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美军激光武器试验 受限于高功率电源

  MAX038的性能特点:

  (1)  能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波信号。

  (2)  频率范围从0.1Hz~20MHz,最高可达40MHz,各种波形的输出幅度均为2V(P-P)。

  (3)  占空比调节范围宽,占空比和频率均可单独调节,二者互不影响,占空比最大调节范围是10%~90%。

  (4)  波形失真小,正弦波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%。

  (5)  采用±5V双电源供电,允许有5%变化范围,电源电流为80mA,典型功耗400mW,工作温度范围为0~70℃。

  (6)  内设2.5V电压基准,可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值,实现频率微调和占空比调节。

  下面简要介绍下采用MAX038设计的能够输出三种波形的实际电源电路。

  采用MAX038设计的能够输出三种波形的实际电源电路中的整个电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038,它的输出波形有三种,由波形设定端A0(3),A1(4)控制,其编码如表3-1所示。其中x表示任意状态。1为高电平,0为低电平。MAX038的输出频率 f0由Iin,FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时,输出频率f0=Iin/CF,Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时,输出频率f0=f(1-0.2915UFADJ)。由波段开关SA2选择不同的CF值,将整个输出信号分为4个频段:第1频段是10Hz~1kHz;第2频段是100Hz~10kHz;第3频段是1kHz~100kHz;第4频段是10kHz~1MHz。

  表1  A0、A1的编码表

  

  每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器,改变RP1数值,使振荡电容器CF的充电电流Iin改变,从而使频率改变。RP2为细调电位器,它通过改变UFADJ的数值,使输出频率变化,它的变化范围较小,起微调作用。为简化电路,各种波形的占空比固定为50%,这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅度均为2V(P-P),为了得到更大的输出幅度,加有一级电压放大级,由运放OPA604担任。OPA604是FET输入高保真运放IC,性能十分优越,低噪声10nV/Hz,低失真率,1kHz时,仅为 0.0003%,高转换率25V/μs,功率带宽为20MHz,电路中OPA604的闭环电压增益GV=100k/10k=10,输出电压的幅度增至20V(P-P),有效值为7V左右。如将OPA604换成AD747视频运放IC,函数信号发生器能够输出更高的频率。功率输出级由BUF634担任,这是一种高速缓冲器IC,具有2000V/μs的转换速率,输出电流达250mA,其电压增益为1,但负载能力很强,在电路中起功率扩展的作用。输出信号的幅度由电位器RP3调节,为了更精确地调节输出信号幅度,在电位器后加有衰耗电路,由波段开关SA3将输出分为×1,×0.1,×0.01三档。

MAX038的实际应用电源电路示例图

  电源电路比较简单,电源变压器的容量为8W,初级接220V交流,次级绕组为15V×2,经桥式全波整流后,再由两只三端集成稳压器LM7812和LM7912变成稳定的±12V直流电压。HL1是用发光二极管制成的指示灯,无论正负哪一路出现故障,HL1均将熄灭。±12V的电压再经两只三端集成稳压器LM78L05和LM79L05进一步稳压后,变成±5V的直流电压供给MAX038。

  2.2  高稳定驱动电源的设计

  LD是依靠载流子直接注入而工作的,驱动电流的稳定性对LD的输出有直接/明显的影响,所以要求LD电流源应有最低的电子噪声和尽可能高的稳定性。选择电流源集成芯片HY6340,其主要性能参数如下:

  (1)  输出额定电流1.5A;

  (2)  具有过流和过温保护功能;

  (3)  最大调制带宽为1MHz;

  (4)  可提供恒流或恒功率两种工作模式。

恒流电路图

  该芯片采用9~14V负电压供电见图3-5,芯片供电电压VEE的稳定性对输出恒流信号的质量起着十分重要的作用,采用了多重滤波技术,将VEE的纹波控制在1mv左右。D6和R7组成反馈回路可以使LD 工作在恒光功率模式下;PIN7为使能端,悬空或接地芯片正常工作,接VEE芯片不输出,可以通过PIN7外接调制源对芯片进行调制,查阅资料可以发现,PIN7的3dB调制带宽在100kHz左右。PIN21为电流调整端,在连续模式下,调节PIN21到VEE得电压可以使电源输出电流从0到1.5A连续变化。

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