VOUT
14、 4mV输出阻抗ROUT 0.1 0.2输出短路电流IOUT:输出短路40 mA方波信号输出（方波信号输出（RL=100）幅度Vout1.9 2.0 Vp-pA0A1输出波形1正弦波01矩形波10三角波2.1上升时间tR10 % to 90% 12ns下降时间tF90 %to 10%12ns占空比dcVDADJ=0V,DC=ton/t*100%47 50 53三角波输出（三角波输出（RL=100）幅度VOUT1.9 2.0 2.1Vp-p非线性度F0=100kHz,5 %to95% 0.5占空比dcVDADJ=0V（note1）47 50 53方波输出（方波输出（RL=100）幅度VOUT1.
15、9 2.0 2.1Vp-p占空比调节到 50%0.75最大失真度占空比不调节1.50信号输出信号输出 输出低电平VOLISINK=3.2mA0.3 0.4V输出高电平VOHISOURCE=400A2.8 3.5V上升时间tR10 %to90% RL=3k ,CL=15pF 10ns下降时间TF90%to10% RL=3k ,CL=15pF10ns占空比dcSYNC50占空比调节占空比调节DADJ 端输入电 流IDADJ190 250 320ADADJ 端电压范 围VDADJ2.3V占空比可调范围dc-2.3VVDADJ2.3V15 85DADJ 的非线性 度dc/VDADJ-2VVDADJ2V24DADJ 的非线性 度F0/VDADJ-2VVDADJ2V 2.5 8DADJ 最大可调 频率FDCMHz频率细调频率细调FADJ 输入电流IFADJ190 250 320A FADJ 电压范围VFADJ 2.4V频率可调比F0-2.4VVFADJ2.4 70%F0/VFADJ-2VVFADJ2V 0.2%用 FADJ 调节占空 比dc/VFADJ-2VVFADJ2V 2
