一种可程控正交信号发生器的研制

　　笔者在涡流无损检测系统的研制中，使用两片MAx038设计了正交信号发生器。它在信号相关检测处理中不仅满足了程控要求，而且，线性好、频带宽、性能稳定。

　　一、MAX038简介

　　MAX038是一种高精密、宽频、低失真波形发生器(图1所示)，只需要很少外部元件，就能产生精确宽频带三波、矩形波、正弦波和脉冲波。其波形可通过在两个TTL /CMOS兼容的选择引脚(AO,A1)上设置适当的代码来选择。该芯片的输出频率主要由内部2. 5V参考电源及外接电阻、电容控制，范围可达0. 1Hz—20MHz。输出信号占空比与频率的控制相独立，由DADJ引脚控制。对于所有波形，输出信号都稳定在2V_p—p上。具有输出阻抗低、信号失真小、温漂低等优点。

　　MAX038除了一般特点外，其独有的特点:

　　1.频率可调范围宽。输出信号频率不仅取决于外部RC，而且决定于注入IIN引脚电流以及FADJ引脚电压。对于固定的外部RC，且当V FADJ - O V，输入电流在范围内时，输出频率比最大可达350：1.

　　2. Fb干MAX038包含有一个TTL/CMOS相位

　　3. MAX038有一TTL兼容的占空比为50%的同步信号输出(SYNC)。通过该信号可以同步系统中的其它器件。

　　二、电路设计

　　利用两片MAX038芯片设计的正交信号发生器的核心部分如图2所示。

　　在上述电路中，将MAX038 (1)作为主波形发生器，DV+接于+5V上，MAX038 ( 2)作为次波形发生器，DV+悬空。用片①的SYNC去同步片②的SYNC。其中片①的SYNC与片①OUT端波形输出相位相差900，而片②的SYNC由于DV+悬空，未能主动起振，其相位与片②的OUT端波形相位相同。当片②的SYNC被①的SYNC强迫同步时，两者将同频同相且同为占空比恒为50%的TTL方波，片②的OUT端则由于内部振荡器与SYNC同步，进而保持与②SYNC同相。由此，输出1与输出2的相位相差900，二者为正交波形。

　　系统分四个量程，可由A2, A3, A4控制，采用4100型号的直流5V小型继电器切换量程。由于其驱动电流小，直接采用了7406集电极开路门电路驱动。控制极为方便。每个量程频率范围如表1所示。

　　在每个量程范围内，频率细调主要通过12位AD转换器AD7541实现。系统通过该芯片将D0, D1,......Dll数字量转换为模拟电压，然后通过电阻转换为电流，注入MAX038引脚IIN内，达到频率细调目的。由于IIN在范围内频率是稳定的。因此单量程内频率最大比可达40倍。另外，为简便电路，AD7541直接采用了MAX038内部2.5V参考源;另一方面，系统采用两片OP27，提高了频率分辨率。经实验测得，系统分辨率可达1kHz..

　　根据需要，输出正交信号可通过AO,A1选择正弦波、方波或三角波。