PDF《原理及应用》

山西电子技术

2001 年第

2 期 应用实践 M A X038 高频精密函数发生器 原理及应用蒋金弟, 朱永辉, 毛培法 (浙江工业大学信息工程学院通信实验室, 浙江 310014) 摘要:M A X038 是新一代的函数发生器芯片.

详细论述了其性能指标, 工作原理及典型的应 用电路. 关键词: 函数发生器 M A X038 同步输出 锁相环 中图分类号: TP346 文献标识码: A M A X038 是M A X I M 公司生产的一通用波形 发生芯片, 它比起以前比较常用的函数发生器件如

8038 系列, 从频率范围, 频率精确度, 对芯片及波形 的控制性能, 用户使用的方便性等方面都有了很大 的提高, 因此可广泛应用于波形的产生, 压控振荡 器, 脉宽调制器, 频率合成器, 及FSK 发生器等.下 面就对该芯片的原理及应用作一介绍.

1 主要特点 a1 宽频带,

011 至20 M H z 频率发生范围, 如容 忍畸变, 最大可至 40M H z;

b1 多种波形选择: 正弦波, 三角波, 矩形波;

波 形选择稳定时间小于 015uS;

c1 波形直接由控制电平选择, 选择电平和 TTL CM O S 兼容;

d1 低输出阻抗: 0118;

e110% 至90% 占空比可调;

f1 极低的正弦波畸变: 0175%;

g1 频率和占空比独立可调, 互不影响 (显著的 优点);

h1 带同步输出端, 可使系统中的其它器件与 M A X038 保持同步;

i1 带内部相位检测器, 扩展了器件的使用范围.

2 引脚功能及工作原理 如图

1 所示,M A X038 内部主要由振荡器, 参 考电压源, 恒流源发生电路, 多路选择开关, 比较器, 相位检测器, 输出缓冲器等部分组成.

211 波形的产生及频率, 占空比的调整 M A X038 基本振荡器原理是通过恒流源对电 容Cf 周期性的充放电, 由此就可以产生一个三角波 和一个矩形波.充放电电流大小主要由 II N 端输入 电流控制, 但受到 FADJ 和DADJ 端电压影响. 流入 II N 引脚的电流可以在 2uA 至750uA 之间变化, 由 此引起的频率变化在

20 倍左右, 因此作为频率粗调 时用.FADJ 引脚的电压可以在±214 伏之间变动, 由此可以产生偏移中心频率±70% 左右的变动, 起 到频率微调的作用.在DADJ 引脚加一±213 伏的 电压, 这个电压能改变振荡器对电容 Cf 的充放速 率, 从而能够使占空比在 10―90% 之间的变化.内 部一参考电压源产生稳定的

215 伏电压, 所以只需 改变电阻 R f, R d, R in 的大小, 就可以获得所需频率 和占空比的波形. ・频率的调整: 收稿日期:

2001203226 第一作者 蒋金弟 男26 岁 研究生 表1引脚功能引脚名称功能1REF 内部 215V 参考电压源输出端 2, 6, 9, 11,

18 GND 电源地(注意: 器件内部没有连接) 3,

4 A 0,A

1 波形选择输入端

5 CO SC 外部充电电容连接端

7 DADJ 占空比调节输入

8 FADJ 频率调节输入

10 II N 频率控制电流输入

12 PDO 内部相位检测器输出(如没有使用, 应接地)

13 PD I 相位检测器参考时钟输入(如没有使用, 应接地)

14 SYNC 同步输出端

15 DGND 数字地

16 DV + 内部同步输出供电电源

17 V + + 5V 电源

19 OU T 波形输出端

20 V - - 5V 电源 图1MAX038 电路组成和基本开发电路

0 4 山西电子技术2001 年当FADJ=

0 时, 输出频率可由下式给出: Fo (M H Z) = II N (uA ) Cf (pF );

其中II N = V R EF R in 一旦中心频率由 II N , Cf 设定之后, 精确的频率 可以通过调整 FADJ 引脚的电压来实现, 由图

1 可知: V FADJ = V R EF- 250uA

3 R f, 由V FADJ 引起 的频率漂移可以粗略地由下式计算: DX = V FADJ - 0.

0343 (其中DX 为调整的百 分数, 如10 表示偏移中心频率+ 10% ,V FADJ 的单 位为伏) ・占空比的调整: DADJ 引脚的电压的变化引起对电容 Cf 充电 和放电相对速率的改变, 由此引起方波占空比的改 变. 当VDADJ=

0 伏时, 占空比为 50% ,DADJ 引脚 上电压从-

213 至+

213 伏变化时, 可以引起占空比 从85% 至15% 的变化, 应注意不能超过这两个电压 极限, 否则将会引起振荡器的不稳定. 占空比的调整 可由下式计算: VDADJ = (50% - DC)

3 0. 0575, 其中 DC 为 占空比. M A X038 频率调整, 占空比调整相互独立, 互 不影响, 这是一个比较显著的优点.

212 同步输出 同步输出是M A X038 一个重要的扩展功能, 它 能够使外部电路保持和M A X038 的同步. 同步输出 端SYN C 是恒为一个占空比为 50% 的方波. 当输出 为正弦波或三角波时, 同步输出方波的上升沿和输 出波的上升过零处保持一致;

当输出为方波时, 同步 输出上升沿与输出方波为正电平持续时间的中点保 持一致.

