max038信號(hào)發(fā)生器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　關(guān)鍵字</b></p><p>　　第一章高頻信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　1.1電路結(jié)構(gòu)和原理 </p><p>　　1.2控制和

2、管理方框圖</p><p><b>　　3小結(jié)</b></p><p>　　第二章MAX038函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　2.1MAX038的性能特點(diǎn) </p><p>　　2.2MAX038的工作原理</p><p>　　2.2.1管腳功能 </p><p>　

3、　2.2.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理 </p><p>　　3MAX038構(gòu)成的高頻精密函數(shù)波形發(fā)生器 </p><p>　　2.3.1正弦波發(fā)生器 </p><p>　　2.3.2高頻函數(shù)發(fā)生器 </p><p><b>　　2.4小結(jié) </b></p><p>　　第三章頻率合成器MC145151

4、</p><p><b>　　3.1頻率合成器 </b></p><p>　　3.1.1頻率和成器的原理 </p><p>　　3.1.2鎖相合成器 </p><p>　　3.1.3鎖相環(huán)的基本原理 </p><p>　　3.1.4環(huán)路濾波器 </p><p><b

5、>　　3.2小結(jié) </b></p><p>　　第四章MAX7541及跟隨器 </p><p><b>　　4.1概述 </b></p><p>　　4.2引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu) </p><p>　　4.3MAX7541的輸入與輸出 </p><p><b>　　4.4

6、跟隨器 </b></p><p><b>　　第五章 頻率計(jì) </b></p><p><b>　　5.1頻率計(jì)定義 </b></p><p><b>　　5.2系統(tǒng)組成 </b></p><p>　　5.2.1方框圖和工作原理 </p><p

7、>　　5.2.2處理方法 </p><p>　　5.3 1611功能介紹 </p><p><b>　　5.4小結(jié) </b></p><p>　　第六章直流穩(wěn)壓電源 </p><p><b>　　6.1概述 </b></p><p><b>　　6.2電路圖

8、 </b></p><p>　　第七章放大電路和衰減電路 </p><p>　　7.1MAX442的管腳 </p><p><b>　　7.2放大電路 </b></p><p><b>　　7.3衰減電路 </b></p><p><b>　　7.4

9、小結(jié) </b></p><p><b>　　總結(jié) </b></p><p><b>　　附圖</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　信號(hào)發(fā)生器是電子實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)備之一，目前各類(lèi)學(xué)校廣泛使用的是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，雖然功能齊全、性能指標(biāo)較高

10、，但是價(jià)格較貴，且許多功能用不上。本文介紹一種由單片集成電路MAX038設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，該儀器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖然功能及性能指標(biāo)趕不上標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，但滿足一般的實(shí)驗(yàn)要求是不成問(wèn)題的。</p><p>　　函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生多種波形的裝置.MAX038是美國(guó)馬克希姆(MAXIN)公司新研制的單片高頻精密函數(shù)波形發(fā)生器與ICL8038想比,它具有高頻特性好,頻率范圍很寬,頻率與占空比能單獨(dú)調(diào)節(jié),功能全,調(diào)節(jié)方

11、式更加靈活等優(yōu)點(diǎn).可廣泛用于高頻精密函數(shù)波形發(fā)生器,頻率市制器,脈寬調(diào)制器,.鎖相環(huán),.頻率合成器,調(diào)頻發(fā)生器等領(lǐng)域. 其成本低、體積小、便于攜帶等特點(diǎn)，亦可作為電子產(chǎn)品維修人員的重要隨身設(shè)備之一。</p><p>　　第一章MAX038的高頻信號(hào)發(fā)生器</p><p><b>　　一.概述</b></p><p>　　信號(hào)發(fā)生器是電子實(shí)

12、驗(yàn)室的基本設(shè)備之一，目前各類(lèi)學(xué)校廣泛使用的是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，雖然功能齊全、性能指標(biāo)較高，但是價(jià)格較貴，且許多功能用不上。本文介紹一種由單片集成電路MAX038設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，該儀器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖然功能及性能指標(biāo)趕不上標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，但滿足一般的實(shí)驗(yàn)要求是不成問(wèn)題的。</p><p>　　MAX038較早期的函數(shù)發(fā)生器專(zhuān)用集成電路ICL8038在整體性能上有了很大的提高，外圍電路也更加簡(jiǎn)潔。主要指標(biāo)：頻率范圍0.

