函数信号发生器
摘 要 本系统能够产生正弦波、方波、三角波。同时还可以作为频率计测频率。函数信号的
产生由 MAX038 和外围电路完成，能产生 1Hz—20MHz 的波形。波形选择由单片机完成。
输出或输入频率经 74HC390 分频后，由单片机完成自动频率检测显示。
关键词：波形产生器、频率计、MAX038、74HC390、AT89S51。
前言 gtzk
在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲
线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方
波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具
有十分广泛的用途。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：
（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，
不易调试。gtzk
（2）可以由晶体管、运放 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发
生器 IC 产生。早期的函数信号发生器 IC，如 L8038、BA205、XR2207/2209 等，它们的功
能较少，精度不高，频率上限只有 300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵
活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。gtzk
（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。
鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器 ICMAX038，它克服了（2）中芯
片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038 频率高、精度好，
因此它被称为高频精密函数信号发生器 IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调
制器等电路的设计上，MAX038 都是优选的器件。gtzk
（4）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。gtzk
综合分析以上四种实现方法的性价比，我们决定采用单片集成芯片 AX038 来设计函数发生
器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高
因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。gtzk
一、整体设计思路 gtzk
本函数信号发生器是主要是由 MAX038 芯片产生我们希望输出的正弦波、方波、三角波。
它是本制作的核心，当然随带的频率计用于显示输出频率，它是由单片机 AT89S51 控制的，
由于用单片机所能测的频率范围有限，直接所计数的频率最大只能达到 500KHz，为了能
够测得更高的频率，所以加上分频器进行分频后再加到 AT89S51 的外部中断入口。考虑到
小信号时，所以必须加放大，然后整形才能达到分频器的输入要求。至于显示部分就用
74LS164 移位寄存器来驱动数码管显示。整体原理框架图如下：
一：硬件设计：gtzk
1.信号发生部分：gtzk
接通电源控制在输出状态，此时波形产生电路工作，它产生我们所选择的波形并输出到外
部电路，另一部分则送入计数器。波形发生器的这部分电路是由 MAX038 及其外围电路完
成的。MAX038 是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达 20MHz 的正弦波、三角波、
方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。另外 MAX038 还包括占空
比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路，所需外
部元件少，使用很方便。这部分电路框图如下图 2：gtzk
gtzk
gtzk
波形产生原理框图（图 2）gtzk
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