什么是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的作用,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作原理
什么是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器?
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)的設(shè)備。在測(cè)量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數(shù)時(shí),以及測(cè)量元器件的特性與參數(shù)時(shí),用作測(cè)試的信號(hào)源或激勵(lì)源。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/365352.htm函數(shù)信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器,在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作原理:
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)的設(shè)備。在測(cè)量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數(shù)時(shí),以及測(cè)量元器件的特性與參數(shù)時(shí),用作測(cè)試的信號(hào)源或激勵(lì)源。它能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波,所以在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)主要由主振級(jí)、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、阻抗變換器和指示電壓表構(gòu)成。當(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí),該信號(hào)分兩路傳輸,一路完成整流倍壓功能,提供工作電源;另一路進(jìn)入一個(gè)反相器的輸入端,完成信號(hào)放大功能。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)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。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中,都需要射頻發(fā)射,這里的射頻波就是載波,把音頻、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去,就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi),如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路圖及其電路作用介紹:
科技及工業(yè)應(yīng)用要求提供的信號(hào)越來越精密,簡(jiǎn)介推動(dòng)了函數(shù)信號(hào)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(xué)研究等領(lǐng)域必備的工具,它作為一種精密的測(cè)試儀器,在電子行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理分析,我們知道最常用的就是我們經(jīng)常會(huì)用到鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。
例如在我們需要測(cè)量某種信號(hào)的精確度/性能/頻率等,需要找一個(gè)信號(hào)參照觀測(cè)檢測(cè)信號(hào)的運(yùn)動(dòng)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(shí)測(cè)圖像和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的圖像進(jìn)行比對(duì),簡(jiǎn)化函數(shù)發(fā)生器測(cè)量工作。下面我總結(jié)了一些關(guān)于函數(shù)信號(hào)發(fā)生器基礎(chǔ)知識(shí),包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理和性能分析,讓大家更直觀的去認(rèn)識(shí)這種儀器。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是可用于測(cè)試或檢修各種電子儀器設(shè)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(hào)發(fā)生器的外調(diào)制信號(hào)源。顧名思義肯定可以產(chǎn)生函數(shù)信號(hào)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(jiǎn)單的例子,來說明函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理。
a) 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)主要由下面幾個(gè)部分組成:主振級(jí)、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(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí),該信號(hào)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(jìn)入一個(gè)反相器的輸入端,完成信號(hào)放大功能。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)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(jí)產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號(hào),信號(hào)則需要經(jīng)過電壓放大器放大,放大的倍數(shù)必須達(dá)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(hào)器實(shí)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(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。
它一般由一片單片機(jī)進(jìn)行管理,主要是為了實(shí)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(hào)的波形;
c) 測(cè)量輸出的頻率或測(cè)量外部輸入的頻率并顯示;
d) 測(cè)量輸出信號(hào)的幅度并顯示;
e) 控制輸出單次脈沖。
下面我們來舉一個(gè)例子,我們用電源自適應(yīng)的方波發(fā)生器原理圖來具體的進(jìn)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(shí)驗(yàn)室作簡(jiǎn)易信號(hào)源用。
該電路是由六反相器CD4096組成的自適應(yīng)方波發(fā)生器。該方波發(fā)生器電路簡(jiǎn)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(shí),市電220V的正弦波,應(yīng)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(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí),該信號(hào)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;
?。?)另一路徑電容C3耦合,進(jìn)入CD4096的一個(gè)反相器的輸入端,完成信號(hào)放大功能(反相器在小信號(hào)工作時(shí),可作放大器用)。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)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(hào)從0~1.25V可調(diào)。
在電子設(shè)計(jì)中函數(shù)信號(hào)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。
如何搭建一個(gè)完整的函數(shù)發(fā)生器構(gòu)架:
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,在模擬電子領(lǐng)域有很大的用途。總結(jié)起來,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法通常有以下幾種:
(1)用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器:通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高,其工作不很穩(wěn)定,不易調(diào)試。
(2)可以由晶體管、運(yùn)放IC等通用器件制作,更多的則是用專門的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC,如L8038、BA205、XR2207/2209等,它們的功能較少,精度不高,頻率上限只有300kHz,無法產(chǎn)生更高頻率的信號(hào),調(diào)節(jié)方式也不夠靈活,頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié),二者互相影響。
(3)利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器:能產(chǎn)生多種波形,達(dá)到較高的頻率,且易于調(diào)試。鑒于此,美國美信公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICMAX038,它克服了(2)中芯片的缺點(diǎn),可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo),是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好,因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上,MAX038都是優(yōu)選的器件。
?。?)利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的函數(shù)發(fā)生器:能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。但成本較高。
評(píng)論