13、3Hz　10MHz；總波形失真率小于1%。</p><p><b>　　1電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用功能很強(qiáng)的大規(guī)模數(shù)字頻率合成器MC145151和多波形寬頻率范圍信號(hào)發(fā)生器MAX038 等新器件產(chǎn)生波形和頻率，控制與管理電路部分使用單片機(jī)80C31和27128、8155、8279和MAX7541等外圍芯片以及鍵盤(pán)顯示電路。圖4和圖5所示分別為

14、頻率與波形產(chǎn)生電路和控制管理電路的簡(jiǎn)化功能框圖。</p><p>　　圖1.1 一種數(shù)字頻率合成器波形產(chǎn)生部分的功能框圖</p><p>　　圖1.1.a是一種數(shù)字頻率合成的波形產(chǎn)生器。MAX038是一個(gè)精密高頻波形產(chǎn)生器。它能產(chǎn)生頻率高達(dá)20MHz的正弦波、三角波、方波等脈沖信號(hào)，其壓控振蕩器的頻率分粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩層控制。在本電路中，用于粗調(diào)的控制電壓（電流）由一個(gè)12位的DAC產(chǎn)生，使輸

15、出頻率近似等于N倍基準(zhǔn)頻率。而細(xì)調(diào)電壓則由數(shù)字鎖相電路MC145151和環(huán)路濾波器MAX427產(chǎn)生，由鎖相反饋環(huán)將頻率fo = Nfr鎖定。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是頻率合成器工作更可靠，鎖定更迅速。另外MAX038還包括占空比調(diào)整電路、波形同步電路、相位檢測(cè)電路、波形切換開(kāi)關(guān)和電壓基準(zhǔn)源等電路，所需外部元件極少，使用很方便。</p><p>　　2.2控制和管理方框圖</p><p>　　控制和管

16、理電路由80C31單片機(jī)及外圍電路組成。其主要功能是：對(duì)鍵盤(pán)輸入的波形和頻率選擇等數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，計(jì)算出相應(yīng)的控制參數(shù)，控制頻率合成器輸出正確的信號(hào)，并將其頻率和波形參數(shù)用LED顯示出來(lái)。電路中的27128 EPROM 用于儲(chǔ)存程序，8279和一些附屬電路用于對(duì)鍵盤(pán)和顯示電路的管理，可編程I/O接口電路8155提供14路接口對(duì)MC145151進(jìn)行控制。另外還利用8155的可編程計(jì)數(shù)器和MC145151的÷R計(jì)數(shù)器，兩次對(duì)晶體振蕩

17、器產(chǎn)生的4096kHz振蕩信號(hào)分頻，這樣可以更靈活地提供基準(zhǔn)頻率。在本設(shè)計(jì)中，對(duì)應(yīng)高頻檔和低頻檔8155的計(jì)數(shù)器分別設(shè)置為4和400次分頻，÷R計(jì)數(shù)器均設(shè)置為1024次分頻，由此獲得1kHz和10Hz基準(zhǔn)頻率。</p><p>　　圖為控制和管理方框圖</p><p><b>　　2.3特點(diǎn)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是

18、全面采用數(shù)字電路方案，因而工作穩(wěn)定可靠。利用單片機(jī)控制管理，使頻率設(shè)置和占空比調(diào)整等操作可用鍵盤(pán)輸入，十分方便。數(shù)字頻率合成技術(shù)使輸出頻率準(zhǔn)確和穩(wěn)定，頻率分辨率為基準(zhǔn)頻率10Hz或1kHz；由于晶體振蕩器具有很性，鎖相環(huán)具有很好的短期時(shí)間穩(wěn)定性，兩者好的長(zhǎng)期時(shí)間穩(wěn)定相結(jié)合可在設(shè)計(jì)要求的頻率范圍100Hz～16383kHz內(nèi)獲得近似于晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度，這是本方案最重要的特點(diǎn)。另外，電路產(chǎn)生的信號(hào)波形很好，其中正弦信號(hào)的失真度僅為0.

19、75％。對(duì)于小型通用信號(hào)產(chǎn)生器而言，這是一個(gè)比較理想的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　第二章ＭＡＸ０３８函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　MAX038是美國(guó)馬克希姆(MAXIN)公司新研制的單片高頻精密函數(shù)波形發(fā)生器與ICL8038想比,它具有高頻特性好,頻率范圍很寬,頻率與占空比能單獨(dú)調(diào)節(jié),功能全,調(diào)節(jié)方式更加靈活等優(yōu)點(diǎn).可廣泛用于高頻精密函數(shù)波形發(fā)生器,頻率市制器,脈寬調(diào)制器,.鎖相

20、環(huán),.頻率合成器,調(diào)頻發(fā)生器等領(lǐng)域.</p><p>　　1MAX038的性能特點(diǎn)● 能產(chǎn)生精確的高頻正弦波，矩形波，三角波和鋸齒波。輸出既能人式設(shè)定，又可由微機(jī)控制?！?#160;頻率范圍為0.1Hz　20MHz（最高可達(dá)40 MHz），單波段掃頻范圍fmax╱fmin>350?！?#160;獨(dú)立的工作頻率和脈沖占空比調(diào)節(jié)功能，占空比調(diào)節(jié)范圍15%　85%?！?#160;低阻抗

