自適應信號發(fā)生器方案與實(shí)現

　　引言

　　在測試、研究或調整電子元器件、電子電路及設備時(shí)，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應、噪聲系數，為電壓表定度等，常需要提供符合要求的電信號，模擬實(shí)際工作中所用待測設備激勵信號。當進(jìn)行系統的穩態(tài)特性測量時(shí)，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。而進(jìn)行系統的瞬態(tài)特性測試時(shí)，又需使用前沿時(shí)間、脈沖寬度和重復周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內進(jìn)行精確調整，有很好的穩定性，有輸出指示。而這種測試信號源一般采用信號發(fā)生器。

　　用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數的電測試信號，本設計可以產(chǎn)生可變頻率及幅度的方波、正弦波及三角波，并通過(guò)簡(jiǎn)易的方法來(lái)對輸出信號頻率和幅度進(jìn)行自適應調整及功率與外接負載的自動(dòng)適配，輸出信號參數直接通過(guò)液晶顯示屏顯示。

　　作為一種自適應控制系統，此信號發(fā)生器能夠根據受控對象及其工作環(huán)境變化，對要求的性能指標與實(shí)際系統的性能進(jìn)行比較，根據所獲信息，相應修正控制規律或調整系統參數，使系統能夠保持最優(yōu)或次優(yōu)化工作狀態(tài)，從而獲得滿(mǎn)意性能。

　　系統結構

　　本系統分為供電模塊、顯示模塊、信號產(chǎn)生及調整電路、功率輸出及保護電路。系統框圖如圖1所示。供電模塊為系統中其他部分提供工作所需電源。信號產(chǎn)生及調整單元產(chǎn)生實(shí)際測試所需信號，并根據需求對信號相關(guān)參數進(jìn)行自適應調整。功率輸出則對信號產(chǎn)生及調整部分所提供的信號進(jìn)行功率調整。保護電路則對系統工作時(shí)遇到的一些異常情況進(jìn)行必要的處理。顯示單元則可以定性顯示信號波形及其幅度與頻率的變化，并對幅度與頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)數字顯示。

　　系統硬件電路

　　供電電路

　　根據實(shí)際要求，自行設計了一個(gè)穩壓電源。系統采用外接市電220V電源。對于供電電路，可分為交流調壓部分，交流―直流轉換部分，及直流電平調整部分。其中直流電平調整采用開(kāi)關(guān)型穩壓電源。

　　信號產(chǎn)生及自適應調整

　　綜合考慮成本、硬件及軟件靈活性等因素，決定采用如下方案：

　　系統采用微控制器產(chǎn)生脈沖信號。信號經(jīng)放大后，可直接通過(guò)功率放大輸出，也可以輸入到波形調整模塊，產(chǎn)生幅度可調整的正弦波或三角波。之后再通過(guò)功率放大輸出?？驁D如圖2所示。信號的幅度、頻率自適應調整以及信號輸出功率的自適應調整還需要軟件部分協(xié)助完成。自適應調整關(guān)鍵是設計好反饋回路及自適應機構。