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波形产生集成电路MAX038 n n概述          MAX038是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器MAX038设计的简易信号发生器电路结构简单，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但满足一般的实验要求是不成问题的 MAX038的性能特点n n1 1）能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号n n2 2）频率范围从）频率范围从0.1Hz0.1Hz～～20MHz20MHz，最高可达，最高可达40MHz40MHz，各种波形的输出幅，各种波形的输出幅度均为度均为2V2V（（P P－－P P）n n3 3）占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，）占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围是占空比最大调节范围是1515％～％～8585％n n4 4）波形失真小，正弦波失真度小于）波形失真小，正弦波失真度小于0.750.75％，占空比调节时非线性度％，占空比调节时非线性度低于低于2 2％n n5 5）采用）采用±5V±5V双电源供电，允许有双电源供电，允许有5 5％变化范围，电源电流为％变化范围，电源电流为80mA80mA，，典型功耗典型功耗400mW400mW，工作温度范围为，工作温度范围为0 0～～70℃70℃。

n n6 6）内设）内设2.5V2.5V电压基准，可利用该电压设定电压基准，可利用该电压设定FADJFADJ、、DADJDADJ的电压值，实的电压值，实现频率微调和占空比调节现频率微调和占空比调节n n7)7)低阻抗定压输出，输出电阻典型值低阻抗定压输出，输出电阻典型值0.10.1欧姆，具有输出过载欧姆，具有输出过载/ /短路保短路保护n n8)8)内部功能齐全，外围电路简单，使用方便内部功能齐全，外围电路简单，使用方便 引脚排列   MAX038采用20脚双列直插式封装各管脚排列如图所示  引脚功能引脚功能说明如下：引脚功能说明如下：1 1．．REF REF 基准电源基准电源2.50V2.50V输出；输出；2 2、、6 6、、9 9、、1111、、1818．．GNDGND接地；接地；(5(5个地个地内部不相连，需外部连接内部不相连，需外部连接   ) )3 3．．A0A0波形选择输入，兼容波形选择输入，兼容TTL/COMSTTL/COMS电平；电平；4 4．．A1A1波形选择输入，兼容波形选择输入，兼容TTL/COMSTTL/COMS电平；电平；5 5．．COSCCOSC外接振荡电容器外接振荡电容器COSCCOSC；；7 7．．DADJ DADJ 脉冲波占空比调节输入；脉冲波占空比调节输入；8 8．．FADJ FADJ 振荡频率调节振荡频率调节( (电压输入电压输入) )；；引脚功能1010．．IIN IIN 振荡频率参考电流输入；振荡频率参考电流输入；1212．．PDO PDO 相位检测器输出，如果不使用相相位检测器输出，如果不使用相位检测器则接地；位检测器则接地；1313．．PDI PDI 相位检测器同步信号输入，如果相位检测器同步信号输入，如果不用相位检测器则接地；不用相位检测器则接地；1414．．SYNCSYNC同步脉冲输出，由同步脉冲输出，由DGNDDGND至至DV+DV+间的电压作基准，允许用外部信号同步间的电压作基准，允许用外部信号同步内部振荡器，兼容内部振荡器，兼容TTL/COMSTTL/COMS电平如果电平如果不用则悬空；不用则悬空；1515．．DGND DGND 数字电路部分接地开路时则禁数字电路部分接地开路时则禁止止SYNCSYNC或未使用或未使用SYNCSYNC；；1616．．DV+ DV+ 数字电路数字电路+5V+5V电源输入端，如果电源输入端，如果不用不用SYNCSYNC可悬空；可悬空；1717．．V+ V+ 电源电源+5V+5V输入端；输入端；1919．．OUT OUT 信号输出端；信号输出端；2020．．V-V-电源电源-5V-5V输入端。

