函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的基本知識(shí)

　　使用一個(gè)激發(fā)裝置(即信號(hào)源)來(lái)激勵(lì)一個(gè)系統(tǒng)，以便觀察、分析它對(duì)激勵(lì)信號(hào)的反映如何，這是電子測(cè)試技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)之一。在設(shè)計(jì)、制造飛機(jī)時(shí)，需要事先了解機(jī)體及其有關(guān)設(shè)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(shù)時(shí)，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(dòng)態(tài)過(guò)程；在分析一個(gè)電子線(xiàn)路時(shí)，常常需要了解輸出信號(hào)頻率及振幅與輸入信號(hào)頻率及振幅之間的關(guān)系。這樣，在進(jìn)行上述過(guò)程的硬件或軟件的模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)．就需要人為地產(chǎn)生各種模仿的信號(hào)。系統(tǒng)在這些模仿的信號(hào)的激勵(lì)下產(chǎn)生各種反應(yīng)，因此，稱(chēng)它們?yōu)榧?lì)信號(hào)。產(chǎn)生這些信號(hào)的儀器設(shè)備稱(chēng)為信號(hào)源。

　　信號(hào)源包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、音頻信號(hào)發(fā)生器、任意波形信號(hào)發(fā)生器以及掃描頻率發(fā)生器等多種設(shè)備，用于各種各樣的工程測(cè)試。圖11.1所示的產(chǎn)品系列樹(shù)反映出信號(hào)源之間的關(guān)系，其中直接數(shù)字器件合成(DDS)是一種較新的技術(shù)，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(gè)包含兩個(gè)運(yùn)算放大器的基本函數(shù)發(fā)生器。器件A1是一個(gè)積分器，它提供一個(gè)三角波輸出信號(hào)，它所產(chǎn)生的三角波信號(hào)通過(guò)正弦波形成電路而產(chǎn)生正弦波信號(hào)輸出。器件A2是一個(gè)電壓比較器，它產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)。大多數(shù)普通價(jià)格的函數(shù)發(fā)生器都以一些單片式集成電路(IC)為基礎(chǔ)，并能提供正弦波、方波和三角波。價(jià)格較高者則能提供觸發(fā)信號(hào)*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(shí)間(對(duì)方波而言)和可變的直流補(bǔ)償．具有較高的頻率準(zhǔn)確度和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)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(lài)于兩類(lèi)相關(guān)的信號(hào)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(hào)源常用于信號(hào)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(gè)恒定的電流源向電容充電，然后用另一個(gè)恒定的電流源使它放電。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三角波發(fā)生器的輸出信號(hào)斜率的線(xiàn)性。輸出信號(hào)的頻率是通過(guò)選擇電容的范圍和充電電流來(lái)確定的，這一電流又取決子對(duì)輸入電壓的控制，而輸入電壓則通過(guò)頻率調(diào)諧設(shè)置和掃描電路輸入來(lái)控制。圖11.3是一個(gè)函數(shù)發(fā)生器的簡(jiǎn)化框圖。

　　有一類(lèi)函數(shù)發(fā)生器具有對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行掃描的能力，叫做掃描震蕩發(fā)生器。他們能產(chǎn)生一個(gè)緩慢變化的斜坡，這一斜坡反過(guò)來(lái)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(shí)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(kāi)關(guān)控制電源的方法可進(jìn)一步發(fā)展為使月獨(dú)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(jìn)一步地，采用一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器來(lái)配合實(shí)現(xiàn)輸出函數(shù)的幅度和頻率顯示。在使用開(kāi)關(guān)積分器的條件下，頻率穩(wěn)定性可達(dá)到±2％。若需更進(jìn)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。