什么是函數信號發(fā)生器，函數信號發(fā)生器的作用，函數信號發(fā)生器的工作原理

　　什么是函數信號發(fā)生器？

　　函數信號發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號的設備。在測量各種電信系統或電信設備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數時(shí)，以及測量元器件的特性與參數時(shí)，用作測試的信號源或激勵源。

　　函數信號發(fā)生器又稱(chēng)信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。各種波形曲線(xiàn)均可以用三角函數方程式來(lái)表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱(chēng)為函數信號發(fā)生器。

　　函數信號發(fā)生器的工作原理：

　　函數信號發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號的設備。在測量各種電信系統或電信設備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數時(shí)，以及測量元器件的特性與參數時(shí)，用作測試的信號源或激勵源。它能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波，所以在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。

　　函數信號發(fā)生器系統主要由主振級、主振輸出調節電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表構成。當輸入端輸入小信號正弦波時(shí)，該信號分兩路傳輸，一路完成整流倍壓功能，提供工作電源;另一路進(jìn)入一個(gè)反相器的輸入端，完成信號放大功能。該放大信號經(jīng)后級的門(mén)電路處理，變換成方波后經(jīng)輸出，輸出端為可調電阻。

　　函數信號發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形曲線(xiàn)均可以用三角函數方程式來(lái)表示，函數信號發(fā)生器在電路實(shí)驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統中，都需要射頻發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農業(yè)、生物醫學(xué)等領(lǐng)域內，如高頻感應加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。

　　函數信號發(fā)生器電路圖及其電路作用介紹：

　　科技及工業(yè)應用要求提供的信號越來(lái)越精密，簡(jiǎn)介推動(dòng)了函數信號發(fā)生器的發(fā)展和推廣，成為工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究等領(lǐng)域必備的工具，它作為一種精密的測試儀器，在電子行業(yè)得到了廣泛的應用。根據函數信號發(fā)生器原理分析，我們知道最常用的就是我們經(jīng)常會(huì )用到鋸齒波信號產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。

　　例如在我們需要測量某種信號的精確度/性能/頻率等，需要找一個(gè)信號參照觀(guān)測檢測信號的運動(dòng)規律，再利用一些顯示儀器（如示波器/數顯儀表等）利用熒光屏來(lái)顯示實(shí)測圖像和函數信號發(fā)生器的圖像進(jìn)行比對，簡(jiǎn)化函數發(fā)生器測量工作。下面我總結了一些關(guān)于函數信號發(fā)生器基礎知識，包括函數信號發(fā)生器原理和性能分析，讓大家更直觀(guān)的去認識這種儀器。

　　函數信號發(fā)生器是可用于測試或檢修各種電子儀器設備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調制信號源。顧名思義肯定可以產(chǎn)生函數信號源，如一定頻率的正弦波，有的可以電壓輸出也有的可以功率輸出。下面我們用簡(jiǎn)單的例子，來(lái)說(shuō)明函數信號發(fā)生器原理。

　　a） 信號發(fā)生器系統主要由下面幾個(gè)部分組成：主振級、主振輸出調節電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器（輸出變壓器）和指示電壓表。

　　b） 工作模式：當輸入端輸入小信號正弦波時(shí)，該信號分兩路傳輸，其一路徑回路，完成整流倍壓功能，提供工作電源;另一路徑電容耦合，進(jìn)入一個(gè)反相器的輸入端，完成信號放大功能。該放大信號經(jīng)后級的門(mén)電路處理，變換成方波后經(jīng)輸出。輸出端為可調電阻。

　　c） 工作流程：首先主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號，信號則需要經(jīng)過(guò)電壓放大器放大，放大的倍數必須達到電壓輸出幅度的要求，最后通過(guò)輸出衰減器來(lái)直接輸出信號器實(shí)際可以輸出的電壓，輸出電壓的大小則可以用主振輸出調節電位器來(lái)進(jìn)行具體的調節。

　　它一般由一片單片機進(jìn)行管理，主要是為了實(shí)現下面的幾種功能：

　　a） 控制函數發(fā)生器產(chǎn)生的頻率;

　　b） 控制輸出信號的波形;

　　c） 測量輸出的頻率或測量外部輸入的頻率并顯示;

　　d） 測量輸出信號的幅度并顯示;

　　e） 控制輸出單次脈沖。

　　下面我們來(lái)舉一個(gè)例子，我們用電源自適應的方波發(fā)生器原理圖來(lái)具體的進(jìn)一步說(shuō)明。下圖是一種不用電源的方波發(fā)生器，可供電子愛(ài)好者和實(shí)驗室作簡(jiǎn)易信號源用。

　　該電路是由六反相器CD4096組成的自適應方波發(fā)生器。該方波發(fā)生器電路簡(jiǎn)單，制作容易，因此可利用該方波發(fā)生器電路，作市電供電的50Hz方波發(fā)生器。制作時(shí)，市電220V的正弦波，應經(jīng)變壓器隔離降壓（1～0.75V）處理后，輸入到電路的輸入端，以保安全。

　　【電路分析如下】

　?。?）當輸入端輸入小信號正弦波時(shí)，該信號分兩路傳輸，其一路徑C1、D1、D2、C2回路，完成整流倍壓功能，給CD4096提供工作電源;

　?。?）另一路徑電容C3耦合，進(jìn)入CD4096的一個(gè)反相器的輸入端，完成信號放大功能（反相器在小信號工作時(shí)，可作放大器用）。該放大信號經(jīng)后級的門(mén)電路處理，變換成方波后經(jīng)CD4096的12、8、10腳輸出。輸出端的R2為可調電阻，以保證輸出端信號從0～1.25V可調。

　　在電子設計中函數信號發(fā)生器是經(jīng)常使用的，可以提供一定頻率一定周期的正弦波、方波和三角波等。

　　如何搭建一個(gè)完整的函數發(fā)生器構架：

　　函數信號發(fā)生器，在模擬電子領(lǐng)域有很大的用途?？偨Y起來(lái)，函數信號發(fā)生器的實(shí)現方法通常有以下幾種：

　?。?）用分立元件組成的函數發(fā)生器：通常是單函數發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩定，不易調試。

　?。?）可以由晶體管、運放IC等通用器件制作，更多的則是用專(zhuān)門(mén)的函數信號發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數信號發(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(wú)法產(chǎn)生更高頻率的信號，調節方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調節，二者互相影響。

　?。?）利用單片集成芯片的函數發(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(kāi)發(fā)了新一代函數信號發(fā)生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺點(diǎn)，可以達到更高的技術(shù)指標，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。

　?。?）利用專(zhuān)用直接數字合成DDS芯片的函數發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率。但成本較高。