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函數(shù)信號發(fā)生器的認識
2015-08-19
這是通用模擬式函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，是以三角波產(chǎn)生電路為基礎(chǔ)經(jīng)二極管所構(gòu)成的正弦波整型電路產(chǎn)生正弦波，同時經(jīng)由比較器的比較產(chǎn)生方波，換句話說，如果以恒流源對電容充電，即可產(chǎn)生正斜率的斜波。同理，右以恒流源將儲存在電容上的電荷放電即產(chǎn)生負斜率的斜波，電路結(jié)構(gòu)如下：
當I1=I2時，即可產(chǎn)生對稱的三角波，如果I1》》I2，此時即產(chǎn)生負斜率的鋸齒波，同理I1《《I2即產(chǎn)生正斜率鋸齒波。
開關(guān)SW1的選擇即可讓充電速度呈倍數(shù)改變，也就是改變信號的頻率，這也就是信號源面板上頻率檔的選擇開關(guān)。同樣的同步地改變I1及I2，也可以改變頻率，這也就是信號源上調(diào)整頻率的電位器，只不過需要簡單地將原本是電壓信號轉(zhuǎn)成電流而已。
而在占空比調(diào)整上的設(shè)計有下列兩種思路：
1、改變電平的幅度，亦即改變方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度，即可達到改變脈寬而頻率不變的特性，但其最主要的缺點是占空比一般無法調(diào)到20%以下，導(dǎo)致在采樣電路實驗時，對瞬時信號所采集出來的信號有所變動，如果要將此信號用來作模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，那么得到的數(shù)字信號就發(fā)生變動而無所適從。但蝗莘袢系腦謔褂蒙媳冉蝦玫鰲？
2、占空比變，頻率跟著改變，其方法如下：
將方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度予以固定（正、負可利用電路予以切換），改變充放電斜率，即可達成。
這種方式的設(shè)計一般使用者的反應(yīng)是“難調(diào)”，這是大缺點，但它可以產(chǎn)生10%以下的占空比卻是在采樣時的必備條件。
以上的兩種占空比調(diào)整電路設(shè)計思路，各有優(yōu)缺點，當然連帶的也影響到是否能產(chǎn)生“像樣的”鋸齒波。
接下來PA（功率放大器）的設(shè)計。首先是利用運算放大器（OP），再利用推拉式（push-pull）放大器（注意交越失真Cross-distortion的預(yù)防）將信號送到衰減網(wǎng)路，這部分牽涉到信號源輸出信號的指標，包含信噪比、方波上升時間及信號源的頻率響應(yīng)，好的信號源當然是正弦波信噪比高、方波上升時間快、三角波線性度要好、同時伏頻特性也要好，（也即頻率上升，信號不能衰減或不能減太大），這部分電路較為復(fù)雜，尤其在高頻時除利用電容作頻率補償外，也牽涉到PC板的布線方式，一不小心，極易引起振蕩，想設(shè)計這部分電路，除原有的模擬理論基礎(chǔ)外尚需具備實際的經(jīng)驗，“TryError”的耐心是不可缺少的。
PA信號出來后，經(jīng)過π型的電阻式衰減網(wǎng)路，分別衰減10倍（20dB）或100倍（40dB），此時一部基本的函數(shù)波形發(fā)生器即已完成。（注意：選用π型衰減網(wǎng)絡(luò)而不是分壓電路是要讓輸出阻抗保持一定）。
一臺功能較強的函數(shù)波形發(fā)生器，還有掃頻、VCG、TTL、TRIG、GATE及頻率計等功能，其設(shè)計方式在此也順便一提：
1、掃頻：一般分成線性（Lin）及對數(shù)（Log）掃頻；
2、VCG：即一般的FM，輸入一音頻信號，即可與信號源本身的信號產(chǎn)生頻率調(diào)制；
上述兩項設(shè)計方式，第1項要先產(chǎn)生鋸齒波及對數(shù)波信號，并與第2項的輸入信號經(jīng)過多路器（Multiplexer）選擇，然后再經(jīng)過電壓對電流轉(zhuǎn)換電路，同步地去加到I1、I2上；
3、TTL同步輸出：將方波經(jīng)三極管電路轉(zhuǎn)成0（Low）、5V（High）的TTL信號即可。
但注意這樣的TTL信號須再經(jīng)過緩沖門（buffer）后才能輸出，以增加扇出數(shù)（FanOut），通常有時還并聯(lián)幾個buffer。而TTLINV則只要加個NOTGate即可；
4、TRIG功能：類似OneShot功能，輸入一個TTL信號，則可讓信號源產(chǎn)生一個周期的信號輸出，設(shè)計方式是在沒信號輸入時，將SWI接地即可；
5、Gate功能：即輸入一個TTL信號，讓信號源在輸入為Hi時，產(chǎn)生波形輸出，直到輸入為LOW時，SWI接地而關(guān)掉信號源輸出；
6、頻率計：除市場上簡易的刻度盤顯示之外，無論是LED數(shù)碼管或LCD液晶顯示頻率，其與頻率計電路是重疊的。
信號發(fā)生器產(chǎn)品鏈接：http://www.91zenqing.cn/product/Signal-Source/
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