如圖所示,整機電路由一片單片機進行管理,主要工作為:
a) 控制函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率;
b) 控制輸出信號的波形;
c) 測量輸出的頻率或測量外部輸入的頻率并顯示;
d) 測量輸出信號的幅度并顯示;
e) 控制輸出單次脈沖。
信號發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號發(fā)生器及任意波形發(fā)生器,而函數(shù)波形發(fā)生器在設計上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式。眾所周知,數(shù)字合成式函數(shù)信號源無論就頻率、幅度乃至信號的信噪比(S/N)均優(yōu)于模擬,其鎖相環(huán)( PLL)的設計讓輸出信號不僅是頻率精準,而且相位抖動(phase Jitter)及頻率漂移均能達到相當穩(wěn)定的狀態(tài),但畢竟是數(shù)字式信號源,數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾,始終難以有效克服,也造成在小信號的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號發(fā).
這是通用模擬式函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu),是以三角波產(chǎn)生電路為基礎經(jīng)二極管所構(gòu)成的正弦波整型電路產(chǎn)生正弦波,同時經(jīng)由比較器的比較產(chǎn)生方波,換句話說,如果以恒流源對電容充電,即可產(chǎn)生正斜率的斜波。同理,右以恒流源將儲存在電容上的電荷放電即產(chǎn)生負斜率的斜波,電路結(jié)構(gòu)如下:
當I1 =I2時,即可產(chǎn)生對稱的三角波,如果I1 > >I2,此時即產(chǎn)生負斜率的鋸齒波,同理I1 < < I2即產(chǎn)生正斜率鋸齒波。
開關(guān)SW1的選擇即可讓充電速度呈倍數(shù)改變,也就是改變信號的頻率,這也就是信號源面板上頻率檔的選擇開關(guān)。同樣的同步地改變I1及I2,也可以改變頻率,這也就是信號源上調(diào)整頻率的電位器,只不過需要簡單地將原本是電壓信號轉(zhuǎn)成電流而已。
而在占空比調(diào)整上的設計有下列兩種思路:
1、改變電平的幅度,亦即改變方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度,即可達到改變脈寬而頻率不變的特性,但其最主要的缺點是占空比一般無法調(diào)到20%以下,導致在采樣電路實驗時,對瞬時信號所采集出來的信號有所變動,如果要將此信號用來作模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,那么得到的數(shù)字信號就發(fā)生變動而無所適從。但不容否認的在使用上比較好調(diào)。
2、占空比變,頻率跟著改變,其方法如下:
將方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度予以固定(正、負可利用電路予以切換),改變充放電斜率,即可達成。
這種方式的設計一般使用者的反應是“難調(diào)”,這是大缺點,但它可以產(chǎn)生10%以下的占空比卻是在采樣時的必備條件。
以上的兩種占空比調(diào)整電路設計思路,各有優(yōu)缺點,當然連帶的也影響到是否能產(chǎn)生“像樣的”鋸齒波。