优点：控制简单,波形效果好,频率带宽。 缺点：硬件电路复杂。
为了满足设计要求，取得较好的效果。显然方案二较为理想。
1.3信号发生芯片选择
目前，集成化的函数波形发生器大多采用ILC8038 或5G8038，但它们只能产生300kHz 以下的中、低频的正弦波、矩形波（含方波）和三角波（含锯齿波），而且频率与占空比不能单独调节，两者互相影响，这就给实际应用带来了许多不便。此外，这些芯片的扩展功能较少，调节方式也不够灵活，且无法满足高频精密信号源的要求。
美国MAXIM（马克希姆）公司应市场的需求而研制的MAX038 型单片集成高频精密函数发生器具有较高的频率特性、频率范围很宽、功能较全、单片集成化、外围电路简单、使用方便灵活等特点[2]。
1．4方案框图设计及基本控制原理
如图1.1所示，利用单片机AT89C51对主信号发生芯片进行
数字控制。因为MAX038原是模拟量控制型芯片，所以中间要通过数模转换电路，对MAX038产生的波形信号进行频率，占空比，幅度的在控制，以及产生波形的选择控制。
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CD405210pF1nF100nF10uFMAX038占空比控制频率细调波形选择AT89C51运放AD5171波形输出频率粗调幅度调节波形信号检测键盘输入控制LCD1602
图1.1 方案框图
MAX038 的输出频率主要受振荡电容CF , IIN 端电流和FADJ 端电压的控制,其中前二者与输出频率的关系如图1.2 所示。选择一个CF 值,对应IIN 端电流的变化,将产生一定范围的输出频率。另外,改变FADJ 端的电压,可以在IIN 控制的基础上,对输出频率实现微调控制。为实现输出频率的数控调整,在IIN 端和FADJ 端分别连接一个电压输出的DAC 。首先,通过DACB 产生0V(00H)到2.5V(0FFH)的输出电压,经电压/ 电流转换网络,产生0μA到748μA的电流,叠加上网络本身产生的2μA电流,最终对IIN 端形成2μA到750μA 的工作电流,使之产生相应的输出频率范围。DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔,输出频率范围也被分为256级步进间隔。所以,IIN端的电流对输出频率实现粗调。第二步,通过DACA 在FADJ端产生一个从- 2.3V(00H)到+ 2.3V(0FFH)的电压范围,该范围同样包含256级步进间隔,IIN 端的步进间隔再次细分为256级步进间隔,从而在粗调的基础上实现微调。
1.5.1 频段控制调整参数计算
MAX038 的输出频率和CF电容与IIN 端的电流间的关系如表1.1 所示。固定一个CF值,当IIN 端的电流从2?A到750?A的
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变化时,对应产生一个频段的频率范围。经实验调整,我们选择了一系列的CF 如表1.1 所示,并确定了各CF 所对应的频段和频率范围f1?f2。由于系统通过DAC 控制IIN 端电流和FADJ 端电压,将各频段的频率范围划分为65536 级间隔,因此各频段的输出误差为
?f?(f1?f2)/65536
图1.2输出频率与IIN 电流及振荡电容CF 的关系
另外,由于相邻频段之间存在着频率重叠现象。且考虑到各频段对应的误差大小不同,因此设定各频段的实际起止频率围:f3 ,f4 ,以期获得最小的误差。
表1.1 输出波形频率范围与CF的关系表
频段号 1
CF 10pF f1(2μA) 200kHz f2(750μA) 65MHz 5
Δf 1kHz f3 600kHz f4 10MHz 2 3 4 1nF 100nF 10μF 2kHz 20Hz 0.2Hz 650kHz 6.5kHz 65Hz 10Hz 0.1Hz 0.001Hz 6kHz 60Hz 0.2Hz 600kHz 6kHz 60Hz
在5脚COCS和6脚GND接上电容CF以后，10脚IIN是频率控制的电流输入端，利用恒定电流IIN向电容CF充电和放电，便可形成振荡。IIN是受8脚FADJ和7脚DADJ端电压的控制，振荡频率由下式确定。
F0?IINV2.5?REF? CFRINCFRINCF(1.1)
因为我们要求的频率范围在0.2Hz～10MHz,分四个频段来满足要求，在每个频段上连续可调，由芯片内部参数可知道，当IIN?2?A?750?A时，CF的容量范围可以在10pF?10?F时，芯片有较好的性能。
因此，有（1.1）式可知
RIN?VREF IIN(1.2)
当IIN?2?A时，RIN?2.5V0?1.25M?；当IIN?750?A时，2?ARIN?2.5V0?3.33K?,为了使数字控制能够使
750?AIIN?2?A?750?A实现，我们在D/A转换模块使用图5所示的
电阻连接方法。当数字量为00H时，VOUTb输出为0V。MAX038的10脚IIN有2?A的电流输入。当数字量为FFH时，VOUTb输出为基准电压2.50V。MAX038的10脚IIN有750?A的电流输入。用公式（1.1）（1.2）可以检验，确定表1.1所列的电容值可满足后面频率产生要求。
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1.5.2频率控制细调参数计算
电阻、电容值选择和基频值由表3所列。其中的频率细分是指当基频确定后由MAX505输出的电压的细分值。MAX505 接2.5V 的基准电源，其双极性输出接到MAX038 的FADJ 调整端，通过内部的锁相环，作为精细的频率控制。这个电压从-2.5V变到+2.5V，引起基频（FADJ 是0V 时的输出频率值）的变化从1.7～0.3 倍（即F0?70e）。当MAX505的接收数据为FFH 时，其频率输出值为基频的30%，当数据为0 时，频率输出值为基频的170%。当数据加（减）1 时其输出频率相应地加（减）一个细分量。FADJ 上的所需的电压引起输出偏离F0 为DX（以%表示），
VFADJ 以百分比则VFADJ??0.0343?DX%，（%）线性相关地偏离F0，VFADJ 向0 的某一方变化时相应地向加或减的方向偏离。
FADJ 上的电压所对应的频率由下式给出：
VFADJ) FX?F0(1?0.2915
(1.3)
相应MAX505 的输入数据为
D?128(VDADJ/2.4?1)?310.96?182.96FX/F0 (1.4)
式中：FX为要求输出的频率；F0 为当VFADJ 为0 时的基频。同样，我们可以知道当数据D在00H和FFH之间变化的时候，可以调节频率在当前频带内细调。
1.5.3占空比的数字控制参数计算
MAX038的占空比的调整有两种方式，一种时利用内部基准电压源调整，另一种是利用外加电源调整，为使电路简单，采用第一种调整方式。
在MAX038 的DADJ端应用一个- 2.3V～ + 2.3V 的电压控制信号, MAX038 的DADJ引脚上的电压可控制波形的占空比DC(定义为输出波形为正时所占时间的百分数），并且能够改善正弦波的波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波。当VDADJ接地（即
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