模拟信号发生器的工作原理

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。