信号源电路模块的设计.doc

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信号源电路模块的设计

目 录 第1章 绪 论 2 1.1 概述 2 1.2 设计任务、技术指标和要求 2 第2章 方案选择与论证 3 2.1 设计方案的选择 3 2.2 整体设计思路 4 第3章 MAX038的介绍 6 3.1 MAX038的主要特性 6 3.2 MAX038引脚及内部结构 6 第4章 电路设计与元器件参数计算 9 4.1 输出电路的设计 9 4.2 信号发生部分 10 4.3 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 摘 要 该波形发生器以MAX038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1Hz—20MHz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0.5V—2V(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章 方案选择与论证 2.1 设计方案的选择 在现代电子学的各个领域,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300kHz,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。 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:5Hz~5MHz(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(p-p);输出直流电平调节:-6V~+6V;输出阻抗:50Ω。 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,

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