自適應(yīng)信號發(fā)生器方案與實現(xiàn)

　　引言

　　在測試、研究或調(diào)整電子元器件、電子電路及設(shè)備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，常需要提供符合要求的電信號，模擬實際工作中所用待測設(shè)備激勵信號。當(dāng)進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。而進行系統(tǒng)的瞬態(tài)特性測試時，又需使用前沿時間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。而這種測試信號源一般采用信號發(fā)生器。

　　用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號，本設(shè)計可以產(chǎn)生可變頻率及幅度的方波、正弦波及三角波，并通過簡易的方法來對輸出信號頻率和幅度進行自適應(yīng)調(diào)整及功率與外接負(fù)載的自動適配，輸出信號參數(shù)直接通過液晶顯示屏顯示。

　　作為一種自適應(yīng)控制系統(tǒng)，此信號發(fā)生器能夠根據(jù)受控對象及其工作環(huán)境變化，對要求的性能指標(biāo)與實際系統(tǒng)的性能進行比較，根據(jù)所獲信息，相應(yīng)修正控制規(guī)律或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)能夠保持最優(yōu)或次優(yōu)化工作狀態(tài)，從而獲得滿意性能。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)分為供電模塊、顯示模塊、信號產(chǎn)生及調(diào)整電路、功率輸出及保護電路。系統(tǒng)框圖如圖1所示。供電模塊為系統(tǒng)中其他部分提供工作所需電源。信號產(chǎn)生及調(diào)整單元產(chǎn)生實際測試所需信號，并根據(jù)需求對信號相關(guān)參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)整。功率輸出則對信號產(chǎn)生及調(diào)整部分所提供的信號進行功率調(diào)整。保護電路則對系統(tǒng)工作時遇到的一些異常情況進行必要的處理。顯示單元則可以定性顯示信號波形及其幅度與頻率的變化，并對幅度與頻率進行實時數(shù)字顯示。

　　系統(tǒng)硬件電路

　　供電電路

　　根據(jù)實際要求，自行設(shè)計了一個穩(wěn)壓電源。系統(tǒng)采用外接市電220V電源。對于供電電路，可分為交流調(diào)壓部分，交流―直流轉(zhuǎn)換部分，及直流電平調(diào)整部分。其中直流電平調(diào)整采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。

　　信號產(chǎn)生及自適應(yīng)調(diào)整

　　綜合考慮成本、硬件及軟件靈活性等因素，決定采用如下方案：

　　系統(tǒng)采用微控制器產(chǎn)生脈沖信號。信號經(jīng)放大后，可直接通過功率放大輸出，也可以輸入到波形調(diào)整模塊，產(chǎn)生幅度可調(diào)整的正弦波或三角波。之后再通過功率放大輸出?？驁D如圖2所示。信號的幅度、頻率自適應(yīng)調(diào)整以及信號輸出功率的自適應(yīng)調(diào)整還需要軟件部分協(xié)助完成。自適應(yīng)調(diào)整關(guān)鍵是設(shè)計好反饋回路及自適應(yīng)機構(gòu)。