21、定壓輸出，輸出電阻典型值0.1　，輸出電壓2VP-P，具有輸出過(guò)載/短路保護(hù)?！?#160;較低的溫度頻率漂移率，典型值200ppm/℃?！?#160;輸出正弦波失真度：0.75%。● 內(nèi)部功能齊全，外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便。</p><p>　　２.２ＭＡＸ０３８的工作原理</p><p><b>　?。?２.１管腳功能</b></p>

22、<p>　　圖為MAX038的管腳圖</p><p>　　MAX038為20腳標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式或小型扁平封裝，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1。引腳功能說(shuō)明如下：1．基準(zhǔn)電源輸出；2、6、9、11、18．接地；3．波形選擇輸入，兼容TTL/COMS電平；4．波形選擇輸入，兼容TTL/COMS電平；5．外接振蕩電容器COSC；7．脈沖波占空比調(diào)節(jié)輸入；8．振蕩頻率調(diào)節(jié)(電壓輸入)；10．振蕩頻率參考電流輸入；12．相位檢

23、測(cè)器輸出，如果不使用相位檢測(cè)器則接地；13．相位檢測(cè)器同步信號(hào)輸入，如果不用相位檢測(cè)器則接地；14．同步脈沖輸出，兼容TTL/COMS電平；15．?dāng)?shù)字電路部分接地；16．?dāng)?shù)字電路+5V電源輸入端，如果不用外同步則懸空；17．電源+5V輸入端；19．信號(hào)輸出端；20．電源-5V輸入端。</p><p><b>　　表1 波形設(shè)定</b></p><p>　　2.2.2

24、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　MAX038主振蕩器為三角波振蕩器，可同時(shí)輸出三角波及兩相脈沖波，振蕩頻率由調(diào)頻輸入電壓VFADJ、參考電流IIN及外接振蕩電容器COSC的容量共同決定，脈沖波占空比可由VDADJ調(diào)節(jié)。正弦波變換電路將三角波變?yōu)檎也ǎ瑑上嗝}沖經(jīng)比較器變成方波。輸出波形由波形選擇輸入端A0 、A1的狀態(tài)確定：A1=1、A0=?資筆?出正弦波；A1=0、A0=0時(shí)輸出方波（脈沖波）

25、；A1=0、A0=1時(shí)輸出三角波（鋸齒波）。另外，如果將13腳輸入的外同步信號(hào)經(jīng)內(nèi)部相位檢測(cè)器與振蕩頻率進(jìn)行相位比較，相差信號(hào)從12腳輸出再反饋到8腳可構(gòu)成鎖相環(huán)，實(shí)現(xiàn)外同步。MAX038的主要特性參數(shù)列于下表。</p><p>　　MAX038的主要特性參數(shù)</p><p>　　１、振蕩器和電流發(fā)生器</p><p>　　在COSC與COM端之間接上振蕩電容ＣF之

26、后，利用恒定電流IIN向ＣF充電和放電，即可形成振蕩。振蕩器輸出一個(gè)三角波和兩個(gè)矩形波形。IIN是VREF端灌入IIN端的電流，它受FADJ或DADJ端電位控制。振蕩頻率的計(jì)算公式為</p><p>　　f＝IIN/CF （1）</p><p>　　IIN在10-400μA時(shí)，MAX038性能最佳，因MAX038輸出信號(hào)頻率范圍在O.1HZ－2OM

27、HZ內(nèi)，因此CF的選擇范圍可在20pF－100uF之間。</p><p>　?。?、2.50V基準(zhǔn)電壓源</p><p>　　2.50Ｖ基準(zhǔn)電壓源有三個(gè)作用：（1）向振蕩頻率控制器提供IIN；（2）給FADJ端提供電壓，以調(diào)節(jié)占空比。采用內(nèi)基準(zhǔn)時(shí)在ＶREF與IIN端之間接電阻RIN（宜選取12.5KΩ－500ＫΩ，將IIN控制在10~400μA之間）。則式1變?yōu)?lt;/p><

28、;p>　　f=VREF/(RIN×CF) </p><p>　　若采用外部基準(zhǔn)電壓，應(yīng)將外部電壓源VIN與限流電阻RIN相串聯(lián)，接至IIN端。并且用VIN代替式（２）中VREF。改變VIN能大幅度調(diào)節(jié)振蕩器３頻率調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　3、頻率調(diào)節(jié)&

29、lt;/b></p><p>　　改變FADJ端電位。能對(duì)頻率進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。例如VREF＝0V時(shí)，標(biāo)稱(chēng)輸出頻率為f‘。當(dāng)VREF以-2.4V變化到2.4V時(shí)，輸入頻率f‘＝0.3-1.7f。輸出頻率計(jì)算機(jī)公式為</p><p>　　f=(1-0.2915VREF)f （3）</p><p>　　若手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率時(shí)，可在VREF-

