電路設(shè)計(jì)寶典：信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)錦集

　　凡是產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)的儀器，統(tǒng)稱為信號(hào)源。信號(hào)發(fā)生器的振蕩電路也稱為信號(hào)發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測(cè)電路所需特定參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)。在測(cè)試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時(shí)，為測(cè)定電路的一些電參量，如測(cè)量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號(hào)，以模擬在實(shí)際工作中使用的待測(cè)設(shè)備的激勵(lì)信號(hào)。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測(cè)量時(shí)，需使用振幅、頻率已知的正弦信號(hào)源。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時(shí)，又需使用前沿時(shí)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(hào)源輸出信號(hào)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(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。本文搜羅了幾個(gè)經(jīng)典的信號(hào)發(fā)生器電路，為工程師及電子愛好者設(shè)計(jì)信號(hào)產(chǎn)生電路提供參考。

　　一、正弦信號(hào)產(chǎn)生電路

　　文氏電橋振蕩器是最經(jīng)典的正弦信號(hào)產(chǎn)生器，其優(yōu)點(diǎn)是：不僅振蕩較穩(wěn)定，波形良好，而且振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)。將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和放大器結(jié)合起來(lái)即可構(gòu)成RC振蕩電路，放大器件可采用集成運(yùn)算放大器。 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)接在運(yùn)算放大器的輸出端和同相輸入端之間，構(gòu)成正反饋，接在運(yùn)算放大器的輸出端和反相輸入端之間的電阻，構(gòu)成負(fù)反饋。正反饋電路和負(fù)反饋電路構(gòu)成一文氏電橋電橋。

　　由文橋選頻電路和放大器組成正弦波發(fā)生器的電路原理圖

　　二、脈沖信號(hào)發(fā)生器電路

　　在很多設(shè)備的檢測(cè)中，需脈沖信號(hào)源，但標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)源電路較為復(fù)雜，價(jià)格較高，電子愛好者不易辦到。為此，本文設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單脈沖信號(hào)發(fā)生器，其效果較為理想。

　　本信號(hào)發(fā)生器主要采用兩塊TTL集成電路（74LS00和74LS221），由于TTL中的晶體管工作于飽和區(qū)域，因此電路工作穩(wěn)定，輸入輸出阻抗比較低，不易受到周圍雜散電磁場(chǎng)的干擾，開關(guān)速度快，功耗低，使電路的抗干擾度得到提高。74LS00由四個(gè)與非門組成，其中三個(gè)構(gòu)成方波振蕩電路，由最后一個(gè)與非門的輸出反饋到第一個(gè)與非門的輸入，因此經(jīng)過(guò)了奇數(shù)次的反相，使信號(hào)相位相反，激起電路來(lái)回振蕩，接入電阻和電容就可以得到頻率可調(diào)的振蕩電路。

　　三、高頻信號(hào)發(fā)生器

　　頻率為100千赫～30兆赫的高頻、30～300兆赫的甚高頻信號(hào)發(fā)生器。一般采用LC調(diào)諧式振蕩器，頻率可由調(diào)諧電容器的度盤刻度讀出。主要用途是測(cè)量各種接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。輸出信號(hào)可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號(hào)調(diào)幅或調(diào)頻，使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下。

　　此高頻信號(hào)發(fā)生器由高頻石英晶體振蕩電路和告警電路組成。其工作原理為：振蕩器電路由穩(wěn)壓管VD1和三極管VT1，石英晶體諧振器SJT，電容器C1、C2并聯(lián)諧振槽路以及其它電阻、電容等原件組成。該振蕩器為單管調(diào)諧變量器反饋式振蕩電路，在反饋回路中，串接了石英晶體諧振器SJT，振蕩頻率工作在石英晶體諧振器相串聯(lián)的固定電容C2，空氣微調(diào)電容器C1 用來(lái)補(bǔ)償石英晶體諧振器獲得最佳的激勵(lì)功率。

　　四、低頻信號(hào)發(fā)生器

　　低頻信號(hào)發(fā)生器包括音頻（200～20000赫）和視頻（1赫～10兆赫）范圍的正弦波發(fā)生器。主振級(jí)一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器。為便于測(cè)試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小。

　　本電路具有良好的線性和精度，輸出為每秒1000個(gè)脈沖時(shí)，誤差只有1%。如果每秒10個(gè)脈沖，其誤差可以減少到0.001%。由于可控硅整流器SCR的陰極是連接到運(yùn)算放大器的相加點(diǎn)。所以應(yīng)采用負(fù)電壓控制。對(duì)于正輸入電壓可以倒相后輸入。

　　電路復(fù)位是由R-S觸發(fā)器和延時(shí)倒相器來(lái)完成。平時(shí)觸發(fā)器Q輸出端為低電平，故可控硅SCR截止，積分器的輸出通過(guò)二極管VD1加至三極管VT1的基極。當(dāng)積分器輸出達(dá)到大約1.4V的時(shí)候，晶體管導(dǎo)通，使觸發(fā)器置位。此時(shí)觸發(fā)器的Q輸出變成高電平，可控硅SCR導(dǎo)通，積分電容放電。Q輸出的高電平經(jīng) 1us延時(shí)和倒相后使觸發(fā)器復(fù)位，積分電容C放電到大約0.7V的時(shí)候，可控硅截止，于是第二個(gè)積分周期開始。