213 内部相位检测器 M A X038 内部的相位检测器一般是应用于锁 相环, 它能够使M A X038 波形输出和外部输入信号 保持同步.它检测从 PD I 引脚输入的信号与内部振 荡器发生波形的相位差, 从PDO 引脚输出一个电流 型的矩形波, 其电流在

0 至500uA 两者之间变化. 当外部输入信号和M A X038 保持

90 度的相位差 时, 此电流型矩形波的占空比为 50% , 当相位差分 别为

0 度和

180 度时, 占空比分别为 0% 和100%.

214 波形选择 M A X038 产生的正弦波, 矩形波, 三角波可以 通过和 TTL CM O S 电平兼容的地址输入(A 0,A 1) 来选择, 具体选择方法如表 2.波形选择可以在任何 时候进行, 进行波形选择之后将会有 015us 短暂的 过渡过程. 表2波形选择 A

0 A

1 波形 X

1 正弦波

0 0 矩形波

1 0 三角波

3 典型应用

311 通用波形发生器 如图

2 所示, 这是M A X038 的作为函数发生器 的典型用法, 图中波形的选择由两个波段开关(单刀 双掷开关) K1, K2 决定.

312 锁相环(PLL ) 如图

3 所示, 这是一个把M A X038 应用于锁相 环的一个实例.图中 R in, Cf 如前所述, 可以用来调 整锁相环的中心频率(锁定频率).相位检测器增益 可由下式来计算: KD = 0.

3183 R

3 (V 弧度) , R

3 为相位检测器 增益设置电阻.

4 应用注意点 a1 电阻, 电容的选择.电路中的电阻, 电容直接 决定了该电路的精度, 所以选择电阻时, 应选择金属 膜电阻, 误差应小于 1% , 对于电容 Cf 应选择无极 性, 漏电流小的电容, 一般应选择陶瓷电容, 薄膜电 容或聚苯乙烯电容等. b1 如果为了发生低频信号而不得不选择具有 大电容值的极性电容 Cf, 应注意 CO SC 脚上的电压 是在-

1 至0V 变化, 因而极性电容正极接地, 负极 接CO SC.一般地, 可以用减少 II N 电流的方法, 来 减少所需的振荡电容值. c1SYN C 是一高速的 TTL 输出, 其单独的供电 电源D GND 和DV + 会产生高速的瞬时电流变化, 这个能量将会辐射到波形输出电路中, 这将会引起 输出波形的毛刺现象, 如果使用了集成块插座那么 这个现象会更加明显. 所以如果用到了同步输出, 那 么最好不要用集成块插座;

如果没有用到同步输出, 那么就应让DV + 引脚开路, 排除 SYN C 对输出电 路的影响.

1 4 第2期蒋金弟等:M A X038 高频精密函数发生器原理及应用 图2MAX038 作为函数发生器的典型用法 图3利用MAX038 设计锁相环电路 参考文献1Maxi m Production Datasheet 2000,M axi m Co rp.

2000 2

4 山西电子技术2001 年Pr inc iple and Application of M AX038 H igh-frequency, Prec ision Function Generator J iang J indi, Zhu Yonghui,M ao Peifa (Comm unication L ab Inf orm ation College of E ng ineering , Z hej iang U niversity of T echnology , Z hej iang

310014 Ch ina) Abstract:M A X038 is a new generate function generato r IC. This article discusses its capabilities, p rin2 cip le and typ ical app lication circuit. Key words: function generato r M A X038 synchronic output phase2locked loop (上接第

17 页) The M easuremen t and Analysis of Network Flow Q u H uaiyu (P roject Control Center of T aiy uan Cable and B roadcast TV S tation, S hanx i T aiy uan

030024 Ch ina) Abstract: This paper discusses the ai m of IP flow analysis, advance several efficient IP flow m easure2 m ent and analysis m ethod, and illustrates the fundam ental definition of "flow " from directional, po rt and ti m e out characteristic and etc. A t last clarifies flow superviso r techno logy and flow analysis m ethod through an instance of netwo rks flow superviso r. Key words: netwo rks flow flow superviso r flow (上接第

28 页)

3 结束语 本系统在实际使用过程中, 运行情况良好, 满足 了实际要求, 改变了精度低、 现场结果不可保存、 测 试结果不可靠的状况.该系统具有良好的通用性和 扩充性, 略加改造后就可以进行八路温度的高精度 测试, 因此, 具有很好的市场前景和应用价值. 参考文献1何立民

1 M CS51 系列单片机应用系统设计

1 北京: 北京航空航天大学出版社,

1993 2 翟生辉

1 单片计算机原理与应用

1 西安: 西安交通 大学出版社出版, 1995,

12 3 DALLA S 公司半导体手册

11999 4 牛爱民

1 一线式数字温度计DS1820 及其应用

1 电 子技术, 1999,

10 The Research of Portable In strumen t for H igh Accuracy M easuremen t of Temperature Zhang X ingxing, Fan Guangjun (E lectrom echanical College M idsou th university , H unan Changsha

410083 Ch ina) Abstract: In this paper, a po rtable instrum ent fo r high accuracy m easurem ent of temperature is intro2 duced, w hich is compo sed of single chip computer and D S1820. The features and functions of instrum ent are discussed in detail . The operations show that the m ethods offers high m easuring accuracy. Key words: single chip computer high accuracy device the m easurem ent of temperature

3 4 第2期蒋金弟等:M A X038 高频精密函数发生器原理及应用