Funkcionális generátor áramkör használatával
MAX038
Néha szükség van az alacsony frekvenciájú erősítők paramétereinek tesztelésére, különböző frekvenciájú frekvenciákon, néha 10 MHz-es jelmagasságig. Emiatt szerettem volna egy egyszerű és egyben viszonylag olcsó generátort tervezni, amelyet még otthon sem, meglehetősen tisztességes paraméterekkel gyártani nem lesz probléma.
Hosszas keresés (próba és hiba módszer) után végül a Maxim MAX038 chipjére döntöttem. Ez egy teljes szinusz/négyzet/háromszög generátor, 20 MHz-es funkcióval egy chipben! Bár teljes funkciógenerátort csak MAX038-mal lehet felépíteni (ha csak a katalógus áramkör csatlakozását követtem), azt tapasztaltam, hogy egy teljes értékű függvénygenerátor létrehozásához további áramköröket kell hozzáadni.
Az itt leírt végleges kialakítás képes szinuszos, négyzet alakú, háromszög alakú és TTL jelek előállítására 20 MHz-ig. Normál esetben egy analóg funkciógenerátor képes lenne generálni ezeket a frekvenciákat, de nagyon drága lenne előállítani és költsége is, és meglehetősen bonyolult kapcsolat lenne, és ezt nem akartam. Mint látható, ez az egész kialakítás 4 integrált áramkörből áll a generátor számára és 2 az áramellátáshoz.
Felhívjuk figyelmét, hogy ezt a generátort a lehető legnagyobb frekvencia-lefedettségre és a lehető legkisebb torzításra tervezték, ezért minden típusú alkalmazásra alkalmasnak kell lennie.
Blokkdiagram MAX038
Az alapáramkör integrált áramkörének blokkvázlata
Meglepő módon a MAX038 nem használ ötletes technikákat 1 Hz és 20 MHz közötti vagy annál nagyobb frekvenciák előállítására. Ehelyett egy egyszerű relaxációs típusú oszcillátort használ, amely egy kondenzátor töltésével és kisütésével (egy fenyő 5-nél) állandó áram segítségével működik. Alapvetően két "dul lejtésű" lejtésű integrátorról van szó, amely háromszög alakú hullámot hoz létre, amelynek frekvenciáját egy külső oszcillátor kondenzátor és az IIN fenyőn lévő bemeneti áram határozza meg. A háromszög ezen belső hullámát a belső összehasonlítóba vezetjük, hogy létrehozzunk egy négyzet alakú hullámfüggvényt. A szinusz hullám funkció háromszög alakú hullám táplálásával jön létre egy szinusz hullám körbe, amely automatikusan korrigálja a kívánt frekvenciát, és viszonylag alacsony torzítású, állandó amplitúdójú szinusz hullámot hoz létre. A szinusz, négyzet és háromszög hullámokat ezután egy multiplexerbe táplálják, amely kiválasztja, hogy mely funkciókat továbbítsa az alacsony impedanciájú kimeneti pufferen keresztül.
A MAX038 minden munkát elvégez a tényleges hullámforma létrehozásakor, így a fennmaradó áramkörök csak azt döntik el, hogy melyik frekvenciát kell aktívan használni, és milyen típusú hullámot (szinusz/négyzet/háromszög) kell létrehozni.
Kapcsolási rajz
A kábelezés leírása és működése
A kimeneti frekvenciát három tényező határozza meg. Az első az 5. fenyő oszcillátor-kondenzátorának értéke, amely meghatározza a chip működési frekvenciatartományát. A második és harmadik tényező az aktuális "IIN" bemenet (10. érintkező) és a "FADJ" tű (8. érintkező), frekvencia beállítással. Névével ellentétben a frekvenciabeállító tű nem a legjobb módszer a kimeneti frekvencia beállítására. A kimeneti frekvencia valójában egyenesen arányos az IIN csaphoz áramló árammal. A FADJ bemenetet csak finomabb frekvenciabeállításra (vagy frekvenciamodulációra) használják, mert az IIN beállítási tartományának csak körülbelül 70% -a van. A FADJ áramkör kis hőmérsékleti együtthatóval látja el a kimeneti frekvenciát. Kritikus, nyílt hurkú alkalmazásoknál 12 km/h ellenálláson keresztül (a kapcsolási rajzon R8) leválasztottam a FADJ kapcsolatot a GND-vel (nem REF).
A kimeneti frekvencia beállításához használt IIN áramának értéke körülbelül 2uA és 750uA között mozoghat, de az optimális teljesítmény elérése érdekében 10uA és 400uA között kell lennie. Az IIN pin virtuális földként funkcionál, ezért egyszerű az ellenállás pozitív feszültségének az IIN-re történő alkalmazása. Ez olyan áramot hoz létre az IIN számára, amely könnyen felismerhető Ohm törvénye.