30、FADJ端之間接一只可變電位器RF。因FADJ端以-250μA的恒定電流流入V-端，所以其阻值應(yīng)由下式確定</p><p>　　RF= (VREF-VFADJ)/ 250×10-6（4）</p><p>　　當(dāng)不作頻率調(diào)節(jié)時(shí)，可在FADJ端接12KΩ電阻接地，達(dá)到禁用的目的，而此時(shí)頻率只能由RIN粗調(diào)。</p><p><b>　　4、占空比的

31、調(diào)節(jié)</b></p><p>　　改變DADJ端電位即可控制波形的占空比。當(dāng)VDADJ＝0V時(shí)，D＝50％，VDADJ在±2.3之間變化，就可將占空比控制10％在90％之間，即占空比的變化率為-17.4％／V。占空比的計(jì)算公式為</p><p>　　D=（50＋17.4VDADJ）％ （5）</p><p>　?。?）手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，需在

32、VREF到DADJ端之間接可調(diào)電阻RD。因DADJ端有-250μA的電流流入Ｖ－端，所以RD的確定由下式確定</p><p>　　RD= (VREF-VDADJ )/ 250×10-6 （6）</p><p>　　在調(diào)節(jié)占空比時(shí)應(yīng)盡量避免輸出頻率發(fā)生變化，因?yàn)閮H當(dāng)D＝15％－85％且IIN＝25－250μＡ?xí)r，對(duì)f的影響最小。</p><p>　　

33、5、正弦波變換器及波形選擇開(kāi)關(guān)</p><p>　　振蕩器輸出的三角波經(jīng)正弦波變換器變換成等幅，低失真的正弦波。波形選擇開(kāi)關(guān)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波、三角波及矩形波的相互切換，而波形選擇開(kāi)關(guān)是由波形設(shè)定端的高、低邏輯電平來(lái)控制，見(jiàn)表1。三角波還經(jīng)比較器2從SYNC端輸出，可作外部振蕩器的同步信號(hào)。</p><p><b>　　6、輸出級(jí)</b></p><

34、p>　　圖為MAX038的管腳圖能輸出幅度為2Ｖ的各種波形，對(duì)GND而言則是－1到1V。輸出阻抗小于0.1Ω，可向50pF的容性負(fù)載提供±20mＡ的電流。當(dāng)負(fù)載電容CL＞50pF，OUT端可通過(guò)50Ω電阻或緩沖器接負(fù)載。</p><p>　　圖２.２.２為ＭＡＸ０３８的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?３MAX038構(gòu)成的高頻精密波形發(fā)生器</p><p

35、><b>　　1、正弦波發(fā)生器</b></p><p>　　如圖6所示，C1、C2為±5V電源的退耦電容，均采用1μF的陶瓷電容。C4是振蕩電容，C3用來(lái)濾除V端的噪聲電壓，RP為頻率調(diào)節(jié)電位器。由表⑴可知，將AI置于高電平，就可在OUT端輸出正弦波，圖a所示電路，OUT端就經(jīng)R2輸出占空比為50%、幅度為2V的正弦波</p><p>　　(a)為由M

36、AX038組成的正弦波發(fā)生器</p><p><b>　　2、高頻函數(shù)發(fā)生器</b></p><p>　　如圖b所市，S為雙刀三擲開(kāi)關(guān)，R1、R2采用金屬膜電阻，RP2、RP3選用精密多圈電位器。RP1為頻率粗調(diào)電位器，RP2為頻率微調(diào)電位器，RP3是占空比調(diào)節(jié)電位器。通過(guò)開(kāi)關(guān)S的控制，就可在OUT端實(shí)現(xiàn)輸出正弦波、三角波、矩形波的切換.</p><

37、;p><b>　　2.4小結(jié)</b></p><p>　　MAX038還可以構(gòu)成的鎖相環(huán)電路。鎖相環(huán)是一種可以實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的自動(dòng)控制電路等應(yīng)用中。它的頻率范圍大，失真小。是信號(hào)發(fā)生器的主要構(gòu)成的器件。</p><p>　　第三章 頻率合成器ＭＣ１４５１５１和跟隨器</p><p>　　在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率可方便調(diào)節(jié)

38、的信號(hào)源。尤其是隨著通信事業(yè)的發(fā)展，頻道的分布日趨密集，要求有高精度、高穩(wěn)定度的通信頻率。用常規(guī)的信號(hào)發(fā)生器無(wú)法滿足要求。為解決這個(gè)難題，人們提出頻率合成器的方案。</p><p><b>　　3.1頻率和成器</b></p><p>　　3.1.1頻率合成器的原理</p><p>　　頻率合成是指對(duì)一個(gè)高精度高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率，經(jīng)過(guò)一系列

