本文主要介绍了一种由单片机控制的高精度小功率交流电源的设计，选用具有完善的过压、欠压、过载、输出短路、热失控以及瞬时温度冲击保护功能的集成功率放大器LM3886做输出功放，采用电压自动增益控制环稳定和调节输出电压，输出可同时接近零起调的调频、调压的小功率交流电源。
1．系统设计与实现
系统设计主要包括波形发生电路、功率放大电路、自动增益控制环路、电压输出和测量显示电路，原理框图如下图所示。设计中波形产生电路选用高性能的单片集成波形发生器MAX038；输出功放采用集成功率放大器LM3886；通过自动增益控制环稳定和调节输出电压，减小负载对输出的影响，防止因负载的变化而引起输出电压的扰动；采用单片机对频率进行测量和显示。
2．波形发生电路的设计
集成波形发生器MAX038可方便的输出正弦波、方波和三角波，频率范围可实现1Hz～40MHz可调输出，做为各种所需波形的发生电路。通过对MAX038的外围器件参数的分析和调节，可实现正弦波、方波和三角波从接近零频率起调，且此过程中可实现波形的稳定、无畸变的输出。
MAX038产生正弦波的电路连接图如上图所示，通过3、4脚(A0、Al)取不同的TTL电平，可实现不同波形的输出，见下表所示。其中×取值为O、1均可。
在上图中输出正弦波的频率由以下三个参数决定：①10脚(IIN)的输入电流IIN的范围：2μA～750μA；②5脚(COSE)的电容值为20pF～100μF，电容值越大，低频输出特性越好：③8脚(FADJ)的电压V(FADJ)：当V(FADJ)=OV时；输出正弦波频率
。对于方波与三角波，也有类似特点。如上图所示，当将1脚的2.5V电压做为VIN，RIN为电位器，通过调节其电阻值，即可实现频率调节，最小调整度小于0.1Hz。
计算调节RIN的范围如下：假设CF=1μF，实现频率从3.OHz～3KHz可调，则：
利用MAX038即可产生十分稳定、又无明显畸变的半占空比正弦波、方波和三角波，同时调节电位器R6，即可改变输入DADJ的电压，从而实现波形失真度的调节。
3．频率的测量及显示
从MAX038输出波形信号的频率可以通过单片机进行测量和显示可显示小数点后两位。由于单片机的机器周期为lμs，待测频率为3.0Hz～3KHz，相对单片机的机器周期来说为低频，本文采用已知频率的高频信号（即单片机机器周期）为基准，与低频待测信号对比，测量低频信号的频率。
MAX038输出的待测频信号经比较器电路，转换成与单片机相匹配的同频率方波，再送入单片机INTO口，利用单片机的定时，记数器TO，使其工作在门控定时方式1，此时，只有当定时开启位TRO和INTO引脚出现高电平时，定时/计数器TO才开始定时记数，以便测量INTO脚上的正脉冲宽度。通过测得INTO脚上的正脉冲宽度，换算出INTO脚上信号的频率，最后用单片机控制显示即可。具体换算如下：单片机采用12MHz晶振，则单片机的机器周期Tc=12×(1/12)=1μs。
定时/计数器TO工作在门控定方式1时，每一个机器周期(1μs)计数一次，设某次计数次数为N，则换算出待测信号频率值：
频率测量的误差分析：
对Tx=2N×Tc两边微分得：dTx=2(Tc×dN+N×dTc)；上式两端同除2N×Tc即得：dTx/Tx=dN/N+dTc/Tc，用增量符号代入此式中微分符号，则△Tx/Tx=△N/N+△Tc/Tc。其中△N/N为计数器累计脉冲数相对误差：△Tc/Tc为标准时间相对误差，主要由单片机的12MHz晶振频率的抖动产生；△N为计数误差，在极限情况下，计数误差△N=±1，但考虑到单片机指令执行占用时间，此处△N需加上由指令执行带来的计数误差No，故：
从上式可看出，频率测量的相对误差由三部分组成，其中Tc/Tc由单片机机器周期的抖动产生，与被测信号无关，远远小于0.1，对文中所要求的测量精度来说，可省去；2Tc/Tx与No/N与被测信号的频率有关，当被测信号频率最大3KHz时，Tx最小，计数次数N也最小，即：
，将这两项都达到最大值，其中（2Tc/Tx）的最大值为
为程序指令带来的计数误差，也可由程序调整，降到最小时为±1。故N/N的最大值为：1/166=0.006，最大相对误差：
具体频率测试流程图如下图所示。
4．功率放大电路和自动增益控制环路的设计
功放及电压增益控制环路部分电路图如图上所示。LM3886功率电源放大器，能很好的长时间工作于60W输出，十分适合做为电源输出级电路：为稳定和调节输出电压，采用电压自动增益控制环路，由采样、整流、滤波、可调基准电压、减法器、积分器和乘法器组成，可以实现对电压大小调节和调节后保持输出电压的稳定，防止因负载的变化引起输出电压的微小扰动；同时根据输出电压的波动方向（偏大或偏小），可调整功放输入端电压的大小。
工作时，先对功放输出的电源电压，进行采样，再经交/直流变换，与可调直流基准电压进行比较，通过运放做减法运算，再对所得差值进行积分运算：将积分输出的电压与波形发生器产生的交流信号经乘法器进行相乘，得到的电压则为前一时刻输出电压值的大小：最后，通过控制可调基准直流电压的大小，控制环路最终稳定输出的电压值。
5．结束语
本文详细分析了基于MAX038和单片机的小功率交流电源的设计，系统运行稳定，输出波形失真小、精度高。作为小功率交流电源，在现代电子设备的系统设计、研制和生产过程中，能够有效地解决交流电源的防干扰控制，改善电源对电网的负载特性，同时也大大提高了电源的源效应，减少对其他电子设备的谐波干扰。
