簡(jiǎn)單介紹函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理

科技及工業(yè)應(yīng)用要求提供的信號(hào)越來越精密，簡(jiǎn)介推動(dòng)了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展和推廣，成為工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)、科學(xué)研究等領(lǐng)域必備的工具，它作為一種精密的測(cè)試儀器，在電子行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理分析，我們知道最常用的就是我們經(jīng)常會(huì)用到鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。

例如在我們需要測(cè)量某種信號(hào)的精確度/性能/頻率等，需要找一個(gè)信號(hào)參照觀測(cè)檢測(cè)信號(hào)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再利用一些顯示儀器(如示波器/數(shù)顯儀表等)利用熒光屏來顯示實(shí)測(cè)圖像和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的圖像進(jìn)行比對(duì)，簡(jiǎn)化函數(shù)發(fā)生器測(cè)量工作。下面我總結(jié)了一些關(guān)于函數(shù)信號(hào)發(fā)生器基礎(chǔ)知識(shí)，包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理和性能分析，讓大家更直觀的去認(rèn)識(shí)這種儀器。

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是可用于測(cè)試或檢修各種電子儀器設(shè)備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶，也可用作高頻信號(hào)發(fā)生器的外調(diào)制信號(hào)源。顧名思義肯定可以產(chǎn)生函數(shù)信號(hào)源，如一定頻率的正弦波，有的可以電壓輸出也有的可以功率輸出。下面我們用簡(jiǎn)單的例子，來說明函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理。

a) 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)主要由下面幾個(gè)部分組成：主振級(jí)、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器(輸出變壓器)和指示電壓表。

b) 工作模式：當(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí)，該信號(hào)分兩路傳輸，其一路徑回路，完成整流倍壓功能，提供工作電源;另一路徑電容耦合，進(jìn)入一個(gè)反相器的輸入端，完成信號(hào)放大功能。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)的門電路處理，變換成方波后經(jīng)輸出。輸出端為可調(diào)電阻。

c) 工作流程：首先主振級(jí)產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號(hào)，信號(hào)則需要經(jīng)過電壓放大器放大，放大的倍數(shù)必須達(dá)到電壓輸出幅度的要求，最后通過輸出衰減器來直接輸出信號(hào)器實(shí)際可以輸出的電壓，輸出電壓的大小則可以用主振輸出調(diào)節(jié)電位器來進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。

它一般由一片單片機(jī)進(jìn)行管理，主要是為了實(shí)現(xiàn)下面的幾種功能：

a) 控制函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率;

b) 控制輸出信號(hào)的波形;

c) 測(cè)量輸出的頻率或測(cè)量外部輸入的頻率并顯示;

d) 測(cè)量輸出信號(hào)的幅度并顯示;

e) 控制輸出單次脈沖。

下面我們來舉一個(gè)例子，我們用電源自適應(yīng)的方波發(fā)生器原理圖來具體的進(jìn)一步說明。下圖是一種不用電源的方波發(fā)生器，可供電子愛好者和實(shí)驗(yàn)室作簡(jiǎn)易信號(hào)源用。

該電路是由六反相器CD4096組成的自適應(yīng)方波發(fā)生器。該方波發(fā)生器電路簡(jiǎn)單，制作容易，因此可利用該方波發(fā)生器電路，作市電供電的50Hz方波發(fā)生器。制作時(shí)，市電220V的正弦波，應(yīng)經(jīng)變壓器隔離降壓(1～0.75V)處理后，輸入到電路的輸入端，以保安全。

【電路分析如下】

(1)當(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí)，該信號(hào)分兩路傳輸，其一路徑C1、D1、D2、C2回路，完成整流倍壓功能，給CD4096提供工作電源;

(2)另一路徑電容C3耦合，進(jìn)入CD4096的一個(gè)反相器的輸入端，完成信號(hào)放大功能(反相器在小信號(hào)工作時(shí)，可作放大器用)。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)的門電路處理，變換成方波后經(jīng)CD4096的12、8、10腳輸出。輸出端的R2為可調(diào)電阻，以保證輸出端信號(hào)從0～1.25V可調(diào)。

在電子設(shè)計(jì)中函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是經(jīng)常使用的，可以提供一定頻率一定周期的正弦波、方波和三角波等。