39、算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生有相同穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率的技術(shù)。雖然只要求對(duì)頻率進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，但是由于需要大量有源和無(wú)源器件，使頻率合成系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，這項(xiàng)技術(shù)一直發(fā)展緩慢。直至電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，微處理器和大規(guī)模集成電路大量使用，頻率合成技術(shù)才有迅速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　3.1.2鎖相頻率合成器</p><p>　　頻率合成器有多種方法實(shí)現(xiàn)，其中利用鎖相環(huán)的相位鎖定特性，

40、獲得與基準(zhǔn)頻率成一定倍數(shù)的新頻率的電路，稱(chēng)為鎖相頻率合成器。由于鎖相環(huán)具有良好的窄帶濾波特性，輸出的波形純凈，并且在環(huán)路鎖定后輸出頻率的溫度穩(wěn)定度和時(shí)間穩(wěn)定度與基準(zhǔn)頻率相同。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為當(dāng)前最主要的頻率合成器，尤其是把大規(guī)模數(shù)字鎖相集成電路和微處理器結(jié)合起來(lái)，使頻率合成器實(shí)現(xiàn)更方便，性能更好。</p><p>　　鎖相頻率合成器的原理框圖如圖1所示。其基準(zhǔn)頻率通常由相對(duì)頻穩(wěn)度為10-6的晶體振蕩器產(chǎn)生，經(jīng)M倍

41、分頻后提供適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)頻率。虛線框中的電路是頻率合成器的核心部分--鎖相環(huán)，它由鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器等組成。系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率為fo = (N/ M) fi。改變分頻比N或M，可方便地獲得大量離散頻率的輸出信號(hào)。</p><p>　　圖３.１.２鎖相頻率合成器原理框圖</p><p>　　3.1.3縮相環(huán)的基本原理</p><p>　　鎖相環(huán)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)相位自

42、動(dòng)鎖定的控制系統(tǒng)，可分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)，它們都包括三個(gè)基本的組成部分：鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）。它們可和÷N電路構(gòu)成一個(gè)閉合的相位反饋控制電路，這里以模擬鎖相環(huán)例，簡(jiǎn)要介紹其工作原理。</p><p>　　鑒相器是一個(gè)相位比較電路，其核心是一個(gè)乘法器，它把輸入信號(hào)ui(t)與輸出信號(hào)uo(t)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生與兩信號(hào)的相位差對(duì)應(yīng)的誤差電壓ud(t)，實(shí)現(xiàn)相位－

43、電壓的轉(zhuǎn)換。為了分析方便，設(shè)壓控振蕩器的自由振蕩角頻率ωo’為參考頻率，則輸入信號(hào)角頻率ωi和壓控振蕩器的實(shí)際振蕩頻率ωo可分別表示為： </p><p>　　式中θi(t)、θo(t)分別是輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的瞬時(shí)相位。設(shè)輸入信號(hào)ui(t) = Uicos[ ωo＇t +θi(t)]，輸出信號(hào)uo(t) = Uocos[ ωo＇t +θo(t) +Φo]，其中Φo為輸出信號(hào)的初始相位，為分析

44、方便設(shè)Φo = 90°。將ui(t)和uo(t)相乘并濾掉高頻分量后，誤差電壓與相位差的關(guān)系可表示為：</p><p>　　式中Kd為鑒相器的鑒相靈敏度，由鑒相器的增益和輸入輸出信號(hào)的幅度決定Kd = KmUiUo/ 2，θe(t)= θi(t) –θo(t)為輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的瞬時(shí)相位差。   由于鑒相特性呈正弦函數(shù),在±90°之間θe(t)為單

45、值對(duì)應(yīng)關(guān)系。而實(shí)際上要求θe(t)的范圍小于±30°，這時(shí)，sinθe(t)≈θe(t)，則鑒相特性近似為線性函數(shù)：</p><p>　　ud(t) = Kdθe(t)</p><p>　　圖３.１.３模擬乘法器作為鑒相器</p><p>　　3.1.4環(huán)路濾波器</p><p>　　由MAX427構(gòu)成的環(huán)路濾波器是一個(gè)低

46、通濾波器，其作用是濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲，通常采用有源比例積分濾波器。在運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益很高時(shí)，這種濾波器的性能是非常理想的。</p><p>　　圖３.１.４環(huán)路濾波器</p><p><b>　?。?2總結(jié)</b></p><p>　　MC145151是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS邏輯數(shù)字電路，包括的主要部件為數(shù)字鑒相器、鎖定檢測(cè)器、14位&#

