基于max038多波形信号发生器的设计

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1、××大学毕业论文系别：班级：专业：姓名：学号：指导老师：时间：13基于MAX038多波形信号发生器的制作作者：时间：摘要:本文介绍了基于MAX038产生几种基本波形的方法。单片机控制品质卓越，基于MAX038函数发生器运行可靠，操作方便，因此本文采用单片机作为核心控制芯片，采用MAX038作为多波形产生芯片。本文的设计思想是运用单片机控制MAX038产生多种波形，这些波形包括正弦波、三角波、方波等。用户通过4*4矩阵键盘选择需要输出的波形、频率和幅值，MAX038配上外围电路就能输出所需的波形。虽然从理论上可以算出输出信号的频率，但由于模拟开关的使用以及DAC非线形误差等

2、因素的影响，算得的频率不是很准确，因此本文将MAX038的同步输出作为频率计的输入，由单片机完成自动频率检测，实时测出其频率，以形成一个控制反馈，从而保证输出波形的精度能够满足设计的指标。函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生0.1Hz—20MHz的波形。图形点阵液晶显示器CA12864B显示输出波形的种类、频率和幅值。关键词:信号发生器MAX038单片机Atmega16显示器键盘一、概述在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形

3、发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高，本文以MAX038集成块为核心器件制作一台信号发生器。二、设计指标　　信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形，输出信号频率在0.1Hz～20MHz范围内可调，输出信号频率可分段调节：在0.1Hz～1Hz范围内步步进间隔为0.11Hz，在1Hz～10Hz范围内步进间隔为1Hz，在10Hz～1kHz范围内步进间隔为10Hz；在1kHz～20MHz范围内步进间隔为1kHz。输出信号频率值可通过键盘进行设置；输出信号频率稳定度优于10-3；在1k负

4、载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～20V范围内可调；输出信号波形无明显失真。三、方案论证与比较本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下四种实现方案：方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要

5、频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化13和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。它的主要技术指标是最高振荡频率仅为100kHz，而且三种输出波形从不同的引脚输出，使用很不方便。方案四：采用038单片压控函数发生器，MAX038是ICL8038的升级产品，可同时产生正弦波、方波和三角波，它的最高振荡频率可达40

6、MHz，而且由于在芯片内采用了多路选择器，使得三种输出波形可通过编程从同一个引脚输出，输出波形的切换时间可在0.3μs内完成，使用更加方便。综上所述选用方案四制作信号发生器完成本论文的课题。四、总体设计　　美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器MAX038，利用单片集成芯片产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。本信号发生器主要是由MAX038芯片产生，我们设计能输出正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，通过键盘输入，单片机Atmega16可控制MAX038的输出波形类型的选择，并可由键盘设定电压值及频率，再经由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器输出对MAX

7、038的实现频率和幅度的调控，图形点阵液晶显示器CA12864B显示输出信号的类型、频率步进和设定频率（幅度）值。系统的基本结构框图如1-1所示。图1-1五、本电路中主要芯片介绍1.MAX038芯片介绍　　MAX038是MAXIM公司生产的一个精密高频波形产生器，其基本特性为：可产生正弦波、三角波、方波及脉冲波；输出频率可以由内部的2.5V带隙电压基准及一个外部电阻和电容器控制，频率范围为0.1Hz～20MHz；占空比变化范围为15％～85％，正弦波失真低于0.75%；温度漂移为2x10-4/0C；所有的输出波形都是对称于地电