电子测量技术(第3版)第七章第2部分技术分析.ppt

函数信号发生器实际上是一种多波形信号源，可以输出正弦波、方波、三角波、斜波、半波正弦波及指数波等。 7．3．1函数信号发生器的基本组成与原理 7.3 函数信号发生器 1．方波-三角波-正弦波函数信号发生器的构成方案 如图7.9所示，由外触发或内触发脉冲，触发施密特电路产生方波，输出信号的频率由触发脉冲决定，然后经积分器输出线性变化的三角波或斜波，调节积分时间常数RC的值，可改变积分速度，即改变输出的三角波斜率，从而调节三角波的幅度，最后由正弦波形成电路形成正弦波。 图7.9 方波-三角波-正弦波函数发生器的原理框图 2．三角波-方波-正弦波函数信号发生器的构成方案 如图7.10所示，由三角波发生器先产生三角波，然后经方波形成电路产生方波，或经正弦波形成电路形成正弦波，最后经过缓冲放大器输出所需信号。虽然方波可由三角波通过方波变换电路变换而来，但在实际中，三角波和方波是难以分开的，方波形成电路通常是三角波发生器的组成部分。 图7.10 三角波-方波-正弦波函数信号发生器的原理框图 3．正弦波-方波-三角波函数信号发生器的构成方案 如图7.11所示，由正弦波发生器先产生正弦波，然后经微分电路产生尖脉冲，用脉冲触发单稳电路形成方波，经方波形成电路产生方波，最后经过缓冲放大器输出所需信号。 图7.11 正弦波-方波-三角波函数信号发生器的原理框图 1．三角波形成电路 电路框图如图7.12所示，由恒流源控制电路、恒流源、积分器（包括积分电容C和运算放大器A）和幅度控制电路构成。 7．3．2　函数信号发生器的典型电路 图7.12 三角波形成电路的原理框图 （1）电压斜升过程。积分器输出电压为: 式中，uo1——斜升输出电压的瞬时值； I1—— 正恒流源的电流值； C—— 积分电容的电容量。 由上式可以看出，改变恒流源的电流或积分电容值可改变输出电压的变化斜率，即改变三角波的频率，通常调节C实现粗调，调节I实现细调。 当电压上升到幅度控制电路的限值电平+E时，幅度控制电路将发出控制信号，使开关S断开“1”，三角波的斜升过程结束。如图7.13所示，三角波的斜升时间为 式中，T1—— 输出电压的斜升时间； I1—— 正恒流源的电流值； C—— 积分电容的电容量； E—— 幅度控制电路的限值电平。 图7.13 三角波形成过程的波形图 （2）电压斜降过程。当开关S拨向“2”时，接通负恒流源，负恒流源I2向积分电容充电，且充电方向与开关S拨向“1”时相反，电容上的电荷减少，形成三角波的斜降过程。当电压下降到幅度控制电路的极限电平-E时，控制电路又使“2”断开，三角波的斜降过程结束。同理可得： 式中，uo2——斜升输出电压的瞬时值； I2—— 负恒流源的电流值； C—— 积分电容的电容量。 式中，T2为输出电压的斜降时间。 如此重复进行，形成了连续的三角波。 2．正弦波形成电路 正弦波形成电路用于将三角波变换成正弦波。图7.14所示为典型的二极管网络变换电路。 图7.14 正弦波形成电路原理图 （1）在三角波的正半周，当ui的瞬时值很小时， uo = ui 。 （2）当三角波的瞬时电压ui 上升到u1 ， （3）当三角波的瞬时电压ui 上升到u2 时，输入电压和输出电压分别为 随着输入三角波的不断增大，二极管VD3a、VD4a依次导通，使得分压器的分压比逐渐减小，输出电压衰减幅度更大，使三角波趋近于正弦波。 同理，当三角波自正峰值逐渐减小时，二极管VD4a、VD3a、VD2a、VD1a依次截止，分压器的分压比又逐渐增大，输出电压衰减幅度依次变小，三角波也趋近于正弦波，如此循环，三角波变换成正弦波。波形如图7.15所示。 图7.15 正弦波形成电路波形图 7．3．3　函数信号发生器的性能指标 （1）输出波形：输出波形有正弦波、方波、脉冲和三角波等波形，具有TTL同步输出及单次脉冲输出等。 （2）频率范围：频率范围一般分为若干频段。 （3）输出电压：一般指输出电压的峰-峰值。 （4）波形特性：不同波形有不同的表示法。 （5）输出阻抗：函数输出50Ω；TTL同步输出600Ω。 7.3.4　函数信号发生器的应用 函数发生器可用于音频放大器、滤波器、自动测试系统等的测试。如用于测量低频放大器的幅频特性。测试过程如下。 图7.16 放大器幅频特性测试连线图 （1）按图7.16所示连线。 （2）调节函数发生器，使其输出频率1kHz，幅度为10mV的正弦信号，并将其送到被测放大器输入端。 （3）在被测放大器输出端接上负载电阻RL后，再将输出接到毫伏表或示波器的Y输入端，测出放大器在1kHz时的输出电压值。