數(shù)字合成信號發(fā)生器的工作原理

數(shù)字合成信號發(fā)生器沒有振蕩元件，是用數(shù)字合成方法產(chǎn)生一連串數(shù)據(jù)流，再經(jīng)過數(shù)- 模轉換產(chǎn)生預先設定的模擬信號，即利用程序軟件產(chǎn)生所需的信號，其原理框圖如圖8-5所示。

波形合成原理：例如要產(chǎn)生一個正弦波，首先將函數(shù)y= sinx進行數(shù)字量化，再以x為地址，y為量化數(shù)據(jù)，依次存人波形存儲器。

數(shù)字合成信號發(fā)生器是使用相位累加技術控制波形存儲器的地址，在每個采樣周期中， 數(shù)字合成信號發(fā)生器都把一個相位增量，累加到相位累加器的當前結果上，通過改變相位增量而使輸出的頻率發(fā)生改變；再根據(jù)相位累加器輸出的地址，由波形存儲器取出波形量化數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)-模轉換器和運放轉換成模擬信號電壓。但是波形數(shù)據(jù)是簡短的采樣數(shù)據(jù)，輸出是一個階梯形的正弦波，必須經(jīng)過低通濾波器濾除波形中的高次諧波，才可變?yōu)檫B續(xù)的，可供使用的正弦波。 

正弦波的輸出幅度是由幅度控制器控制的，它將低通濾波器輸出的滿幅度信號，按照設定的要求進行比例衰減，經(jīng)過功率放大器放大后，送至輸出端口。微處理器是整機的控制中心，通過鍵盤控制各個模塊工作，實現(xiàn)其輸出設置。

8.4低頻信號發(fā)生器

8.4.1低頻信號發(fā)生器的組成

低頻信號發(fā)生器組成框圖如圖8-6所示，主要包括主振器、緩沖放大器、電平調(diào)節(jié)器、 功率放大器、輸出衰減器、阻抗變換器和輸出指示器等部分。

1.主振器

主振器是低頻信號發(fā)生器的核心部分，產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號，它決定了信號發(fā)生器的有效頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。低頻信號發(fā)生器中產(chǎn)生振蕩信號的方法有多種，現(xiàn)代低頻信號發(fā)生器中， 主振器常采用文氏電橋振蕩電路。其原理框圖如圖 8-7所示。

2. 緩沖放大器

緩沖放大器兼有緩沖和電壓放大的作用。緩沖是為了將后級電路與主振器隔離，防止后級電路、負載等的變化對主振器的影響，保證主振頻率穩(wěn)定，一般采用射極跟隨器或運放組成的電壓跟隨器。

3. 功率放大器

功率放大器用來對電平調(diào)節(jié)器送來的電壓信號進行功率放大，使之達到額定的功率輸出，驅動低阻抗負載。通常采用電壓跟隨器或BTL電路等。

4. 輸Hi衰減器

圖8-8所示電路為低頻信號發(fā)生器中zui常用的輸出衰減器。由電位器RP取出一部分信號電壓加于及R1~R8組成的步進衰減器，調(diào)節(jié)電位器或調(diào)節(jié)波段開關S所接的檔位，均可使衰減器輸出不同電壓。

5. 阻抗變換器

阻抗變換器用于匹配不同阻抗的負載，以便在 負載上獲得zui大輸出功率。

6. 輸出指示

輸出指示用來指示輸出端輸出電壓的幅度，或對外部信號電壓進行測量，可能是指計式電壓表、數(shù)碼LED或LCD。 

8.4.2低頻信號發(fā)生器的主要性能指標

通常，低頻信號發(fā)生器的主要工作特性如下：

1) 頻率范圍：一般為20Hz ~1MHz,連續(xù)可調(diào)。

2) 頻率準確度：±(1 ~3)%。

3) 頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于0. 1%。

4) 輸出電壓：0 ~10V連續(xù)可調(diào)。

5) 輸出功率：0.5 ~5W連續(xù)可調(diào)。

6) 非線性失真范圍：0. 1% ~1%。

7) 輸出阻抗：50, 750，600，5k。

8) 輸出形式：平衡輸出與不平衡輸出。

8.4.3低頻信號發(fā)生器的使用要點

其使用要點如下：

1) 了解面板。

2) 注意正確的操作步驟。

信號發(fā)生器的使用包括如下步驟：

1) 開機準備。

2) 選擇頻率。

3) 輸出阻抗的配接。

4) 選擇輸出電路的形式。

5) 輸出電壓的調(diào)節(jié)和測讀。