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)了一些關于函數(shù)信號發(fā)生器基礎知識，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。