函數(shù)信號發(fā)生器的基本知識

　　使用一個激發(fā)裝置(即信號源)來激勵一個系統(tǒng)，以便觀察、分析它對激勵信號的反映如何，這是電子測試技術的標準實驗之一。在設計、制造飛機時，需要事先了解機體及其有關設備在各種氣流、雷擊、雨水、溫變干擾下的反映情況；在發(fā)展冶煉技術時，需要了解爐內(nèi)物態(tài)隨爐臉溫度燃油器噴口溫度而變化的動態(tài)過程；在分析一個電子線路時，常常需要了解輸出信號頻率及振幅與輸入信號頻率及振幅之間的關系。這樣，在進行上述過程的硬件或軟件的模擬實驗時．就需要人為地產(chǎn)生各種模仿的信號。系統(tǒng)在這些模仿的信號的激勵下產(chǎn)生各種反應，因此，稱它們?yōu)榧钚盘?。產(chǎn)生這些信號的儀器設備稱為信號源。

　　信號源包括函數(shù)信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、音頻信號發(fā)生器、任意波形信號發(fā)生器以及掃描頻率發(fā)生器等多種設備，用于各種各樣的工程測試。圖11.1所示的產(chǎn)品系列樹反映出信號源之間的關系，其中直接數(shù)字器件合成(DDS)是一種較新的技術，它利用了最現(xiàn)代化的數(shù)字器件的能力，成為系列產(chǎn)品的主干，發(fā)展出函數(shù)發(fā)生器相任意波形發(fā)生器這樣高水平的產(chǎn)品。

　　基本的函數(shù)發(fā)生器提供正弦波、方波和三角波，頻率范圍在1MHz到約50MHz之間。圖11.2顯示的是一個包含兩個運算放大器的基本函數(shù)發(fā)生器。器件A1是一個積分器，它提供一個三角波輸出信號，它所產(chǎn)生的三角波信號通過正弦波形成電路而產(chǎn)生正弦波信號輸出。器件A2是一個電壓比較器，它產(chǎn)生一個方波信號。大多數(shù)普通價格的函數(shù)發(fā)生器都以一些單片式集成電路(IC)為基礎，并能提供正弦波、方波和三角波。價格較高者則能提供觸發(fā)信號*只有較寬的頻率范圍祁較穩(wěn)定的頻率．具有可變的上升時間(對方波而言)和可變的直流補償．具有較高的頻率準確度和較強的輸出驅(qū)動能力，旦波形失真度小。

　　函數(shù)發(fā)生器在輸出保真和方波上升沿方面性能的提高，依賴于兩類相關的信號發(fā)生器的支持：低失真、低頻率函數(shù)發(fā)生器和脈沖發(fā)生器。經(jīng)優(yōu)化的低失真信號源常用于信號保真要求很高的地方，高性能音頻系統(tǒng)就是最明顯的例子。用阻容積分器獲得不同波形的基本原理是：先以一個恒定的電流源向電容充電，然后用另一個恒定的電流源使它放電。這一技術實現(xiàn)了三角波發(fā)生器的輸出信號斜率的線性。輸出信號的頻率是通過選擇電容的范圍和充電電流來確定的，這一電流又取決子對輸入電壓的控制，而輸入電壓則通過頻率調(diào)諧設置和掃描電路輸入來控制。圖11.3是一個函數(shù)發(fā)生器的簡化框圖。

　　有一類函數(shù)發(fā)生器具有對頻率信號進行掃描的能力，叫做掃描震蕩發(fā)生器。他們能產(chǎn)生一個緩慢變化的斜坡，這一斜坡反過來作用于包括被控制的電流源的元件上，使得被控制的電流源的主振頻在掃描模塊所給定的始末時刻之間變化(圖11.4)。

　　這種在函數(shù)發(fā)生器中具有積分電容器且由開關控制電源的方法可進一步發(fā)展為使月獨市的可調(diào)頻率發(fā)生器，它可以方便地調(diào)制輸出AM／FM／Ext則頻率范圍。更進一步地，采用一個A／D轉(zhuǎn)換器和存儲器來配合實現(xiàn)輸出函數(shù)的幅度和頻率顯示。在使用開關積分器的條件下，頻率穩(wěn)定性可達到±2％。若需更進一步提高穩(wěn)定性，則可使用品體(振蕩)控制器和PLL(鎖相環(huán)路)模塊。