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模拟信号发生器的工作原理
浏览次数:2847发布日期:2015-01-12

模拟信号发生器能输出多种波形,一般由集成电路与晶体管构成,通常采用恒流充放电的原理来产生三龟波,同时产生方波,改变充放电的电流值,就可以得到不同频率的信号。当充电与放电的电流值不相等时,原先的三角波就变成各种斜率的锯齿波,同时方波变成工作占空比的矩形波。另外,将三角波通过波形变换电路,可以产生正弦波。产生的波形经过函数开关转换由功率放大器放大后输出。模拟信号发生器的电路构成有多种形式,一般有以下几个环节。

1. 基本波形发生电路

波形发生可以是由RC振荡器、压控振荡器等电路产生。

2。 波形转换电路

基本波形通过矩形整形电路、正弦波整形电路、角波整形电路 进行方波、正弦波、三角波间的波形转换。

3. 放大电路

将波形转换电路输出的波形进行信号放大。

4. 可调衰减电路

可将输出信号进行20dB、40dB、60dB衰减处理,输出各种幅度的信号。

其简化的工作原理框图如图8-4所示,图中方波由藍角波通过方 波变换电路变换而成。实际电路中,三角波和方波的产生是难以分开的,方波形成电路通常是三角波发生器的组成部分,正弦波是三角波通过正弦波形成电路变换而来的。所需的波形经过选取、放大后经衰减器输出。直流偏置电路提供一个直流补偿,使信号发生器输出的交流信号可加进直流成分,而且直流成分的大小可以调节。

数字合成信号发生器没有振荡元件,是用数字合成方法产生一连串数据流,再经过数/模转换产生预先设定的模拟信号,即利用程序软件产生所需的信号,其原理框图如图8-5所示。

波形合成原理:例如要产生一个正弦波,首先将函数y=sina:进行数字量化,再以为地址,y为量化数据,依次存人波形存储器。

数字合成信号发生器是使用相位累加技术控制波形存储器的地址,在每个采样周期中,数字合成信号发生器都把一个相位增量,累加到相位累加器的当前结果上,通过改变相位增量而使输出的频率发生改变;再根据相位累加器输出的地址,由波形存储器取出波形量化数据, 经数/模转换器和运算放大器转换成模拟信号电压。但是波形数据是简短的采样数据,输出是一个阶梯形的正弦波,必须经过低通滤波器 滤除波形中的高次谐波,才可变为连续的,可供使用的正弦波。

正弦波的输出幅度是由幅度控制器控制的,它将低通滤波器输出 的满幅度信号,按照设定的要求进行比例衰减,经过功率放大器放大后,送至输出端口。微处理器是整机的控制中心,通过键盘控制各个模块工作,实现其输出设置。

8。4。1低频信号发生器的组成

低频信号发生器组成框图如图8-6所示,主要包括主振器、缓冲放大器、电平调节器、功率放大器、输出衰减器、阻抗变换器和输出指示器等部分。



1. 主振器

主振器是低频信号发生器的核心部分,产生频率可调的正弦信号,它决定了信号发生器的有效频率范围和频率稳定度。低频信号发生器中产生振荡信号的方法有多种,现代低频信号发生器中,主振器常采用RC文氏电桥振荡电路。其原理框图如图8-7所示。

2. 缓冲放大器

缓冲放大器兼有缓冲和电压放大的作用。缓冲是为了将后级电路与主振器隔离,防止后级电路、 负载等的变化对主振器的影响, 保证主振频率稳定,一般采用射极跟随器或运算放大器组成的电压跟随器

3. 功率放大器

功率放大器用来对电平调 节器送来的电压信号进行功率放大,使之达到额定的功率输出,驱动低阻抗负载。通常采用电压跟随器或BTL电路等。

4. 输出衰减器

如图8-8.所示电路为低频信号发生器中zui常用的输出衰减器。由电位器RP取出一部分信号电压加于A~组成的步进衰减器,调节电位器或调节波段开关s所接的档位,均可使衰减器输出不同电压。





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