數(shù)字函數(shù)信號發(fā)生器
 

　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種信號發(fā)生裝置,，能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形(正弦波,、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等)信號,，頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫,。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外,，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域,。
 

　　數(shù)字函數(shù)信號發(fā)生器
 

　　產(chǎn)品資料：技術(shù)指標 輸出信號：三角波、方波,、正弦波,、脈沖波、單次脈沖. TTL電平,、直流電平電壓輸出輸出幅度1mV—25Vp-p 輸出阻抗:50Ω±10% 3位數(shù)顯輸出頻率：0.2Hz—2MHz 頻率誤差：±1% 4位數(shù)顯功率輸出頻率0.2Hz —200KHz 輸出功率≥10W空載電壓：≥25Vp-p 外測頻率：0.1Hz-10MHz ±0.1%衰減： 0dB,、 -20dB、-40dB ,、–60dB直流電平： +10V--10V連續(xù)可調(diào) 占空比:10%-90%連續(xù)可調(diào)失真度：≤2% (20Hz-20kHz)方波上升時間： ≤50nSTTL方波輸出： ≥3Vp-p 上升時間≤25ns外電壓控制掃頻：輸入電平0-10V 輸出頻率 1:100電源 : 220V ±10% 50Hz-60Hz 外形尺寸：240(W)×90(H)×280(D) 重量：約2.5Kg輸出采用保護電路,。
 

　　信號發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號發(fā)生器及任意波形發(fā)生器，而函數(shù)波形發(fā)生器在設(shè)計上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式,。眾suo周知,，數(shù)字合成式函數(shù)信號源無論就頻率、幅度乃至信號的信噪比(S/N)均優(yōu)于模擬,，其鎖相環(huán)( PLL)的設(shè)計讓輸出信號不僅是頻率精準,，而且相位抖動(phase Jitter)及頻率漂移均能達到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)，但畢竟是數(shù)字式信號源,，數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾,，始終難以有效克服，也造成在小信號的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號發(fā)生器,。
 

　　談及模擬式函數(shù)信號源,，結(jié)構(gòu)圖：
 

　　這是通用模擬式函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu),，是以三角波產(chǎn)生電路為基礎(chǔ)經(jīng)二極管所構(gòu)成的正弦波整型電路產(chǎn)生正弦波,，同時經(jīng)由比較器的比較產(chǎn)生方波。
 

　　而三角波是如何產(chǎn)生的,，公式如下：
 

　　換句話說,，如果以恒流源對電容充電，即可產(chǎn)生正斜率的斜波,。同理,，右以恒流源將儲存在電容上的電荷放電即產(chǎn)生負斜率的斜波，電路結(jié)構(gòu)如下：當(dāng)I1 =I2時,，即可產(chǎn)生對稱的三角波,，如果I1 > >I2，此時即產(chǎn)生負斜率的鋸齒波,，同理I1 < < I2即產(chǎn)生正斜率鋸齒波,。開關(guān)SW1的選擇即可讓充電速度呈倍數(shù)改變,，也就是改變信號的頻率，這也就是信號源面板上頻率檔的選擇開關(guān),。同樣的同步地改變I1及I2,，也可以改變頻率，這也就是信號源上調(diào)整頻率的電位器,，只不過需要簡單地將原本是電壓信號轉(zhuǎn)成電流而已,。而在占空比調(diào)整上的設(shè)計有下列兩種思路：1、頻率(周期)不變,，脈寬改變,，其方法如下：
 

　　改變電平的幅度，亦即改變方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度,，即可達到改變脈寬而頻率不變的特性,，但其最主要的缺點是占空比一般無法調(diào)到20[%]以下，導(dǎo)致在采樣電路實驗時,，對瞬時信號所采集出來的信號有所變動,，如果要將此信號用來作模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，那么得到的數(shù)字信號就發(fā)生變動而無所適從,。但不容否認的在使用上比較好調(diào),。2、占空比變,，頻率跟著改變,，其方法如下：將方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度予以固定(正、負可利用電路予以切換),，改變充放電斜率,，即可達成。[NextPage]這種方式的設(shè)計一般使用者的反應(yīng)是“難調(diào)”,，這是大缺點,，但它可以產(chǎn)生10[%]以下的占空比卻是在采樣時的bi備條件。以上的兩種占空比調(diào)整電路設(shè)計思路,，各有優(yōu)缺點,，當(dāng)然連帶的也影響到是否能產(chǎn)生“像樣的”鋸齒波。接下來PA(功率放大器)的設(shè)計,。首先是利用運算放大器(OP) ,，再利用推拉式(push-pull)放大器(注意交越失真Cross-distortion的預(yù)防)將信號送到衰減網(wǎng)路，這部分牽涉到信號源輸出信號的指標,，包含信噪比,、方波上升時間及信號源的頻率響應(yīng)，好的信號源當(dāng)然是正弦波信噪比高、方波上升時間快,、三角波線性度要好,、同時伏頻特性也要好，(也即頻率上升,，信號不能衰減或不能減太大),，這部分電路較為復(fù)雜，尤其在高頻時除利用電容作頻率補償外,，也牽涉到PC板的布線方式,，一不小心，極易引起振蕩,，想設(shè)計這部分電路,，除原有的模擬理論基礎(chǔ)外尚需具備實際的經(jīng)驗，“Try Error”的耐心是不可que少的,。