信号与系统实验.doc

实验一函数信号发生器
一、实验目的
1、了解函数信号发生器的操作方法。
2、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。
3、熟悉信号与系统实验箱信号产生的方法。
二、实验内容
1、用示波器观察输出的三种波形。
2、改变波形的频率、幅值、占空比、观察三种波形的变化,了解其中的一些极限值。
三、预备知识
阅读原理说明部分有关MAX038的资料,熟悉管脚的排列及其功能。
四、实验仪器
1、20M双踪示波器一台。
2、信号与系统实验箱一台。
嗡嗡嗡
五、实验原理
1、MAX038的原理
MAX038是单片精密函数信号产生器,它用±5V电源工作,基本的振荡器是一个交变地以恒流向电容器充电和放电的驰张振荡器, 同时产生一个三角波和矩形波。通过改变COSC 引脚的外接电容和流入IIN引脚的充放电电流的大小来控制输出信号频率,~20MHz。流入IIN 的电流由加到FADJ 和DADJ 引脚上的电压来调制, 通过此两引脚可用外接电压信号调整频率和占空比。MAX038 内部有一个正弦波形成电路把振荡器的三角波转变成一个具有等幅的低失真的正弦波。三角波、正弦波和矩形波输入一个多路器。两根地址线A0和A1从这三个波形中选出一个, 从OUT引脚输出2V(峰锋值)振幅的信号。三角波又被送到产生高速矩形波的比较器(由SYNC 引脚输出),它可以用于其它振荡器, SYNC 电路具有单独的电源引线因而可被禁止。另外, PDI、PDO 引脚分别是相位检波器的输入和输出端, 本信号源没有使用。
图1-1-1 MAX038的内部结构
2、MAX038的管脚图及管脚功能

图1-1-2 MAX038的管脚图
引脚
名称
功能
1
REF

2,6,9,11,18
GND
地
3
A0
波形选择输入端(TTL/CMOS兼容)
4
A1
波形选择输入端(TTL/CMOS兼容)
5
COSC
外接振荡电容端
7
DADJ
占空比调节端
8
FADJ
频率调节端
10
IIN
振荡频率控制器的电流输入端
12
PDO
相位比较器输出端(如果不用,应接地)
13
PDI
相位比较器输入端(如果不用,应接地)
14
SYNC
同步输出端(TTL/CMOS兼容输出,允许内部和外部振荡器同步。如果不用,应悬空)
15
DGND
数字接地
16
D
数字电压+5V电源端,如果没有用到SYNC应悬空
17
+5V电源输入端
19
OUT
正弦波,三角波,方波输出端
20
-5V电源输入端
表1-1-1 MAX038的引脚功能
3、实验电路如图1-1-3所示:
图1-1-3 MAX038实验电原理图
六、实验步骤
1、接上电源线,按下船形开关、电源开关及该模块电源开关S1201、S1202,使其“输出”为方波,通过调整“占空比调节”电位器,使方波的占空比达到50%(当MAX038的第7脚DADJ电压为0V时,方波的占空比为50%)。(注:“波形选择”开关K1201和K1202用于选择“方波”、“三角波”、“正弦波”,当K1201和K1202拨到左边时,输出方波,当K1201拨到右边且K1202拨到左边时,输出三角波;当K1201和K1202拨到右边时,输出正弦波。而“JD1~JD5”的各个跳线用于选择不同的频段;另外“频率调节”的电位器可调节频率,“幅度调节”的电位器可调节幅度)
2、保持方波的占空比为50%不变,“波形选择”开关选择“正弦波”,观察波形。
3、改变外接电容C的值(这里通过“JD1~JD5”的跳线选择不同的频段),观测输出波形,并比较外接电容所测得的波形之间有何差异,可得出何结论?
4、调节电位器“占空比调节”,分别观测三种输出波形(波形选择上面已介绍),有何结论?(如影响方波的占空比,那么对正弦波和三角波有何影响呢?)
5、调节“频率调节”电位器,记录下函数发生器输出的最高和最低频率(注意配合“频率选择”档);再调节“幅度调节”电位器,记录下函数发生器输出的最大和最小幅度。
由于MAX038内部的非线性转换使输出的波形有可能失真。这可以通过在运放LF353 (U1202)的1、2脚间并联上电容来解决失真问题(A~I对应不同的电容值,可解决不同频段波形失真问题)。在使用过程中,如果选择正弦波和方波,则可以按照表(1)给出的对应关系接上不同的电容来解决失真问题。注意:要一一对应,否则将会使波形更加失真,如果选择三角波输出,则不用连接A~I的任何电容,即取下该处跳线。
A
22Hz~250Hz
正弦波的改善
B
200Hz~500Hz
C