多波调频信号产生器的设计

文章介绍了MAX038的特性和功能，以及由单片机、MAX038和D/A转换器构成的多波形数字调频信号产生器的系统结构、控制方式、软件设计和参数配置。单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控，在 0.1Hz～12MHz 内产生三角波、正弦波和方波，可应用于各种电子测量和控制场合。

在现代电子测量、控制、通信系统等技术领域中，具有频率范围宽、分辨率高、快速转换的多种模式的信号源是非常重要的。本文设计的多波形调频信号产生器是由单片机、MAX038和D/A转换器构成的，它的频率和波形由单片机闭环调控，能较好地面向各种测控应用。
1 MAX038特性功能、内部结构和工作原理

MAX038 是 Maxim 公司推出的一种精密高频波形产生器件，可组成程控多波数字调频信号产生器，能产生准确的高频三角波、矩形波和脉冲波。输出频率范围从0.1Hz～20MHz，可由内部的2.5V带隙电压基准及外部的电容和电阻矩阵控制；占空比可在较大的范围内由一个±2.3V 的线性信号控制变化，便于进行脉冲宽度调制和产生锯齿波，占空比和频率控制是独立的。输出波形可以通过在控制引脚上设置代码来选择，所有输出波形的峰值为±2V；MAX038 具有输出阻抗、驱动能力大（可以驱动±20mA的电流）的特点。

1.1 MAX038的特性功能

MAX038 的主要特性为：

0.1Hz～20MHz 工作频率范围；

三角波、正弦波、矩形波和脉冲波；

独立的频率和占空比调整；

350:1频率扫描范围；

15%～85%可控占空比；

低阻抗输出缓冲器，0.1ù；

低失真正弦波，75%；

低温度漂移，200ppm/℃；

具有TTL/CMOS兼容的输出，可用来同步外部器件；±5V电源。

基于MAX038的这些特点，可采用多路开关接通电容和电阻来调整其外部基频，然后由 DAC0832 提供可在±2.3V和±2.4V变化的电压，使占空比在15%～85%范围内变化，频率在基频的±70%的范围内变化，从而得到所需的占空比和频率。

1.2 MAX038内部结构和工作原理

MAX038内部结构如图1 所示，用一个张弛振荡器产生三角波和矩形波，三角波再由正弦形成电路转变为正弦波。三种波形进入多路器，由地址线 A0和A 1选择输出。振荡器中CF 的充电和放电电流是由流入IIN 的电流来控制的，改变CF 和IIN 端电流的值能控制振荡器的频率。另外，在 FADJ 引脚上加±2.4V的电压可以改变±70%的标称频率（V FADJ=0 时的频率），这种方法可以对频率进行细调。在 DADJ 引脚上加±2.3V 电压可以把占空比从15%变化到 85%，并维持频率不变。当 V FADJ=VDADJ =0 时，输出信号对应 50%的占空比和标称频率。MAX038内部提供的2.5V基准电压可以直接用电位器接到 IIN、FADJ、DADJ 端，组成基本的波形产生电路。