信号发生器的电路构成和工作原理

信号发生器又称为函数信号发生器,它是一种应用非常广泛的设备,它可作为各种、部件及整机测量、调试、检修时的信号源。信号发生器提供正弦波、方波、三角波等多种信号波形。使用起来有很大的灵活性。目前,信号发生器的输出频率范围可达到0.005Hz~50MHz,可输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等各种信号,一般信号发生器都具有频率计数和显示功能,当该仪器外接计数输入时,还可作为频率计数器使用。有些函数信号发生器还具备调制和扫频功能。

信号发生器中的正弦波输出信号在模拟测试中应用十分广泛,电子放大器增益的测量、相位差的测量、非线性失真的测量以及系统频域特性的测量等均需要正弦信号源。

一、信号发生器的电路构成
信号发生器的电路构成有多种形式,一般有以下几个环节:

基本波形发生电路:波形发生可以是由RC振荡器、文氏电桥振荡器或压控振荡器等电路产生。

波形转换电路:基本波形通过矩形波整形电路、正弦波整形电路、三角波整形电路进行正弦波、方波、三角波间的波形转换。

放大电路:将波形转换电路输出的波形进行信号放大。

可调衰减器电路:可将仪器输出信号进行20dB、40dB或60dB衰减处理,输出各种幅度的函数信号。

二、信号发生器工作原理
目前常用的函数信号发生器大多由与晶体管构成,一般是采用恒流充放电的原理来产生三角波,同时产生方波,改变充放电的电流值,就可得到不同的频率信号,当充电与放电的电流值不相等时,原先的三角波可变成各种斜率的锯齿波,同时方波就变成各种占空比的脉冲。另外,将三角波通过波形变换电路,就产生了正弦波。然后正弦波、三角波(锯齿波)方波(脉冲)经函数开关转换由功率放大器放大后输出。

信号发生器的简化原理框图如图1所示。图中所示方波由三角波通过方波变换电路变换而成,实际中,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调整,使信号发生器输出的直流成分可以进行调节。

图1  信号发生器的简化原理框图

信号发生器的电路构成和工作原理

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