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0引言 在現代電子測量技術的研究及應用領域,常常需要高精度且頻率可調的信號源,信號源產生電路可以由RC震蕩電路、LC震蕩電路以及由555定時器構成的震蕩電路制成,更多的則是用專門的函數信號發生器IC產生,如ICL8038、BA205、XR22072209等,但它們的功能較少,精度不高,頻率上限只有300kHz,無法產生更高頻率的信號,另外調節方式也不夠靈活,頻率和占空比不能獨立調節,二者互相影響。也有采用專門DDS芯片的信號發生器,但電路結構復雜,成本較高。而專門針對極低頻率的信號源其設計頻率范圍又較窄,應用范圍小。為此,本文研究并設計出了一種基于單片機C8051F130和MAX038的信號源發生器,能在15MHz內產生三角波、正弦波、方波,精度高、失真度小、能有效彌補上述設計的不足,滿足大部分測試對信號源的要求。 1信號源發生器的總體設計 該信號源發生器主要以單片機C8051F130為控制核心,通過對Maxim公司波形發生器芯片MAX038及其外部電路控制實現其不同幅度和頻率,不同類型信號的輸出,其中C8051F130是SiliconLaboratories公司推出的一種具有8051內核及指令集完全兼容的集成混合信號片上系統,執行指令最快速度可達100MIPS,內部具有8448(8K+256)字節片內RAM和128K字節的flash存儲器,擁有多達64個輸入輸出口,可以完全滿足本設計的控制需求,MAX038是1個只需要少量外部元件便能產生準確正弦波、三角波和方波的波形產生器,輸出頻率和占空比可以通過外圍電路的電流、電壓和電阻進行調節。整個信號源發生器由頻率控制部分、波形選擇部分、占空比調節部分、鍵盤輸入控制部分、信號狀態顯示部分、電源部分等構成,電路框圖如圖1所示。圖1信號源發生器 2信號源發生器各部分硬件電路設計 2.1波形選擇部分 直接使用C8051F130上IO口P0.0、P0.1連接MAX038上A0和A1管腳,對輸入進行設置即能產生正弦波、方波和三角波,管腳電平和波形之間的關系如表1所示。表1A0和A1管腳電平對應波形關系 波形切換可以在任意時候進行,而不管輸出信號的相位,切換時間小于0.3us。 2.2頻率控制部分 MAX038輸出信號的頻率由注入引腳IIN的電流IIN、COSC引腳端接的電容CF以及引腳FADJ上的電壓VFADJ決定。當VFADJ=0V時,基本輸出頻率Fo由下式給出: 式中:IIN為流入IIN引腳的電流(為獲得最佳性能取10A到400A),CF為連接COSC引腳和地的電容(在20pF~100F中選取),如果VFADJ是已知,則任意輸出頻率Fx=Fo[1-(0.2915VFADJ)],在本設計中通過10位DA轉換器AD7533輸出不同電壓,連接1個30k的電阻控制流入MAX038IIN管腳的電流與C8051F130控制CD4051選擇不同的CF共同決定信號的輸出頻率值,整個輸出信號的頻率分為7個頻段,頻段劃分與CF值和流入IIN電流值對應關系如表2所示。表2頻段劃分與CF值和流入IIN電流值對應關系
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