什么是函數(shù)信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器的作用，函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理

　　什么是函數(shù)信號發(fā)生器？

　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號的設(shè)備。在測量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數(shù)時，以及測量元器件的特性與參數(shù)時，用作測試的信號源或激勵源。

　　函數(shù)信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。

　　函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理：

　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號的設(shè)備。在測量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數(shù)時，以及測量元器件的特性與參數(shù)時，用作測試的信號源或激勵源。它能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波，所以在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

　　函數(shù)信號發(fā)生器系統(tǒng)主要由主振級、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、阻抗變換器和指示電壓表構(gòu)成。當輸入端輸入小信號正弦波時，該信號分兩路傳輸，一路完成整流倍壓功能，提供工作電源;另一路進入一個反相器的輸入端，完成信號放大功能。該放大信號經(jīng)后級的門電路處理，變換成方波后經(jīng)輸出，輸出端為可調(diào)電阻。

　　函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示，函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。

　　函數(shù)信號發(fā)生器電路圖及其電路作用介紹：

　　科技及工業(yè)應(yīng)用要求提供的信號越來越精密，簡介推動了函數(shù)信號發(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)信號發(fā)生器原理分析，我們知道最常用的就是我們經(jīng)常會用到鋸齒波信號產(chǎn)生器作為時基電路。

　　例如在我們需要測量某種信號的精確度/性能/頻率等，需要找一個信號參照觀測檢測信號的運動規(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測圖像和函數(shù)信號發(fā)生器的圖像進行比對，簡化函數(shù)發(fā)生器測量工作。下面我總結(jié)了一些關(guān)于函數(shù)信號發(fā)生器基礎(chǔ)知識，包括函數(shù)信號發(fā)生器原理和性能分析，讓大家更直觀的去認識這種儀器。

　　函數(shù)信號發(fā)生器是可用于測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，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調(diào)制信號源。顧名思義肯定可以產(chǎn)生函數(shù)信號源，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。下面我們用簡單的例子，來說明函數(shù)信號發(fā)生器原理。

　　a） 信號發(fā)生器系統(tǒng)主要由下面幾個部分組成：主振級、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：當輸入端輸入小信號正弦波時，該信號分兩路傳輸，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，進入一個反相器的輸入端，完成信號放大功能。該放大信號經(jīng)后級的門電路處理，變換成方波后經(jīng)輸出。輸出端為可調(diào)電阻。

　　c） 工作流程：首先主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號，信號則需要經(jīng)過電壓放大器放大，放大的倍數(shù)必須達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器實際可以輸出的電壓，輸出電壓的大小則可以用主振輸出調(diào)節(jié)電位器來進行具體的調(diào)節(jié)。

　　它一般由一片單片機進行管理，主要是為了實現(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） 控制輸出信號的波形;

　　c） 測量輸出的頻率或測量外部輸入的頻率并顯示;

　　d） 測量輸出信號的幅度并顯示;

　　e） 控制輸出單次脈沖。

　　下面我們來舉一個例子，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驗室作簡易信號源用。

　　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，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】

　?。?）當輸入端輸入小信號正弦波時，該信號分兩路傳輸，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;

　?。?）另一路徑電容C3耦合，進入CD4096的一個反相器的輸入端，完成信號放大功能（反相器在小信號工作時，可作放大器用）。該放大信號經(jīng)后級的門電路處理，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，以保證輸出端信號從0～1.25V可調(diào)。

　　在電子設(shè)計中函數(shù)信號發(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。

　　如何搭建一個完整的函數(shù)發(fā)生器構(gòu)架：

　　函數(shù)信號發(fā)生器，在模擬電子領(lǐng)域有很大的用途?？偨Y(jié)起來，函數(shù)信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法通常有以下幾種：

　?。?）用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器：通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。

　?。?）可以由晶體管、運放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號發(fā)生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調(diào)節(jié)，二者互相影響。

　?。?）利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種波形，達到較高的頻率，且易于調(diào)試。鑒于此，美國美信公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺點，可以達到更高的技術(shù)指標，是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計上，MAX038都是優(yōu)選的器件。

　?。?）利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率。但成本較高。