单片高频函数发生器MAX038及其应用
目前广泛应用的函数发生器芯片是ICL8038(国产5G8038)，他的主要技术指标是最高振荡频率仅为100 kHz，而且三种输出波形从不同的引脚输出，使用很不方便。MAX038是ICL8038的升级产品，他的最高振荡频率可达40 MHz，而且由于在芯片内采用了多路选择器，使得三种输出波形可通过编程从同一个引脚输出，输出波形的切换时间可在0.3μs内完成，使用更加方便。
1 MAX038芯片介绍
MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制。所需的输出波形可由在A0和A1输入端设置适当的代码来选择。其性能特点如下：
(1) 0.1 Hz～20 MHz工作频率范围；
(2) 15％～85％可变的占空比；
(3) 低阻抗输出缓冲器：0.1；
(4) 低失真正弦波：0.75％；
(5) 低温度漂移：200 ppm／℃。
MAX038引脚排列如图1所示。各引脚功能如下：
REF：2.50 V带隙基准电压输出端；
6，9，11，18：GND地；
A0：波形选择输入端，TTL／CMOS兼容；
A1：波形选择输人端，TTL／CMOS兼容；
COSC：外部电容连接端；
DADJ：占空比调整输入端；
FADJ：频率调整输入端；
IIN：用于频率控制的电流输入端；
PDO：相位检波器输出端。如果不用相位检波器则接地；
PDI：相位检波器基准时钟输入端。如果不用相位检波器则接地；
SYNC：TTL／CMOS兼容的同步输出端，可由DGND至DV+间的电压作为基准。可以用一个外部信号来同步内部的振荡器。如果不用则开路；
DGND：数字地。让他开路使SYNC无效，或是SYNC不用；
DV+：数字+5 V电源。如果SYNC不用则让他开路；
V+：+5 V电源；
OUT：正弦波、方波或三角波输出端；
V-：-5 V电源。
2 MAX038芯片使用方法
2.1 波形选择
MAX038可以产生正弦波、方波或三角波。具体的输出波形由地址A0和A1的输入数据进行设置，如表1所示。波形切换可通过程序控制在任意时刻进行，而不必考虑输出信号当时的相位。
2.2 波形调整
2.2.1 输出频率的调整
输出频率调整方式分为粗调和细调两种方法：
粗调取决于IIN引脚的输入电流IIN，COSC引脚的电容量CF(对地)以及FADJ引脚上的电压。当VFADJ=0 V时，输出的中心频率f0为： 。当IIN在10～400μA这个范围变化时，电路可以获得最佳的工作性能。对于固定频率工作，可设置IIN接近于100μA并选择一个适当的电容值。电容的取值范围可以在100μF～20 pF，但必须用短的引线使电路的分布电容减到最小。在COSC引脚以及他的引线的周围用一个接地平面以减小其他杂散信号对这个支路的耦合。
频率的细调是在FADJ引脚施加一个±2.4 V范围的电压，可使输出频率的调节范围为f=(0.3～1.7)f0(即f0±70％f0)。
MAX038的输出频率还可以由一个电压源VIN与一个固定的电阻RIN串联来控制，输出频率f0为：f0(MHz)=VIN／RINCF(pF)。改变VIN就可调整输出频率f0，例如当RIN为25 kΩ并且VIN在0.5～5 V变化时，f0可在0.1 Hz～20 MHz范围内调整。
接在REF(+2.5 V)和FADJ之间的可变电阻RF还提供了一个方便的人工调整频率的方法。RF的取值如下：RF=(VREF-VFADJ)／250μA。例如，如果VREF取-2.0 V(+58.3％偏移)，则RF=[+2.5-(-2.0)]／250μA=18 kΩ。
2.2.2 占空比的调整
DADJ引脚上的电压值的变化控制波形的占空比。通常VDADJ=0 V时，则占空比为50％。若VDADJ在±2.3 V范围变化将引起输出波形占空比在15％～85％的变化(在15％～85％范围内改变占空比，对输出频率的影响最小)。
接在REF(+2.5 V)和DADJ之间的可变电阻RD提供了一个方便的人工调整占空比的方法。RD的取值如下：RD=(VREF-VDADJ)／250 μA。例如，如果VDADJ取-1.5 V(23％占空比)，则RD=[+2.5-(-1.5)]／250μA=16 kΩ。
DADJ引脚还可以用来减小正弦波的失真。未调整(VDADJ=0 V)的占空比是50％±2％，而偏离准确的50％时将产生偶次谐波，这时加一个调整电压(典型值为小于±100 mV)到DADJ，就可以减小失真，如图2所示，调整R6可以使正弦波失真最小，从而得到理想的波形。
2.2.3 带负载能力
MAX038使用±5 V的工作电源。所有输出波形的幅值为2Vpp(峰-峰值)，最大输出电流为±20 mA，输出阻抗的典型值为0.1 Ω，可直接驱动100 Ω的负载。还可以连接电压放大器或功率放大器，以提高其输出驱动能力。
2.3 稳定性问题
欲使MAX038长时间地在正常温度范围内产生一个频率稳定的输出电压，必须采取以下措施：
(1) 决定频率的外接电阻和电容器的温度特性要好，否则将会降低器件的性能；
(2) 外部电源应稳定；
(3) 应选用高精度的金属膜电阻，误差在1％或更好的；
(4) 电容器必须选用温度系数低的NPO陶瓷电容器。在COSC引脚上的电压是一个在0～-1 V之间变化的三角波，不宜使用电解电容，但如果使用了这种电容，则负端必须接COSC，而正端接GND。
3 MAX038的典型应用
正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号。他通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。另外，在许多测试仪器中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量。根据上述使用原则，给出正弦波输出的工作电路。
实验证明该电路具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点。
MAX038与其他集成芯片和阻容元件还可以构成电压控制振荡器、频率调制器、脉冲调制器、频率合成器等。在生产和科研中得到广泛的应用。
