基于MAX038的程控函數信號發生器的設計

在Cf和IIN確定之后，還可以算出基頻f0，根據系統要求適當改變VFADJ，就可以實現頻率的微調。VFADJ的值可由12位雙通道D／A轉換器LTC5618提供，LPC2114通過3線串行總線對TLC5618實現數字控制，其輸出電壓范圍為基準電壓的兩倍，其輸出電壓為：

本電路中，TLC5618的基準電壓由MAX038的VREF端提供(為2.5 V)，所以，TLC5618的輸出電壓范圍為0～5 V。當TLC5618的OUTA端輸出為1.3 V(428H)～3.7V(0BD7H)時，經過一個高輸入電阻差分比例運算電路后．就可以得到-2.4V～+2.4 V的電壓，從而實現頻率的微調。

改變VDADJ的電壓可以控制波形的占空比。若用DC表示占空比，那么，當VDADJ為0 V時，Dc為50％；當VDADJ不等于0 v時，VDSDJ=(50-Dc)×0.0575。控制TLC5618的OUTB端的輸出(1.35 V(451H)～3.65 V(OBAEH))，再經過高輸入電阻差分比例運算電路后，即可得到-2.3-+2.3 V的電壓。從而實現占空比在10％～90％范圍內的變化。

2.3波形輸出與驅動電路

MAX038輸出波形的幅值為2 V(P-P)，最大輸出電流為+20 mA，輸出阻抗的典型值為0.1 Ω。可直接驅動100 Ω的負載。為了得到更大的輸出幅度和驅動能力，就需要對波形信號作進一步處理，圖3給出了一個波形輸出與驅動電路。為了濾除高頻干擾，波形信號從MAX038的OUT端輸出后，可使其通過一個50 MHz的LC低通濾波電路，并經過AD8021進行電壓放大。AD8021是解決增益與帶寬性能之間的匹配問題的一種定制補償放大器。當增益為-1時，帶寬200 MHz。增益為-10時帶寬190 MHz。本電路中，AD8021的閉環電壓增益G=(750+82.5)／82.5≈10，輸出電壓的幅度增至20 V(P-P)，有效值為7 V左右。直流分量由OP07高精度運放構成。偏移量在-5～+5 V之間。功率放大級由AD811來擔任，AD811是一個寬帶高速電流反饋型運算放大器，其小信號帶寬(G=+2時)達120 MHz，輸出電流達100 mA，短路輸出電流可達150 mA。在本電路中，AD811的電壓放大增益為1，主要起功率放大的作用。

圖3中，通過電位器RW1可以對波形的幅度進行調節。通過LPC2114控制繼電器的開通與關斷，可以對信號幅度進行0 dB、20 dB、40 dB三個檔次的衰減。為了實時測量波形的峰峰值，可使信號經過峰值檢波電路后，再經過分壓，使其電壓保持在0～3.3 V之間，然后送人LPC2114自帶的10位A／D轉換器進行測量。峰值檢波電路可由一級精密二極管電路和一級電壓跟隨器組成。這里的電壓跟隨器仍選用AD8021，當信號為正且大于二極管的閾值電壓時，可以對電容充電，以鎖存峰值，并可通過旁邊的電阻為其放電。因為放電是一個相對緩慢的過程，因此，當信號頻率很高時，電容兩端的電壓就近似于正峰值，這樣，根據波形，就可以通過編程對其進行處理，從而得到信號的峰峰值。

3軟件設計

本設計的所有程序均用C語言編寫。軟件主要包括主程序、峰值檢波子程序和顯示子程序。主程序主要完成程序初始化，比如PLC2114的初始化，輸出波形、頻率占空比的初始化等(默認為1 kHz的正弦波信號)，然后不斷的檢查是否有有效鍵按下，并根據不同的情況對其進行處理，其中頻率的調節相對比較復雜，首先要根據鍵入的鍵值來確定輸出波形的基頻，從而確定所對應的IIN和Cf，再求出微調電壓VFADJ，最后把計算的值送到DAC和CD4051。峰值檢波子程序則通過定時中斷的方式來測量波形的峰值，并送LED顯示。其主程序流程圖如圖4所示。

4結束語

通過LPC2114對MAX038進行實時程序控制可產生高頻高精度的輸出波形，而且系統運行穩定，輸出波形失真小、頻率范圍寬。通過本文所設計的程控函數信號發生器可以輸出0.1 Hz～20MHz范圍內的正弦波、方波和三角波，輸出幅度為0～20V(P-P)，電流可以達到100mA，因而是一個理想的精密信號源。