输入端工作原理        MAX038MAX038的内部框图如下图所示主要包括主振器，主振的内部框图如下图所示主要包括主振器，主振控制器，控制器，2.50V2.50V基准电压源，正弦波形成器，方波形器，基准电压源，正弦波形成器，方波形器，比较器，多路选择器，输出级和相位检测器在比较器，多路选择器，输出级和相位检测器在COSCCOSC与与COMCOM之间接上振荡电容之间接上振荡电容CrCr，利用恒定电流，利用恒定电流IINIIN向向CrCr充电和充电和放电，即可形成振荡，产生一个三角波和两个矩形波图放电，即可形成振荡，产生一个三角波和两个矩形波图中，振荡器输出的中，振荡器输出的   三角波经正弦波形成器变换成等幅，三角波经正弦波形成器变换成等幅，低失真的正弦波多路模拟开关则从输入的正弦波，三角低失真的正弦波多路模拟开关则从输入的正弦波，三角波和矩形波中选择一种，作为输出波形种类由地址波和矩形波中选择一种，作为输出波形种类由地址A0A0，，A1A1的逻辑电平来设定与此同时，三角波还经过比较器从的逻辑电平来设定与此同时，三角波还经过比较器从SYNCSYNC端输出，可作为外部振荡器的同步信号。

端输出，可作为外部振荡器的同步信号 内部框图基本工作电路 输出振荡频率控制输出频率与外接振荡电容器输出频率与外接振荡电容器COSCCOSC的容量、参考电流的容量、参考电流IINIIN及及频率调节电压频率调节电压VFADJVFADJ有关当当VFADJ=0VVFADJ=0V时，输出振荡频率由下式决定：时，输出振荡频率由下式决定：F0F0（（MHZMHZ））=IIN=IIN（ｕ（ｕA A））÷CF÷CF（（PFPF））式中：式中：IINIIN为当前输入到为当前输入到IINIIN的电流（的电流（   2uA≤IIN≤750uA)2uA≤IIN≤750uA)，，IINIIN可由电流源可由电流源IINIIN或电压源或电压源VINVIN与电阻与电阻RINRIN串联来驱动串联来驱动（接在（接在      REFREF和和IINIIN之间的电阻就可产生之间的电阻就可产生IINIIN）使用电）使用电压源与电阻串联的振荡器振荡频率按压源与电阻串联的振荡器振荡频率按F0F0（（MHzMHz））= =Vin/[RinVin/[Rin* *Cf(pFCf(pF) ]) ]计算推荐的参考电流计算。

推荐的参考电流IINIIN范围：范围：10uA10uA到到400uA400uACF=CF=外接振荡电容器外接振荡电容器COSCCOSC的容量的容量     (20pf≤COSC≤100uf) (20pf≤COSC≤100uf) ；；输出振荡频率控制n n一旦由一旦由IINIIN设置设置F0F0后，输出频率还可以由后，输出频率还可以由VFADJVFADJ调节，调节，FADJFADJ上的电压变化范围从上的电压变化范围从-2.4V-2.4V到到+2.4V+2.4V，由，由FADJFADJ调节的频率输出范围是调节的频率输出范围是FADJ=0FADJ=0时的时的0.30.3倍到倍到1.71.7倍如果超出了倍如果超出了+/-2.4v+/-2.4v会导致输出会导致输出频率的不稳定频率的不稳定   当已知V V FADJFADJ时时,  , 频率为频率为n nF FX= X= F FO × (1- 0.12915×O × (1- 0.12915×V V FADJ ) , FADJ ) , 而输出信号而输出信号周期为周期为t tX X= = t to/(1- 0.12915×o/(1- 0.12915×V V FADJ ) , FADJ ) , 其中其中,  , t to o 为为V V FADJ= 0V FADJ= 0V 时的输出信号周期。

