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Funktionsgenerator – FC0038
17. Januar 2017 STEUERSCHALTUNGEN
Mit Hilfe eines speziell dafür entwickelten IC´s von Maxim (MAX 038) ist es möglich sich einen hochwertigen Funktionsgenerator selbst zu bauen. Der Aufwand ist erstaunlich gering und die Materialkosten betragen nur ein Buchteil vom Preis eines vergleichbaren Gerätes. Man sollte allerdings schon mal einen Lötkolben in der Hand gehalten haben.

Zunächst zu wichtigen Eigenschaften:
max038

    Ausgangsfrequenz: 0.1Hz bis 20MHz

    Wellenform: Dreieck, Sägezahn, Sinus,Rechteck und Impulse

    Frequenz um den Faktor 0 bis 350 einstellbar

    Tastverhältnis von 15% bis 85% einstellbar

    Ausgangsimpedanz: 0.1Ohm

    Temp.abweichung: 200ppm/°C

    Ausgangsspannung: 2Vss

Pinbelegung

PIN
NAME
FUNKTION
1
REF
2.50V Referrenzspannung
2
GND
Masse*
3
A0
Eingang zum Einsellen der Wellenform; TTL/CMOS kompatibel
4
A1
Eingang zum Einsellen der Wellenform; TTL/CMOS kompatibel
5
COSC
Anschluß des externen Kondensators
6
GND
Masse*
7
DADJ
Eingang zum Einstellen des Tastverhältnisses
8
FADJ
Eingang zum Einstellen der Frequenz
9
GND
Masse*
10
IIN
Stromeingang zum Frequenzeinstellen
11
GND
Masse*
12
PDO
Phasendetektorausgang, bei Nichtbenutzen mit Masse verbinden
13
PDI
Phasendetektoreingang, bei Nichtbenutzen mit Masse verbinden
14
SYNC
TTL/CMOS kompatibler Ausgang zur Synchronisation von anderen Geräten; bei Nichtbenutzen offen lassen
15
DGND
Digital-Masse, bei Nichtbenutzen von SYNC offen lassen
16
DV+
Digital +5V Eingang, bei Nichtbenutzen von SYNC offen lassen
17
V+
Stromversorgung +5V
18
GND
Masse*
19
OUT
Sinus, Rechteck oder Dreieck Ausgang
20
V-
Stromversorgung -5V

*Die 5 Massepins sind miteinander zu verbinden.

PARAMETER
SYMBOL   MIN TYP MAX EINHEIT
maximale Ausgangsfrequenz
Fo
15pCF<15pF, Iin=500uA 20.0 40.0
MHz
Frequenz Programmierung
Iin
Vfadj=0V 2.50 750
uA
    Vfadj=3V 1.25 375  
Iin offset Spannung
Iin
  +/-1.0 +/-2.0
mV
Symmetrie Ausgangsspannung
Vout
 
+/-4
mV
Ausgangswiderstand
Rout
  0.1 0.2
Ohm
Ausgangsstrom
Iout
  40
mA
Amplitude
Vout
  1.9 2.0 2.1
Vss
Anstiegszeit
tr
10% zu 90%
12
ns
Abfallzeit
tf
90% zu 10%
12
ns
Tastverhältnis
dc
Vdadj=0V 47 50 53
%
Synchronausgang        
Ausgangsspannung LOW
Vol
Isink=3.2mA 0.3 0.4
V
Ausgangsspannung HIGH
Voh
Isource=400uA 2.8 3.5
V
Tastverhältnis (Einstellung)        
DADJ Eingangsstrom
Idadj
  190 250 320
uA
DADJ Eingangsspannung
Vdadj
 
+/-2.3
V
Tastverh. Einstellbereich
dc
-2.3V< Vdadj< 2.3V 15 85
%
max. Modulationsfrequenz
Fdc
 
2
MHz
Frequenz (Einstellung)        
FADJ Eingangsstrom
Ifadj
  190 250 320
uA
FADJ Eingangsspannung
Vfadj
 
+/-2.4
V
Frequenz Einstellbereich
Fo
-2.4V< Vfadj< 2.4V
+/-70
%
max. Modulationsfrequenz
Ff
 
2
MHz
Referrenzspannung        
Ausgangsspannung
Vref
Iref=0 2.48 2.50 2.52
V
Logische Eingänge(A0,A1,PD1)        
Eingangsspannung LOW
Vil
 