47、247;N計(jì)數(shù)器等，它們可完成頻率合成的基本功能。此外，芯片還有晶體振蕩器和14位基準(zhǔn)分頻器（÷R計(jì)數(shù)器）電路，由一個(gè)3位譯碼器從八種分頻比中選擇出恰當(dāng)?shù)闹? 產(chǎn)生鎖相環(huán)的基準(zhǔn)頻率，即 fr = fi / R 。鑒相器輸出的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)由MAX427構(gòu)成的低通濾波器后，對(duì)MAX038的壓控振蕩器進(jìn)行鎖定。</p><p>　　第四章 ＭＡＸ７５４１及跟隨器</p><p>　　美

48、國(guó)美信公司生產(chǎn)的MX7541系列器件是一種12位并行高速D/A轉(zhuǎn)換器,此芯片可方便地應(yīng)用于精密儀器的輸出控制系統(tǒng)中.文中介紹了該芯片的基本參數(shù)和主要特性.</p><p>　　關(guān)鍵詞:D/A MX7541</p><p><b>　?。?１概述</b></p><p>　　MAX7541是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的高速高精密12位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器芯

49、片,由于MX7541轉(zhuǎn)換器件的功耗特別低,而且其線性失真可低達(dá)0.012%,因此該D/A轉(zhuǎn)換器芯片特別適合于精密度模擬數(shù)據(jù)的獲得和控制.此外,由于MX7541器件內(nèi)部的帶有激光制作的精密晶片電阻和溫度補(bǔ)償電路以及NMOS開(kāi)關(guān)因而可充分保證MX7541的所有輸入均與CMOS和TTL電平兼容.</p><p>　　４.２引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）VREF DAC轉(zhuǎn)換

50、器的電壓在±25V之間.</p><p>　?。?）RFB反饋電阻接入端,在雙極模式時(shí)與外置運(yùn)算放大器相連.</p><p>　　（3）OUT1 OUT2電流輸出,I1+I2為常數(shù).</p><p>　?。?）BIT1～BIT12數(shù)字量輸出BIT1為最高位</p><p>　?。?）VDD電壓輸入范圍在+1.7-+5v</p

51、><p><b>　?。?）GND數(shù)字地</b></p><p>　?。?３ＭＡＸ７５４１的輸入與輸出</p><p>　　MX7541有兩種輸出方式，即單極性輸出和雙極性輸出兩種方式 </p><p><b>　　圖為單極性輸出</b></p><p><b>　　

52、圖為雙極性輸出</b></p><p><b>　　4.4跟隨器</b></p><p>　　有MAX427組成的信號(hào)跟隨器，其輸入阻抗高，輸出阻抗小，大大提高了電路的穩(wěn)定。</p><p><b>　　第五章 頻率計(jì)</b></p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)是以89c2051為核心的

53、單片機(jī)設(shè)計(jì)，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用單片機(jī)的數(shù)字運(yùn)算和控制功能實(shí)現(xiàn)了量程的自動(dòng)切換，滿足了時(shí)間要求和精度要求。</p><p>　　關(guān)鍵字: 89C2051,頻率計(jì),分頻,</p><p><b>　　5.1頻率計(jì)定義</b></p><p>　　頻率計(jì)為一秒時(shí)間內(nèi)信號(hào)變化的次數(shù)。數(shù)字頻率計(jì)就是在一秒標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)測(cè)出信號(hào)變化的次數(shù)，然后以數(shù)字的形式顯示

54、出來(lái)。</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　5.2.1方框圖和工作原理</p><p>　　頻率計(jì)是以89c2051 、信號(hào)預(yù)處理電路、串行通信電路、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路和系統(tǒng)軟件所組成,其中信號(hào)預(yù)處理電路包含待測(cè)信號(hào)預(yù)處理（低頻濾波、高頻補(bǔ)償、高壓衰減）、放大、波形變換、波形整形和分頻電路。系統(tǒng)硬件框圖如圖1

55、 所示。信號(hào)預(yù)處理電路中的放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大,降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求;波形變換和波形電路實(shí)現(xiàn)把正弦波樣的正負(fù)交替的信號(hào)波形變換成可被單片機(jī)接受的TTL/ CMOS兼容信號(hào); 分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)的頻率測(cè)量范圍。</p><p>　　系統(tǒng)軟件包括測(cè)量初始化模塊、顯示模塊、信號(hào)頻率測(cè)量模塊、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊。</p><p>　　圖1 　系統(tǒng)硬件框圖</p><

56、p><b>　　5.2.2處理方法</b></p><p>　　本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以AT89C2051單片機(jī)為核心，利用它內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量。單片機(jī)AT89C2051內(nèi)部具有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出中斷要求的功能。在構(gòu)成為定時(shí)器時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期加1（使用12MHz的時(shí)鐘時(shí)，每1us加1），這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可

