Elektronik :: Der Max:

Ein NF- und HF-Funktionsgenerator mit MAX038

Funktionsprüfungen in Schaltungen benötigt gelegentlich ein geeignetes Messsignal. Steht dazu kein Funktionsgenerator zur Verfügung, löst dieser kleine Max sicher das Messproblem: Im Bereich von unter 1 Hz bis hinauf zu etwas über 20 MHz generiert die Schaltung zuverlässig Sinus-, Rechteck- und Dreiecksignale.

Zum Durchpfeifen einer Schaltung, für Experimente an Empfängern und Sendern oder für Antennenmessungen in Verbindung mit einer Messbrücke ist ein Funktionsgenerator für den NF- und HF-Bereich unentbehrlich. Im konkret erlebten Messproblem stand zwar ein kostspieliger Funktionsgenerator mit Mikroprozessorsteuerung zur Verfügung, dessen höchste Frequenz doch schon bei sieben bis acht MHz endet. Für viele Anwendungsfäller ist das nicht ausreichend. Was tun? Eine kurze Suche im Internet bringt den Maxim MAX038 ans Tageslicht, ein kompletter Funktionsgenerator auf einem Chip. Wenige Bauelemente genügen, um den integrierten Baustein zu einem funktionsfähigen Modul zu Komplettieren. Das ist der kleine Max!

Die MAX038-Version im DIP-Gehäuse war beim Händler nicht auf Lager, also wurde kurzerhand die SMD-Variante geordert. Es ist zwar SMD, aber dennoch ein "Riese" unter den SMD-Gehäusen. Keine Sorge, der IC im 20-poligen SO-Gehäuse ist unkritisch zu löten, sofern man eine bleistiftspitze Lötspitze, einen handelsüblichen Elektronik-Lötkolben (etwa 16 W) und etwas SMD-Lötzinn verwendet.

Klein, aber fein

Werfen wir einen Blick auf den Schaltplan. Die Anzahl der Bauelemente ist überschaubar: Im 12-Volt-Spannungseingang bildet die Sicherung zusammen mit der Diode D1 einen rudimentären Verpolungsschutz. Zwei in Reihe geschaltete Zenerdioden versorgen den Schaltkreis mit +5 und -5 Volt. Der Widerstand begrenzt den durch die Zenerdioden fließende Strom auf ca. 50 mA. Zwischen beiden Zenerdioden "entspringt" die virtuelle Masse des IC MAX038CWP - so seine exakte Bezeichnung. Sie liegt um 5 Volt höher als GND am 12-Volt-Eingang. Das ist ein alter Trick, um aus einer unsymmetrischen eine symmetrische Spannungsversorgung zu basteln.

Über den Strom im Eingang von IIN, Pin 10 des IC, steuert man die Frequenz in einem recht weiten Bereich. Der gültige Strombereich beginnt laut Datenblatt bei 2 uA und endet bei 750 uA. Den regeln zwei in Reihe geschaltete 10-Gang-Wendelpotentiometer. Eines dient zur Grob-, das andere zur Feineinstellung. Beide sollten zusammen gerechnet nicht wesentlich mehr als 350 kOhm aufweisen. Aber Versuche zeigen: 470 kOhm.sind auch nicht schlimm!

Sparsame Bastler greifen statt des teuren Wendelpotis zur Grobeinstellung auf ein normales 270-Grad-Drehpoti zurück. Ist jedoch eine sehr feine Justage der Frequenz gewünscht, schaltet man ein drittes Wendelpoti von 1 kOhm bis 10 kOhm in Reihe zum zweiten Potentiometer. Der am Pin COSC angeschlossene Kondensator übt ebenfalls großen Einfluss auf die Frequenz aus. Über fünf Kondensatoren schaltet man grob die Frequenzbereiche um. Je kleiner der Wert des aktiven Kondensators ist, desto höher ist die resultierende Ausgangsfrequenz. Soll der Funktionsgenerator vorzugsweise im niedrigen bzw. hohen Frequenzbereich betrieben werden, passt man die Werte der Kondensatoren dem jeweiligen Anwendungsfall an. Sind also sehr niedrige Frequenzen gefragt, darf der größte Kondensator bis zu 20 mF betragen. Der kleinste Kondensator darf bis 20 pF klein sein. Ein kleiner Tipp: Da die Frequenzstabilität der Schaltung maßgeblich von der Beschaffenheit der Ladekondensatoren abhängt, sollte man sich für hochwertige Exemplare mit geringem Leckstrom und geringem Temperaturkoeffizient entscheiden. Die Auswahl des mit Masse verbundenen Kondensators kann wahlweise über Jumper (siehe Abb.) oder einen Dreh-Stufenschalter erfolgen.

Die Einstellung der Signalkurve (Sinus, Dreieck und Rechteck) erfolgt über die IC-Anschlüsse A0 und A1. Die Tabelle zeigt, wie die Eingänge mit +5V oder IC-Masse zu verbinden sind.

