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技術(shù)指標(biāo) 輸出信號(hào):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(cè)頻率:0.1Hz-10MHz ±0.1%衰減: 0dB、 -20dB、-40dB 、–60dB直流電平: +10V——10V連續(xù)可調(diào) 占空比:10%-90%連續(xù)可調(diào)失真度:≤2% (20Hz-20kHz)方波上升時(shí)間: ≤50nSTTL方波輸出: ≥3Vp-p 上升時(shí)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(hù)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(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(zhuān)門(mén)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(wú)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(guó)美信公司開(kāi)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(chēng)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。

4、利用專(zhuān)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。

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

①正弦信號(hào)發(fā)生器。主要用于測(cè)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(xì)分為低頻(20赫至10兆赫)信號(hào)發(fā)生器、高頻(100千赫至300兆赫)信號(hào)發(fā)生器、微波信號(hào)發(fā)生器、掃頻和程控信號(hào)發(fā)生器、頻率合成式信號(hào)發(fā)生器等。
②函數(shù)(波形)信號(hào)發(fā)生器。能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形(正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等)信號(hào),頻率范圍可從幾個(gè)微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試用外,還廣泛用于其他非電測(cè)量領(lǐng)域。
③脈沖信號(hào)發(fā)生器。能產(chǎn)生寬度、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器,可用以測(cè)試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng),或用作模擬信號(hào)來(lái)測(cè)試?yán)走_(dá)、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。
④隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。通常又分為噪聲信號(hào)發(fā)生器和偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器兩類(lèi)。噪聲信號(hào)發(fā)生器主要用途為:在待測(cè)系統(tǒng)中引入一個(gè)隨機(jī)信號(hào),以模擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測(cè)定系統(tǒng)性能;外加一個(gè)已知噪聲信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲比較以測(cè)定噪聲系數(shù);用隨機(jī)信號(hào)代替正弦或脈沖信號(hào),以測(cè)定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性等。當(dāng)用噪聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測(cè)量時(shí),若平均測(cè)量時(shí)間不夠長(zhǎng),會(huì)出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性誤差,可用偽隨機(jī)信號(hào)來(lái)解決。

信號(hào)發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號(hào)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(shè)計(jì)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(hào)源無(wú)論就頻率、幅度乃至信號(hào)的信噪比(S/N)均優(yōu)于模擬,其鎖相環(huán)( PLL)的設(shè)計(jì)讓輸出信號(hào)不僅是頻率精準(zhǔn),而且相位抖動(dòng)(phase Jitter)及頻率漂移均能達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài),但畢竟是數(shù)字式信號(hào)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(hào)的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

談及模擬式函數(shù)信號(hào)源,結(jié)構(gòu)圖如下:

這是通用模擬式函數(shù)信號(hào)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(shí)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(shuō),如果以恒流源對(duì)電容充電,即可產(chǎn)生正斜率的斜波。同理,右以恒流源將儲(chǔ)存在電容上的電荷放電即產(chǎn)生負(fù)斜率的斜波,電路結(jié)構(gòu)如下:

當(dāng)I1 =I2時(shí),即可產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的三角波,如果I1 > >I2,此時(shí)即產(chǎn)生負(fù)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(kāi)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(hào)的頻率,這也就是信號(hào)源面板上頻率檔的選擇開(kāi)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(hào)源上調(diào)整頻率的電位器,只不過(guò)需要簡(jiǎn)單地將原本是電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成電流而已。

而在占空比調(diào)整上的設(shè)計(jì)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(dá)到改變脈寬而頻率不變的特性,但其最主要的缺點(diǎn)是占空比一般無(wú)法調(diào)到20[%]以下,導(dǎo)致在采樣電路實(shí)驗(yàn)時(shí),對(duì)瞬時(shí)信號(hào)所采集出來(lái)的信號(hào)有所變動(dòng),如果要將此信號(hào)用來(lái)作模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,那么得到的數(shù)字信號(hào)就發(fā)生變動(dòng)而無(wú)所適從。但不容否認(rèn)的在使用上比較好調(diào)。

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(fù)可利用電路予以切換),改變充放電斜率,即可達(dá)成。[NextPage]

這種方式的設(shè)計(jì)一般使用者的反應(yīng)是"難調(diào)",這是大缺點(diǎn),但它可以產(chǎn)生10[%]以下的占空比卻是在采樣時(shí)的必備條件。

以上的兩種占空比調(diào)整電路設(shè)計(jì)思路,各有優(yōu)缺點(diǎn),當(dāng)然連帶的也影響到是否能產(chǎn)生"像樣的"鋸齒波。

接下來(lái)PA(功率放大器)的設(shè)計(jì)。首先是利用運(yùn)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(hào)送到衰減網(wǎng)路,這部分牽涉到信號(hào)源輸出信號(hào)的指標(biāo),包含信噪比、方波上升時(shí)間及信號(hào)源的頻率響應(yīng),好的信號(hào)源當(dāng)然是正弦波信噪比高、方波上升時(shí)間快、三角波線性度要好、同時(shí)伏頻特性也要好,(也即頻率上升,信號(hào)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(shí)除利用電容作頻率補(bǔ)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(jì)這部分電路,除原有的模擬理論基礎(chǔ)外尚需具備實(shí)際的經(jīng)驗(yàn),"Try Error"的耐心是不可缺少的。

PA信號(hào)出來(lái)后,經(jīng)過(guò)π型的電阻式衰減網(wǎng)路,分別衰減10倍(20dB)或100倍(40dB),此時(shí)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)

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(fù)載)

阻抗：50Ω+10%

衰減器：-20dB, -20dB+1.0dB (at 1kHz)

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

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

頻率范圍：0.2Hz to 2MHz (共 7 檔)

檔位準(zhǔn)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(yīng)：< 0.1dB 0.2Hz ~ 100kHz; < 0.5dB 100kHz ~ 2MHz

三角波

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

方波

對(duì)稱(chēng)性：<2% 0.2Hz ~ 100kHz

上升/下降時(shí)間：<100nS

TTL 輸出

Level：>3Vpp

上升/下降時(shí)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(cè)試線 GTL-101 × 1, 操作手冊(cè) × 1, 電源線 × 1

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

一臺(tái)功能較強(qiáng)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(jì)電路是重疊的。