57、以用來(lái)測(cè)量時(shí)間間隔。在構(gòu)成為計(jì)數(shù)器時(shí)，在相應(yīng)的外部引腳發(fā)生從1到0的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加1，這樣在計(jì)數(shù)閘門(mén)的控制下可以用來(lái)測(cè)量待測(cè)信號(hào)的頻率。外部輸入每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次，這樣檢測(cè)一次從1到0的跳變至少需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），所以最大計(jì)數(shù)速率為時(shí)鐘頻率的1/24（使用12MHz的時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為500kHz）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由響應(yīng)的運(yùn)行控制位TR控制，當(dāng)TR置1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)TR清0，停止計(jì)數(shù)。</p

58、><p>　　為提高頻率穩(wěn)定度，本電路采用24M溫度補(bǔ)償晶振，其最大計(jì)數(shù)為1M，本頻率計(jì)測(cè)頻范圍為1Hz到10M,以500kHz為分界，待測(cè)信號(hào)經(jīng)放大、變換、整形后，一路直接送AT89C2051的P3.5口，一路經(jīng)128：1（562為64：1，又經(jīng)74HC74二分頻）的分頻電路后，送P3.4口,測(cè)頻時(shí)，首先T0為計(jì)數(shù)器，T1為定時(shí)器，控制閘門(mén)時(shí)間為1秒，1S后，將寄存器數(shù)值128倍運(yùn)算后，判斷值大于500k時(shí)，經(jīng)變換

59、處理后送顯示，小于500k時(shí)，變T0為定時(shí)，T1為計(jì)數(shù)，如此處理，即能提高測(cè)量范圍，又提高了測(cè)量精度，且巧妙的實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換，閘門(mén)時(shí)間1S采用硬件及軟件結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)值用三字節(jié)存放，經(jīng)十六進(jìn)制到BCD碼的變換后送顯示。</p><p>　　5.3 1161功能介紹</p><p>　　1161芯片內(nèi)部包含一個(gè)1.6s的看門(mén)狗電路，當(dāng)一個(gè)軟件或硬件的誤操作引起系統(tǒng)的暫停時(shí)，1.6s的

60、看門(mén)狗芯片可將系統(tǒng)恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)。74HC164與74LS145是譯碼器，單片機(jī)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到74HC164的A、B輸入端口經(jīng)過(guò)譯碼，從Q0~Q7端輸出，分別為數(shù)碼管提供電平，當(dāng)數(shù)碼管管腳為高電平它所對(duì)應(yīng)的顯示段，將會(huì)顯示。單片機(jī)經(jīng)內(nèi)部程序輸出另一組數(shù)據(jù)傳送到74LS145的輸入端，經(jīng)譯碼，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從輸出端輸出，傳送給數(shù)碼管的COM端，當(dāng)傳送給數(shù)碼管的數(shù)據(jù)為0時(shí)，數(shù)碼管將不會(huì)顯示，當(dāng)為1時(shí)，數(shù)碼管將根據(jù)74HC164提

61、供的高低電平顯示數(shù)據(jù)。此時(shí)，二極管D1將被點(diǎn)亮，當(dāng)譯碼器74HC164產(chǎn)生溢出后，D1滅，D2被點(diǎn)亮。</p><p>　　1161為基于微控器的系統(tǒng)提高了完整的存儲(chǔ)和監(jiān)控方案，運(yùn)用低功耗CMOSE技術(shù)，在片內(nèi)集成了帶硬件存儲(chǔ)寫(xiě)保護(hù)的串行EEPROM（16K），節(jié)能型系統(tǒng)電源監(jiān)控電路和一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)電路。當(dāng)一個(gè)軟件或硬件的誤操作，一起系統(tǒng)的暫停和掛起時(shí)，1.6秒的看門(mén)狗電路可將系統(tǒng)恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)，1161的定時(shí)監(jiān)

62、控SDA線，這樣不需要增加PC板的跟蹤功能。第2腳輸出高電平的復(fù)位信號(hào)，第7腳輸出低電平的復(fù)位信號(hào)。</p><p>　　WP 寫(xiě)保護(hù)E2PRON 就實(shí)現(xiàn)寫(xiě)保護(hù) 只讀 將該管腳接地或懸空 可以對(duì)器件進(jìn)行讀寫(xiě)操作串行時(shí)鐘 串行輸入輸出資料時(shí) 該腳用于輸入時(shí)鐘。</p><p>　　SCL：串行時(shí)鐘，串行輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)，該腳用于時(shí)鐘。</p><p>　　REST：復(fù)位

63、I/O口。該腳為開(kāi)漏輸出腳。可用作復(fù)位觸發(fā)輸入。</p><p>　　SDA：串行數(shù)據(jù)地址，用于所以數(shù)據(jù)得發(fā)送和接受。SDA還可以作為看門(mén)狗定時(shí)器控制器。VCC：電源</p><p><b>　　GND：接地</b></p><p><b>　　NC：空腳</b></p><p><b>

