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技術指標 輸出信號:三角波、方波、正弦波、脈沖波、單次脈沖. TTL電平、直流電平電壓輸出輸出幅度1mV-25Vp-p 輸出阻抗:50Ω±10% 3位數(shù)顯輸出頻率:0.2Hz-2MHz 頻率誤差:±1% 4位數(shù)顯功率輸出頻率0.2Hz -200KHz 輸出功率≥10W空載電壓:≥25Vp-p 外測頻率:0.1Hz-10MHz ±0.1%衰減: 0dB、 -20dB、-40dB 、–60dB直流電平: +10V——10V連續(xù)可調 占空比:10%-90%連續(xù)可調失真度:≤2% (20Hz-20kHz)方波上升時間: ≤50nSTTL方波輸出: ≥3Vp-p 上升時間≤25ns外電壓控制掃頻:輸入電平0-10V 輸出頻率 1:100電源 : 220V ±10% 50Hz-60Hz 外形尺寸:240(W)×90(H)×280(D) 重量:約2.5Kg輸出采用保護電路。

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,不易調試

2、可以由晶體管、運放IC等通用器件制作,更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號發(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,調節(jié)方式也不夠靈活,頻率和占空比不能獨立調節(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,達到較高的頻率,且易于調試。鑒于此,美國美信公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器ICMAX038,它克服了(2)中芯片的缺點,可以達到更高的技術指標,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)信號發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調制器等電路的設計上,MAX038都是優(yōu)選的器件。

4、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)生任意波形并達到很高的頻率。但成本較高。

產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號儀器。按其信號波形分為四大類:

①正弦信號發(fā)生器。主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。按其不同性能和用途還可細分為低頻(20赫至10兆赫)信號發(fā)生器、高頻(100千赫至300兆赫)信號發(fā)生器、微波信號發(fā)生器、掃頻和程控信號發(fā)生器、頻率合成式信號發(fā)生器等。
②函數(shù)(波形)信號發(fā)生器。能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形(正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等)信號,頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外,還廣泛用于其他非電測量領域。
③脈沖信號發(fā)生器。能產(chǎn)生寬度、幅度和重復頻率可調的矩形脈沖的發(fā)生器,可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應,或用作模擬信號來測試雷達、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。
④隨機信號發(fā)生器。通常又分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類。噪聲信號發(fā)生器主要用途為:在待測系統(tǒng)中引入一個隨機信號,以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)性能;外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲比較以測定噪聲系數(shù);用隨機信號代替正弦或脈沖信號,以測定系統(tǒng)動態(tài)特性等。當用噪聲信號進行相關函數(shù)測量時,若平均測量時間不夠長,會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差,可用偽隨機信號來解決。

信號發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號發(fā)生器及任意波形發(fā)生器,而函數(shù)波形發(fā)生器在設計上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式。眾所周知,數(shù)字合成式函數(shù)信號源無論就頻率、幅度乃至信號的信噪比(S/N)均優(yōu)于模擬,其鎖相環(huán)( PLL)的設計讓輸出信號不僅是頻率精準,而且相位抖動(phase Jitter)及頻率漂移均能達到相當穩(wěn)定的狀態(tài),但畢竟是數(shù)字式信號源,數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾,始終難以有效克服,也造成在小信號的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號發(fā)生器。

談及模擬式函數(shù)信號源,結構圖如下:

這是通用模擬式函數(shù)信號發(fā)生器的結構,是以三角波產(chǎn)生電路為基礎經(jīng)二極管所構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。

而三角波是如何產(chǎn)生的,公式如下:

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,電路結構如下:

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。

再如圖二所示,開關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。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整頻率的電位器,只不過需要簡單地將原本是電壓信號轉成電流而已。

而在占空比調整上的設計有下列兩種思路:

1、頻率(周期)不變,脈寬改變,其方法如下:

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到20[%]以下,導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)轉換,那么得到的數(shù)字信號就發(fā)生變動而無所適從。但不容否認的在使用上比較好調。

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。[NextPage]

這種方式的設計一般使用者的反應是"難調",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整電路設計思路,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,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,想設計這部分電路,除原有的模擬理論基礎外尚需具備實際的經(jīng)驗,"Try Error"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)絡而不是分壓電路是要讓輸出阻抗保持一定)

主要輸出

波形：正弦波, 三角波, 方波, Ramp 與 脈波輸出

振幅：>20Vp-p (open circuit); >10Vp-p (加 50W 負載)

阻抗：50Ω+10%

衰減器：-20dB, -20dB+1.0dB (at 1kHz)

DC Offset：<-10V ~ >+10V, (<-5V ~ >+5V 加 50W 負載)

Duty Control：1 : 1 to 10 : 1 continuously rating

頻率范圍：0.2Hz to 2MHz (共 7 檔)

檔位準確度：+5% + 1Hz (在 0.2, 2.0 刻度位置)

正弦波

失真：< 1% 0.2Hz ~ 200kHz

頻率響應：< 0.1dB 0.2Hz ~ 100kHz; < 0.5dB 100kHz ~ 2MHz

三角波

線性：98% 0.2Hz ~ 100kHz; 95% 100kHz ~ 2MHz

方波

對稱性：<2% 0.2Hz ~ 100kHz

上升/下降時間：<100nS

TTL 輸出

Level：>3Vpp

上升/下降時間：<25nS

VCF

輸入電壓：約 0V~10V ±1V input for 1000 : 1 frequency ratio

輸入阻抗：10kW (±10%)

使用電源：交流 100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz

附件：測試線 GTL-101 × 1, 操作手冊 × 1, 電源線 × 1

尺寸及重量：230(寬) × 95(高) × 280(長) mm, 約 2.0 公斤

一臺功能較強的函數(shù)波形發(fā)生器,還有掃頻、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及或LCD液晶顯示頻率,其與頻率計電路是重疊的。