函数信号发生器的使用和信号源讲解

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1、函数信号发生器的使用和信号源讲解　　函数信号发生器的使用　　信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phaseJitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发.　　这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础

2、经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下：　　当I1=I2时，即可产生对称的三角波，如果I1>>I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1<

3、成电流而已。　　而在占空比调整上的设计有下列两种思路：　　1、改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。　　2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下：　　将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。　　这种方式的设计一般使用者的反应是“难

4、调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。　　以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。　　接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP)，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distorti的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大

5、），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“TryError”的耐心是不可缺少的。　　PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。　　一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、TRIG、GATE及频率计等功能，其设计方式在此也顺便一提：　　1.扫频：一般分

6、成线性（Lin)及对数（Log)扫频；　　2.VCG：即一般的FM，输入一音频信号，即可与信号源本身的信号产生频率调制；　　上述两项设计方式，第1项要先产生锯齿波及对数波信号，并与第2项的输入信号经过多路器（Multiplexer)选择，然后再经过电压对电流转换电路，同步地去加到图二中的I1、I2上；　　3.TTL同步输出：将方波经三极管电路转成0(Low)、5V(High)的TTL信号即可。　　但注意这样的TTL信号须再经过缓冲门（buffer)后才能输出，以增加扇出数（FanOut)，通常有时还并联几个buffer。而TTLINV则只要加

7、个NOTGate即可；　　4.TRIG功能：类似OneShot功能，输入一个TTL信号，则可让信号源产生一个周期的信号输出，设计方式是在没信号输入时，将图二的SWI接地即可；　　5.Gate功能：即输入一个TTL信号，让信号源在输入为Hi时，产生波形输出，直到输入为LOW时，图二SWI接地而关掉信号源输出；　　6.频率计：除市场上简易的刻度盘显示之外，无论是LED数码管或LCD液晶显示频率，其与频率计电路是重叠的.　　任意波形发生器，仿真实验的最佳仪器　　任意波形发生器是信号源的一种，任意波形发生器具有信号源所有的特点。我们传统都认为信号源主

8、要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信