Modus Pin A0 Pin A1
Sinus nicht relevant +5Volt
Dreieck +5V GND
Rechteck GND GND

Die Auswahl der Kurvenart erfolgt nach eigenem Geschmack und Art der Anwendung per simplem Jumper (wie in den Abbildungen) oder über zwei einpolige Umschalter. Der Einbau der Schalter auf der Frontblende sollte so erfolgen: Stehen beide Schalter nach oben, gibt der Funktionsgenerator einen Sinus ab. Zeigen beide nach unten, ist es ein Rechteck. Der Max produziert ein Dreieckssignal, wenn der linke Schalter nach oben und der rechte nach unten zeigt.

Der Signalausgang wird mit einem 50-Ohm-Widerstand abgeschlossen. Dann dient die Schaltung als NF- und HF-Generator mit fester Amplitude von 2 Volt Spitze-Spitze. Steht kein einzelner 50-Ohm-Widerstand zur Verfügung, weicht man auf zwei parallel geschaltete 100-Ohm-Widerstände aus. Die sollte man zuvor ausmessen, damit es am Ende auch exakt 50 Ohm sind.

Mit dem Eingang FADJ, Pin 8, bietet der MAX038 eine weitere Möglichkeit, die Frequenz zu beeinflussen, z. B., um ein FM-Signal zu erzeugen. Darauf wird in dieser Schaltung verzichtet und der Eingang nach Anweisung des Datenblattes mit 12 kOhm beschaltet.

Max aufbauen

Zuerst ist für die Platine zu sorgen. Zum Download (siehe unten) findet man das Schaltbild und Platinenlayout als originale EAGLE-Dateien im Format V4.11 zum kostenlosen Download vor. Vom Layout gibt es auch eine PDF-Datei. Dann muss man sich nicht um EAGLE kümmern, sondern benutzt den Acrobat-Reader, um das Layout im Maßstab 1:1 auf eine Folie oder auf Transparentpapier zu drucken. Liegt die Platine schließlich fertig geätzt auf dem Tisch, ist sie zuerst zu bohren. Sämtliche Bohrungen werden mit 0,8 mm ausgeführt und die größeren Bohrlöcher mit einem 1-mm-Bohrer erweitert. Danach wird der SMD-IC auf die Leiterplatte gelötet, Pin 1 ist auf der Lötseite gekennzeichnet. Es folgen die beiden kurzen Drahtbrücken (mit Silberdraht 0,6 mm Durchmesser) und dann alle bedrahteten Bauelemente. Für die beiden kleinsten Ladekondensatoren ist auf der Platine das Rastermaß 2,5 und für die größeren RM 5 vorgesehen.

Der Einbau der bestückten Platine in ein Weißblechgehäuse ist sehr anzuraten, die IC-Masse - sie ist auch mit der großen Massefläche auf der Platine identisch - wird mit dem Gehäuse verlötet. Den Signalausgang legt man am besten auf eine BNC-Einbaubuchse.

Der IC Max038 leistet eine Amplitude von 2 Volt Spitze-Spitze. Wer möchte, schaltet an den Ausgang einen Verstärker, um höhere Amplituden zu erreichen. Kleinere Amplituden erreicht man mit einem Ausgangs-Poti oder Spannungsteiler.

"Max"imal Messen

Wichtig: Um Schwierigkeiten mit der virtuellen Masse des Funktionsgenerators und der Masse eines Prüflings oder jeder anderen, an den Max' angeschlossenen Schaltung zu vermeiden, sollte man beide Geräte nie aus einem gemeinsamen Netzteil speisen, da sich die GND-Pegel um etwa 5 Volt unterscheiden. Die sicherste Lösung ist die, den Funktionsgenerator aus einem kleinen Trafo mit Graetz-Gleichrichtung und nachgeschaltetem Elektrolytkondensator zu betreiben. Das kann z. B. ein beliebiges, kleines Steckernetzteil sein, z. B. ein Wechselspannungsnetzteil mit 12 bis 20 Volt oder sogar eines mit Gleichspannung mit mehr als 11 Volt. Dann schließen Sie unbesorgt jede beliebige Schaltung an den kleinen Max an, ohne Böses befürchten zu müssen. Entscheiden Sie sich für den Neubau eines Netzteils aus Trafo, Gleichrichter und Elko, dauert es nur wenige Minuten und das Werk gelingt auf einer Lochrasterplatine. Den in ein kleines Weißblechgehäuse gestopften Max und das Selbstbau-Netzteil sollten Sie in ein gemeinsames Kunststoffgehäuse setzen. Lohn der Arbeit ist ein stabiler Funktionsgenerator.


Download von Dateien zu diesem Projekt

In der Datei max038.zip sind die Original EAGLE-V4.11-Dateien und das Layout im PDF-Format enthalten. Eine Freeware-Version von EAGLE gibts bei www.CadSoft.de zum Download.

Und hier geht es zum Download.


Platinen und Bausätze

Für dieses Projekt biete ich einen Bauteileservice an.


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Copyright Michael Wöste