使用一个激发装置(即信号源)来激励一个系统的标准实验之一

使用激励装置(即信号源)激励系统以观察和分析它如何响应激励信号是电子测试技术中的标准实验之一。在设计和制造飞行器时,需要提前了解机体及其相关设备在气流、雷击、雨水、温度变化等各种扰动下的反映情况;在开发冶炼技术时,要了解炉内物理状态随炉面温度的变化而变化。在分析电子电路时,通常需要了解输出信号的频率和幅度与输入信号的频率和幅度之间的关系。这样,在进行上述过程的硬件或软件模拟实验时。需要人为地产生各种模拟信号。系统在这些模拟信号的激励下产生各种响应,因此简述函数信号发生器的工作原理,它们被称为激励信号。产生这些信号的仪器称为信号源。

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信号源包括函数信号发生器、脉冲信号发生器、音频信号发生器、任意波形信号发生器和扫频发生器,用于各种工程测试。图 11.1 所示的产品家族树反映了信号源之间的关系,其中直接数字设备合成 (DDS) 是一项相对较新的技术,它利用了最现代数字设备的功能,成为系列产品,开发函数发生器、任意波形发生器等高端产品。

基本函数发生器提供频率范围从 1MHz 到大约 50MHz 的正弦波、方波和三角波。图 11.2 显示了一个带有两个运算放大器的基本函数发生器。器件A1为积分器,提供三角波输出信号,其产生的三角波信号通过正弦波形成电路产生正弦波信号输出。器件 A2 是一个产生方波信号的电压比较器。大多数经济实惠的函数发生器基于一些单片集成电路 (IC),可以提供正弦波、方波和三角波。更高的价格可以提供触发信号 * 只有更宽的频率范围 Qi 更稳定的频率。具有可变上升时间(用于方波)和可变直流补偿。频率精度高,输出驱动能力强,

函数发生器在输出保真度和方波上升沿方面的改进性能依赖于两种相关类型的信号发生器的支持:低失真、低频函数发生器和脉冲发生器。优化的低失真源通常用于信号保真度至关重要的地方,高性能音频系统就是最明显的例子。用电阻式体积分压器获得不同波形的基本原理是先用一个恒流源给电容充电,再用另一个恒流源放电。这种技术实现了三角波发生器输出信号斜率的线性。输出信号的频率由选择电容范围和充电电流决定,这又取决于输入电压的控制,该控制由频率调谐设置和扫描电路输入控制。图 11.3 是函数发生器的简化框图。

有一类函数发生器具有扫描频率信号的能力简述函数信号发生器的工作原理,称为扫描振荡器。它们可以产生一个缓慢变化的斜坡,进而作用于组成受控电流源的组件,因此受控电流源的主频率在扫描模块给出的开始和结束时间之间变化(图 11.4)。

这种在函数发生器中集成电容并通过开关控制电源的方法可以进一步发展为可轻松调制AM/FM/Ext输出频率范围的可调频率发生器。此外,使用 A/D 转换器

与内存配合,实现输出的幅值和频率显示功能。在使用开关积分器的情况下,频率稳定性可以达到±2%。为了进一步提高稳定性,可以使用体(振荡)控制器和 PLL(锁相环)模块。

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