Valójában a kimeneti frekvencia egyszerű képlettel társítható:
Fo (MHz) = IIN (uA)/Cf (pF)
Ahol Cf az oszlop 5 oszcillátor kondenzátorának értéke. Ez a képlet feltételezi, hogy a FADJ nulla volton van. 6 frekvenciatartományban használt kondenzátorok: 22pF, 220pF, 2.2nF, 22nF, 220nF és 2.2uF. A 22pF (NPO kerámia) és a 220pF (polisztirol) mellett a többi kondenzátor polipropilénre épül.
A DADJ-n lévő feszültség (7. érintkező) vezérli a görbe munkaciklusát (a kimeneti görbe pozitív idejének százalékában határozva meg). Ha VDADJ = 0V (kiválasztott SW2), akkor az üzemi ciklus 50%. Ha ezt a feszültséget +2,3 V-ról -2,3 V-ra változtatja a P1-en keresztül, a kimeneti munkaciklus 15% és 85% között változik, körülbelül -15% voltonként. ± 2,3 V feletti feszültség eltolhatja a kimeneti frekvenciát és/vagy instabilitást okozhat.
A SYNC (14. tű) egy TTL/CMOS-kompatibilis kimenet, amely külső áramkörök szinkronizálására használható. A SYNC kimenet négyzet alakú hullám, amelynek emelkedő éle egybeesik a kimenő emelkedő szinusz vagy háromszög hullámmal, amikor áthalad 0 V-on. Négyzethullám kiválasztásakor a SYNC emelkedő széle a kimeneti négyzethullám pozitív felének közepén történik, gyakorlatilag 90 fokkal a kimenet előtt. A SYNC üzemi ciklus 50% -ra van beállítva, és független a DADJ vezérléstől. Mivel a SYNC nagyon gyors TTL kimenet, a DGND (15. érintkező) és a DV + (16. érintkező) nagysebességű átmeneti áramai energiát sugározhatnak a kimeneti áramkörbe, keskeny csúcsot okozva a kimeneti görbében. Ezt a pontot nehéz észrevenni olyan oszcilloszkópokkal, amelyek sávszélessége kevesebb, mint 100 MHz. Az IC-aljzatok induktivitása és kapacitása ezt a hatást erősíti, ezért a SYNC bekapcsolt állapotában nem ajánlott aljzatokat használni. A SYNC tápellátását külön föld és tápkábelek látják el (DGND és DV +), és kikapcsolható egy nyitott DV + áramkör létrehozásával az SW3-mal. Ha a külső áramkör szinkronizálását nem használják, a SYNC rendszer leállítása a DV + megnyitásával kiküszöböli a csúcsértéket.
A MAX038 tartalmaz egy TTL/CMOS fázisérzékelőt, amelyet fáziszáró hurokban (PLL) lehet használni a kimenet szinkronizálására egy külső jellel - amelyet a tervezés nem használ. Mivel ezt a belső fázisdetektort nem használják, a PDI és a PDO a GND-hez csatlakozik.
A terheléssel kapcsolatos torzulások eltávolításához kimeneti pufferként egy operációs erősítőt - AD847 - használok, amely egy video puffer áramkör.
Nyomtatott áramkör
Telepítés és tervezés. Csatlakozási oldal
A nyomtatott áramköri lap teteje mézes réteggel és alkatrészek rögzítésével.
Végrehajtás
Ha maximálisan meg akarunk maradni a MAX038-tól, akkor odafigyelést igényel a nyomtatott áramköri lapok és az áramellátás és az áramellátás megkerülése során. Mind az öt GND tű alacsony impedanciájú csatlakozását használom. A V + és V- egységeket közvetlenül az alapsíkhoz kerülik 22nF NPO kerámia kondenzátorokkal, párhuzamosan a 47uF ultracsökkent impedanciájú elektrolit kondenzátorokkal. Tartsa a kondenzátor vezetékeit a lehető legrövidebb ideig (különösen a 22nF kerámiáknál) a soros induktivitás minimalizálása érdekében. Ezek a MAX038 érintkezőkhöz vannak csatlakoztatva közvetlenül az alapsíkon. Mivel a SYNC használható (be/ki az SW3-on keresztül), a DV + csatlakozik a V + -hoz, a DGND-t az alapsíkhoz kell csatlakoztatni, a DV + és a DGND közé egy 22 pF tantál-kondenzátor (16. és 15. érintkező) van csatlakoztatva. Nincs szükség külön forrás használatára vagy külön műsorszámok működtetésére a DV számára +.
A 78L05 és 79L05 tápfeszültség áramkör szabványos, +/- 5 V-os szabályozott tápegység, egyenáramú egyenirányított váltakozó áramú bemenettel táplálva.
Mért jel hullámformák
Következtetés
A MAX038 integrált áramkör a legerősebb egyenáramú funkciógenerátor, amelynek gyártása sajnos leállt. Sajnos nem értem, miért állították le a gyártását, vagy miért nem fejlesztettek más gyártók még hasonló integrált áramkört.