函数信号发生器的工作原理和应用的应用

什么是函数信号发生器?

函数信号发生器是一种能够提供各种频率、波形和输出电平的电信号的装置。在测量各种电信系统或电信设备的幅值特性、频率特性、传输特性等电参数,以及测量元器件的特性和参数时,用作测试信号源或激励源。

函数信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域有着广泛的应用。各种波形可以用三角方程表示。能产生三角波、锯齿波、矩形波(包括方波)、正弦波等多种波形的电路称为函数信号发生器。

函数信号发生器的工作原理:

函数信号发生器是一种能够提供各种频率、波形和输出电平的电信号的装置。在测量各种电信系统或电信设备的幅值特性、频率特性、传输特性等电参数,以及测量元器件的特性和参数时,用作测试信号源或激励源。它可以产生三角波、锯齿波、方波、正弦波等多种波形,因此在生产实践和科技领域有着广泛的应用。

函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗转换器和指示电压表组成。当输入端输入一个小信号正弦波时,信号分两路传输,其中一个完成整流和倍压功能,提供工作电源;另一个进入逆变器的输入端,完成信号放大功能。放大后的信号经后级门电路处理,转换成方波输出,输出端为可调电阻。

函数信号发生器产生的各种波形可以用三角函数方程来表示。函数信号发生器在电路实验和设备测试中有着非常广泛的用途。例如,在通信、广播和电视系统中,需要射频传输。这里的射频波是载波。为了传输音频、视频信号或脉冲信号,需要一个可以产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医药等领域,如高频感应加热、冶炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率更高或更低、频率更高或更低的振荡器。

函数信号发生器电路图及其电路功能介绍:

科技和工业应用提供的信号越来越精确。该产品的推出促进了函数信号发生器的发展和推广,已成为工业生产、产品开发、科研等领域的必备工具。作为一种精密的测试仪器,它已广泛应用于电子行业。根据函数信号发生器的原理分析,我们知道最常用的一种就是我们经常使用锯齿波信号发生器作为时基电路。

例如,当我们需要测量某个信号的精度/性能/频率时,我们需要找一个参考信号来观察和检测信号的运动规律,然后使用一些显示仪器(如示波器/数字显示仪器等)使用荧光屏显示测量图像并比较函数发生器的图像,以简化函数发生器的测量。下面我总结一下函数信号发生器的一些基础知识,包括函数信号发生器的原理和性能分析,让大家更直观的了解这个仪器。

函数信号发生器可用于测试或修复各种电子仪器设备中低频放大器的频率特性、增益和通带,也可作为高频信号发生器的外部调制信号源。顾名思义,它肯定可以产生函数信号源,比如一定频率的正弦波数字信号发生器与函数发生器的比较,有的可以输出电压,有的可以输出功率。下面我们用一个简单的例子来说明函数信号发生器的原理。

a) 信号发生器系统主要由以下几部分组成:主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗转换器(输出变压器)和指示电压表。

b) 工作方式:当一个小信号正弦波输入到输入端时,信号分两路传输,一路循环完成整流和倍压功能,提供工作电源;另一路电容耦合,进入反相端输入,完成信号放大功能。放大后的信号经后级门电路处理,转换成方波输出。输出是一个可调电阻。

c) 工作流程:首先,主振级产生低频正弦振荡信号,信号需要经过电压放大器放大。放大系数必须满足电压输出幅值的要求。最后,输出衰减器用于直接输出信号设备实际能输出的电压。输出电压的大小可以通过主振动输出调节电位器来调节。

一般由单片机管理,主要实现以下功能:

a) 控制函数发生器产生的频率;

b) 控制输出信号的波形;

c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示;

d) 测量输出信号的幅值并显示;

e) 控制输出单脉冲。

下面我们举个例子。我们用功率自适应方波发生器的原理图来进一步说明。下图是不带电源的方波发生器,可以作为电子爱好者和实验室的简单信号源。

该电路是由六个反相器CD4096组成的自适应方波发生器。该方波发生器电路简单,易于制作,因此该方波发生器电路可以作为市电供电的50Hz方波发生器。制作时应将市电的220V正弦波经变压器隔离降压(1~0.75V),然后输入到电路的输入端,以确保安全。

【电路分析如下】

(1)输入端输入小信号正弦波时,信号分两路传输,一路C1、D1、D2、C2循环,完成换相倍增电压功能,为CD4096提供工作电源;

(2)另一路电容C3耦合后进入CD4096的一个反相器的输入端,完成信号放大功能(小信号工作时,反相器可作为放大器)。放大后的信号通过通过后级经门电路处理,转换成方波后由CD4096的12、8、10脚输出,输出端的R2为可调电阻确保输出信号从0到1.25V可调。

函数信号发生器常用于电子设计中,可提供一定频率、一定周期的正弦波、方波和三角波。

如何构建完整的函数生成器架构:

函数信号发生器在模拟电子领域有很大的用途。综上所述,函数信号发生器的实现方式通常包括以下几种:

(1)由分立元件组成的函数发生器:通常是单个频率较低的函数发生器,它的运行不是很稳定,也不容易调试。

(2)可以用三极管、运放IC等通用器件,也可以用专用函数信号发生器IC制作。早期的函数信号发生器IC,如L8038、BA20< @5、XR2207/2209等,功能少数字信号发生器与函数发生器的比较,精度低,频率上限只有300kHz,不能产生更高频率的信号,调节方式不够灵活,频率和占空比不能独立调整。影响。

(3)使用单片机的函数发生器:可以产生多种波形,频率更高,调试方便。鉴于此,美国Maxim开发了新一代的函数信号发生器ICMAX038,它克服了2)中芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片无法企及的。MAX038频率高,精度好,所以被称为高频精密函数信号发生器IC。MAX038是环路、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路设计的首选器件。

(4)使用专用的直接数字合成DDS芯片函数发生器:可以产生任意波形,可以达到很高的频率。但是成本很高。

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