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(shí)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(gè)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(biāo) 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(shí)間： ≤50nSTTL方波輸出： ≥3Vp-p 上升時(shí)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(hù)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(jì)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(jì)讓輸出信號不僅是頻率精準(zhǔn)，而且相位抖動(phase Jitter)及頻率漂移均能達(dá)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(shí)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(fù)斜率的斜波，電路結(jié)構(gòu)如下：當(dāng)I1 =I2時(shí)，即可產(chǎn)生對稱的三角波，如果I1 > >I2，此時(shí)即產(chǎn)生負(fù)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(jì)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(dá)到改變脈寬而頻率不變的特性，但其最主要的缺點(diǎn)是占空比一般無法調(diào)到20[%]以下，導(dǎo)致在采樣電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，對瞬時(shí)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(rèn)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(fù)可利用電路予以切換)，改變充放電斜率，即可達(dá)成。[NextPage]這種方式的設(shè)計(jì)一般使用者的反應(yīng)是“難調(diào)”，這是大缺點(diǎn)，但它可以產(chǎn)生10[%]以下的占空比卻是在采樣時(shí)的bi備條件。以上的兩種占空比調(diào)整電路設(shè)計(jì)思路，各有優(yōu)缺點(diǎn)，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(jì)。首先是利用運(yùn)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(biāo)，包含信噪比、方波上升時(shí)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(shí)間快、三角波線性度要好、同時(shí)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(shí)除利用電容作頻率補(bǔ)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(jì)這部分電路，除原有的模擬理論基礎(chǔ)外尚需具備實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，“Try Error”的耐心是不可que少的。