时的输出信号周期     接在接在REF (+ 2.5V ) REF (+ 2.5V ) 和和FADJ FADJ 之间的可变电阻之间的可变电阻RF RF 可调整频率可调整频率R R F F 阻值按阻值按R R F= (F= (V V REFREFn n-  - V V FADJ )/250 (FADJ )/250 (uAuA )  ) 计算占空比调节n n改变改变DADJDADJ端的电压，能控制波形的占空比端的电压，能控制波形的占空比D D当VDADJ=0VVDADJ=0V时，时，D=50%D=50%；；VDADJ=+2.3~-2.3vVDADJ=+2.3~-2.3v时，时，D D从从15%15%变化到变化到85%85%欲获得完全对称的正弦波，需加一个校欲获得完全对称的正弦波，需加一个校准电压准电压VDADJVDADJ，允许范围是，允许范围是-100~+100mV,-100~+100mV,经校准后可使经校准后可使D D严格等于严格等于50%50%占空比的计算公式为：占空比的计算公式为：        D=D=（（50+17.4VDADJ50+17.4VDADJ））%  %  n n需要指出的是，在调节占空比时应尽量避免输出频率改变。

需要指出的是，在调节占空比时应尽量避免输出频率改变仅当仅当D=15%~85%D=15%~85%且且25uA

当选用方时的点重合当选用方波时波时, SYNC , SYNC 上升沿发生在输出方波正半周的中点上升沿发生在输出方波正半周的中点,  , 即超前输出信号即超前输出信号90°90°SYNC SYNC 的占空比固定为的占空比固定为50%50%SYNC SYNC 在在DGND DGND 和和DV + DV + 上产生的高速瞬变电流会上产生的高速瞬变电流会辐射能量至输出信号中辐射能量至输出信号中,  , 产生窄的尖脉冲集成产生窄的尖脉冲集成电路插座的电感和电容会增大这种效应电路插座的电感和电容会增大这种效应SYNC SYNC 由单独的地和电源引脚由单独的地和电源引脚(DGND (DGND 和和DV + ) DV + ) 供电如果不需和外部电路同步果不需和外部电路同步,  , 将将DV + DV + 开路以断开开路以断开SYNC SYNC 电源而抑制尖峰电源而抑制尖峰相位检测器n nMAX038 MAX038 中的相位检测器中的相位检测器可用在使其输出与外部信可用在使其输出与外部信号同步的锁相环中外部号同步的锁相环中外部信号源接到相位检测器输信号源接到相位检测器输入入(PD I) , (PD I) , 由由PDO PDO 得到相位得到相位检测输出。

检测输出PDO PDO 通常接到通常接到FADJ FADJ 引脚以及一个电阻引脚以及一个电阻RPDRPD和一个电容和一个电容CPD CPD 至地RPD RPD 控制相位检测器增益控制相位检测器增益PDO PDO 输出在输出在0uA 0uA 至至500uA 500uA 之间变化的矩形电流脉冲之间变化的矩形电流脉冲串当其与串当其与PD I PD I 相位正交相位正交( (相位差相位差90°) 90°) 时有时有50% 50% 的的占空比当相位差为占空比当相位差为180°180°时时,  , 占空比为占空比为100%; 100%; 相反相反,  , 当相位差为当相位差为0°0°时时,  , 占空比占空比为为0%0%相位检测器n n相位检测器的增益相位检测器的增益K K D D由下式表由下式表达达:  : K KD = 0.1318×D = 0.1318×R R PD , PD , 其中其中RPDRPD为相位检测器增益设置电阻为相位检测器增益设置电阻当环锁住时当环锁住时,  , 输出信号与相位检输出信号与相位检测器接近相位正交测器接近相位正交,  , 占空比为占空比为50% , PDO 50% , PDO 的平均电流为的平均电流为250uA 250uA (FADJ (FADJ 的吸入电流的吸入电流) )。

该电流由该电流由FADJ FADJ 和和RPD RPD 分离分离,  , 但总有但总有250uA 250uA 进入进入FADJ , FADJ , 其余电流则在其余电流则在RPD RPD 上上分流以产生分流以产生V FADJV FADJRPD RPD 越大越大,  , 则一定的相位差时则一定的相位差时V FADJ V FADJ 越大越大,  , 锁相环增益越大锁相环增益越大,  , 同步范围就越同步范围就越小因为PDO PDO 输出的电流给输出的电流给CPD CPD 充电充电,  , 所以所以V FADJV FADJ的变化率的变化率( (锁相锁相环带宽环带宽)  ) 和和CPDCPD成反比。