多波調頻信號產生器的設計

文章介紹了MAX038的特性和功能，以及由單片機、MAX038和D/A轉換器構成的多波形數字調頻信號產生器的系統結構、控制方式、軟件設計和參數配置。單片機通過D/A轉換器對MAX038的控制實現頻率和占空比的調控，在 0.1Hz～12MHz 內產生三角波、正弦波和方波，可應用于各種電子測量和控制場合。

在現代電子測量、控制、通信系統等技術領域中，具有頻率范圍寬、分辨率高、快速轉換的多種模式的信號源是非常重要的。本文設計的多波形調頻信號產生器是由單片機、MAX038和D/A轉換器構成的，它的頻率和波形由單片機閉環調控，能較好地面向各種測控應用。
1 MAX038特性功能、內部結構和工作原理

MAX038 是 Maxim 公司推出的一種精密高頻波形產生器件，可組成程控多波數字調頻信號產生器，能產生準確的高頻三角波、矩形波和脈沖波。輸出頻率范圍從0.1Hz～20MHz，可由內部的2.5V帶隙電壓基準及外部的電容和電阻矩陣控制；占空比可在較大的范圍內由一個±2.3V 的線性信號控制變化，便于進行脈沖寬度調制和產生鋸齒波，占空比和頻率控制是獨立的。輸出波形可以通過在控制引腳上設置代碼來選擇，所有輸出波形的峰值為±2V；MAX038 具有輸出阻抗、驅動能力大（可以驅動±20mA的電流）的特點。

1.1 MAX038的特性功能

MAX038 的主要特性為：

0.1Hz～20MHz 工作頻率范圍；

三角波、正弦波、矩形波和脈沖波；

獨立的頻率和占空比調整；

350:1頻率掃描范圍；

15%～85%可控占空比；

低阻抗輸出緩沖器，0.1ù；

低失真正弦波，75%；

低溫度漂移，200ppm/℃；

具有TTL/CMOS兼容的輸出，可用來同步外部器件；±5V電源。

基于MAX038的這些特點，可采用多路開關接通電容和電阻來調整其外部基頻，然后由 DAC0832 提供可在±2.3V和±2.4V變化的電壓，使占空比在15%～85%范圍內變化，頻率在基頻的±70%的范圍內變化，從而得到所需的占空比和頻率。

1.2 MAX038內部結構和工作原理

MAX038內部結構如圖1 所示，用一個張弛振蕩器產生三角波和矩形波，三角波再由正弦形成電路轉變為正弦波。三種波形進入多路器，由地址線 A0和A 1選擇輸出。振蕩器中CF 的充電和放電電流是由流入IIN 的電流來控制的，改變CF 和IIN 端電流的值能控制振蕩器的頻率。另外，在 FADJ 引腳上加±2.4V的電壓可以改變±70%的標稱頻率（V FADJ=0 時的頻率），這種方法可以對頻率進行細調。在 DADJ 引腳上加±2.3V 電壓可以把占空比從15%變化到 85%，并維持頻率不變。當 V FADJ=VDADJ =0 時，輸出信號對應 50%的占空比和標稱頻率。MAX038內部提供的2.5V基準電壓可以直接用電位器接到 IIN、FADJ、DADJ 端，組成基本的波形產生電路。