簡單介紹函數(shù)信號發(fā)生器原理

科技及工業(yè)應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;

(2)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。