64、　　5.4小結(jié)</b></p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)的精度高，具有自動(dòng)檢測(cè)功能，是頻率顯示的最近儀器，這里用力組成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的顯示部分大大提高了信號(hào)發(fā)生器的精確度。</p><p><b>　　第六章直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　隨著半導(dǎo)休工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡(jiǎn)單

65、，使用方便，工作可靠和通用性等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種電子設(shè)備中就用十普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類(lèi)很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對(duì)直流電源的要求來(lái)進(jìn)行選擇。對(duì)于大多數(shù)的電子儀器，設(shè)備和電子電路來(lái)說(shuō)，通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類(lèi)型的器件中，又以三端工穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　W7800，W7900系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。W7800系列三端式

66、穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V，6V，9V，12V，15V，18V，24V七檔次，輸出電流最大可達(dá)1.5A。同類(lèi)型 78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A。78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1A。若要求負(fù)極性輸出電壓，則可選用W7900系列穩(wěn)壓器。</p><p>　　我們這里選用的是如果所示正，負(fù)極雙電壓輸出電路，U01為+5V，U02為-5V，所以我們先用的是W7805和W7905系列三端穩(wěn)壓器。這時(shí)我的UI為

67、單電壓的兩倍。</p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　第七章 放大電路和衰減電路</p><p>　　外圍放大電路是由MAX422構(gòu)成的，MAX442是一個(gè)高速雙通道，140MHz（帶寬）視頻放大的放大器，如圖所示。它經(jīng)過(guò)MAX038輸出幅度為2V的波形后再經(jīng)MAX442放大后輸出。</p><

68、;p>　　7.1 MAX422的管腳</p><p>　　MAX442，1、3腳分別為兩個(gè)同相輸入端，是由8腳的電平來(lái)決定，5腳為反相輸入端，2腳接地，4腳、7腳分別接正電源和負(fù)電源。</p><p>　　MAX422的管腳圖</p><p><b>　　7.2放大電路</b></p><p>　　在輸出端需要將電

69、路的輸出阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，所以在信號(hào)被放大之后需將電路設(shè)計(jì)成可以衰減的電路，如圖所示，上接MAX442輸出端，這樣就可以得到一些幅度比較小得信號(hào)源，通過(guò)調(diào)節(jié)10K的電位器就可調(diào)節(jié)輸出幅度。一般不會(huì)將幅度調(diào)至0，所以在10K電位器下接一個(gè)51的電阻。</p><p><b>　　7.3衰減電路</b></p><p>　　圖所示電路，輸出阻抗始終為（240+60.4）/

70、/60.4=（2.49K+51）//51=50Ω。將開(kāi)關(guān)1打在左邊，開(kāi)關(guān)2打在左邊，輸出信號(hào)將不會(huì)被衰減；當(dāng)開(kāi)關(guān)1打在右邊時(shí)，衰減倍數(shù)為（240+60.4）/60.4≈5倍；將開(kāi)關(guān)2打在右邊，衰減倍數(shù)為（2.49K+51）/51≈50倍。同時(shí)將開(kāi)關(guān)1、2打在右邊時(shí)，衰減倍數(shù)為5*50=250倍。</p><p>　　NPN和PNP型三極管組成功率放大器，二極管4148是為了防止交越失真。</p>&

71、lt;p>　　PNP和NPN型三極管的選型很重要，帶寬必須大于輸入信號(hào)的帶寬，帶寬越寬，性能越好。放大管的功率也要求符合電路要求，因電路要求輸出頻率為10MHz的信號(hào)，因此，我們選型號(hào)為BD329型NPN、BD329型PNP三極管，帶寬為100M，功率為15W，這樣便符合電路要求。通常會(huì)在功率管上加散熱片，以免燒壞功率管。</p><p>　　衰減電路是為了能更好的控制輸出信號(hào)，將輸出信號(hào)控制在幾毫伏到十幾

72、伏之間，更有效的選擇信號(hào)。</p><p><b>　　圖為衰減電路</b></p><p><b>　　7.4小結(jié)</b></p><p>　　MAX422所構(gòu)成的放大電路能讓MAX038的輸出幅度變大，衰減電路是為了能更好的控制輸出信號(hào)，將輸出信號(hào)控制在幾毫伏到十幾伏之間，更有效的選擇信號(hào)。</p>&l

73、t;p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的搜集和整理，用MAX038構(gòu)成的高頻函數(shù)信號(hào)基本已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。這個(gè)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)就是采用數(shù)字頻率合成器，大部分使用數(shù)字電路，這樣使輸出信號(hào)更穩(wěn)定，使輸出信號(hào)頻率穩(wěn)定度和晶體振蕩器的相當(dāng)。本設(shè)計(jì)要求使用單片機(jī)進(jìn)行控制，用鍵盤(pán)設(shè)置波形和頻率，并用LED顯示。輸出信號(hào)的頻率分成兩檔：高檔頻率為25Khz~16383