0.8
V
Eingangsspannung HIGH
Vih
  2.4
V
Stromversorgung        
Positive Spannung
V+
  4.75 5.25
V
Synchronspannung
DV+
  4.75 5.25
V
Negative Spannung
V-
  -4.75 -5.25
V
Strom (positiv)
I+
  35 45
mA
Strom (negativ)
I-
  45 55
mA

Wirkungsweise

Frequenz und Tastverhältnis des MAX038 lassen sich unabhängig voneinander duch Strom (Iin) und Spannung (Vfadj bzw Vdadj) einstellen. Der IC arbeitet mit einer Spannung von +/-5V +/-5%. Der Oscillator läd bzw. entlädt den Kondensator Cf mit einem konstanten Strom. Dabei entsteht ein Dreieck/Rechteck-Signal. Das Laden/Entladen wird durch den Strom Iin (2uA-750uA) an Pin 10 des IC´s gesteuert. Damit kann also die Ausgangsfrequenz eingestellt werden. Außerdem kann man sie auch noch mit Hilfe der Spannung Vfadj (+2.3Vbis-2.3V) an Pin8 verändern. Durch die Spannung Vdadj (+2.3Vbis-2.3V) an Pin7 wird das Tastverhältnis im Bereich von 10% bis 90% geändert, damit bekommt man Sägezahn bzw Impuls am Ausgang (Pin19). Die Referrenzspannungsquelle (2.50V) am Pin1 ermöglichtein einfaches Erzeugen der Spannungen Vfadj und Vdadj duch Festwiderstände oder Potentiometer. Wird kein einstellbares Tastverhältnis gewünscht und die Ausgangsfrequenz nur durch Iin verändert, so kann man Fadj (Pin8) und Dadj (Pin7) einfach auf Masse legen Die Form der Ausgangsspannung wird duch die Logik-Eingänge A0 und A1 festgelegt. Dabei gilt:"1"=5V "0"=Masse.

A0 A1 Wellenform

egal 1 Sinus

0 0 Rechteck

1 0 Dreieck

block

Die Spannungen Vfadj und Vdadj können auch durch OPV´s erzeugt werden.

adjust

Das hat den Vorteil, daß auch andere externe Geräte angeschlossen werden können (an R6 im Bild nebenan). So kann man die Ausgangsspannung zum Beispiel Frequenzmodulieren (Fadj).

Ohne Mathematik geht es nicht

1. Frequenz: Bedingung:Vfadj=0V F(MHz)=Iin(uA)/Cf(pF)
t0(uSek)=Cf(pF)/Iin(uA)
Beispiel: 0.5MHz=100uA/200pF oder 2uSek=200pF/100uA
Man kann die Frequenz auch einfach aus dem Diagramm ablesen.
F0(MHz)=Vin/(Rin*Cf)

diagramm

2. Einstellen von Fadj: Mit Hilfe eines veränderbaren
Widerstandes Rf zwischen REF(2.5V) und FADJ(Pin8).

Rf=(Vref-Vfadj)/250uA
z.B.:Rf=(+2.5V-(-2V))/250uA
Rf=18kOhm

3. Einstellen von Dadj: Mit Hilfe eines veränderbaren
Widerstandes Rd zwischen REF(2.5V) und DADJ(Pin7).

Rd=(Vref-Vdadj)/250uA

Beispiel

Nun noch einige Tips

Der MAX 038 gibt eine stabile Spannung unabhängig von Temperatur und anderen äußeren Einflüssen ab. Deshalb ist es wichtig, daß für die externen Kondensatoren Typen mit niedrigen Temperaturkoeffizient und geringem Leckstrom gewählt werden. Die Spannung zwischen COSC (Pin5) und Masse schwankt zwischen 0V und-1V (bei gepolten Kondensatoren Minuspolmit COSC verbinden). Beim Aufbau auf einer Platine ist weiterhin zu beachten, daß alle 5 Massepins direkt verbunden werden. V+ und V- sind über parallele 1uF Keramik und 1nF Keramik Kondensatoren mit Masse zu verbinden.

Der IC kann einfach per E-Mail bei Reichelt für ca. 20 EUR bestellt werden. Als Bestellnummer ist ‘MAX 038 CPP’ anzugeben.

Alle Angaben sind ohne Gewähr,für eventuell entstandene Schäden wird keine Haftung übernommen.
Dirk/Frank Zimmermann – Schenkstr. 01 – 99718 Westgreußen – Tel.: 03636/701437

Hier gibt es die Schaltpläne dieses Projektes zum Download


 
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