什么是信號(hào)發(fā)生器？

　　信號(hào)發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)的設(shè)備。在測(cè)量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數(shù)時(shí)，以及測(cè)量元器件的特性與參數(shù)時(shí)，用作測(cè)試的信號(hào)源或激勵(lì)源。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

　　也稱為信號(hào)發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測(cè)電路所需特定參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)。在測(cè)試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時(shí)，為測(cè)定電路的一些電參量，如測(cè)量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號(hào)，以模擬在實(shí)際工作中使用的待測(cè)設(shè)備的激勵(lì)信號(hào)。

　　當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測(cè)量時(shí)，需使用振幅、頻率已知的正弦信號(hào)源。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時(shí)，又需使用前沿時(shí)間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號(hào)源輸出信號(hào)的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。

　　信號(hào)源可以根據(jù)輸出波形的不同，劃分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、矩形脈沖信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器等四大類。正弦信號(hào)是使用最廣泛的測(cè)試信號(hào)。這是因?yàn)楫a(chǎn)生正弦信號(hào)的方法比較簡(jiǎn)單，而且用正弦信號(hào)測(cè)量比較方便。正弦信號(hào)源又可以根據(jù)工作頻率范圍的不同劃分為若干種。

　　信號(hào)發(fā)生器的工作原理：

　　信號(hào)發(fā)生器的原理：系統(tǒng)包括主振級(jí)、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表。主振級(jí)產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號(hào)，經(jīng)電壓放大器放大，達(dá)到電壓輸出幅度的要求，經(jīng)輸出衰減器可直接輸出電壓，用主振輸出調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

　　如圖所示，電路是由六反相器CD4096組成的自適應(yīng)方波發(fā)生器。當(dāng)輸入端輸入小信號(hào)正弦波時(shí)，該信號(hào)分兩路傳輸，其一路徑C1、D1、D2、C2回路，完成整流倍壓功能，給CD4096提供工作電源;另一路徑電容C3耦合，進(jìn)入CD4096的一個(gè)反相器的輸入端，完成信號(hào)放大功能。該放大信號(hào)經(jīng)后級(jí)的門電路處理，變換成方波后經(jīng)CD4096的12、8、10腳輸出。輸出端的R2為可調(diào)電阻，以保證輸出端信號(hào)從0～1.25V可調(diào)。

　　信號(hào)發(fā)生器的分類：

　　信號(hào)發(fā)生器按其輸出頻率的高低，可分為超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、高頻信號(hào)發(fā)生器、超高頻信號(hào)發(fā)生器和視頻信號(hào)發(fā)生器；按產(chǎn)生波形的不同，可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等；按調(diào)制方式的不同，可分為調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相和脈沖調(diào)制信號(hào)發(fā)生器。此外，還有可以產(chǎn)生多種波形的信號(hào)發(fā)生器。

　　（l）低頻信號(hào)發(fā)生器 低頻信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生頻率范圍在20～200kHz以內(nèi)（也有頻率更寬的1Hz～1MHz的低頻信號(hào)發(fā)生器）、輸出一定電壓和功率的正弦波信號(hào)。

　　低頻信號(hào)發(fā)生器是用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)低頻正弦波信號(hào)的儀器。因此，它應(yīng)該滿足以下的要求。

　　①輸出波形應(yīng)盡可能的接近正弦波，非線性失真不應(yīng)超過(guò)1％～2％。

　　②在信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的整個(gè)頻率范圍內(nèi)，輸出信號(hào)的幅度應(yīng)不隨頻率而變化。

　　③信號(hào)頻率能在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)或分段連續(xù)調(diào)節(jié)，而且輸出頻率要有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

　　④輸出信號(hào)電壓應(yīng)能連續(xù)調(diào)節(jié)，并且能準(zhǔn)確地讀出輸出電壓數(shù)值。

　　（2）高頻信號(hào)發(fā)生器 高頻信號(hào)發(fā)生器可以輸出正弦波電壓或功率以及調(diào)幅波電壓或功率。信號(hào)的頻率范圍一般在幾百千赫以上。目前，高頻信號(hào)發(fā)生器一般分為普通高頻信號(hào)發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器兩大類。普通高頻信號(hào)發(fā)生器頻率范圍為100kHz～50MHz，超高頻信號(hào)發(fā)生器頻率范圍為10～350MHz。高頻信號(hào)發(fā)生器應(yīng)具有以下性能。

　　①高頻信號(hào)發(fā)生器儀器本身應(yīng)采取嚴(yán)密的屏蔽措施，以保證儀器內(nèi)部信號(hào)不對(duì)外泄漏，同時(shí)保證外部信號(hào)對(duì)內(nèi)部不產(chǎn)生干擾。

　　②信號(hào)的輸出頻率要有較高的穩(wěn)定性，并有精確的頻率微調(diào)裝置。

　　③信號(hào)輸出的幅度變化受信號(hào)頻率變化的影響較小。

　　信號(hào)發(fā)生器的使用方法：

　　一、開(kāi)啟電源，開(kāi)關(guān)指示燈顯示。

　　二、選擇合適的信號(hào)輸出形式（方波或正弦波）。

　　三、選擇所需信號(hào)的頻率范圍，按下相應(yīng)的檔級(jí)開(kāi)關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)微調(diào)器，此時(shí)微調(diào)器所指示數(shù)據(jù)同檔級(jí)數(shù)據(jù)倍乘為實(shí)際輸出信號(hào)頻率。

　　四、調(diào)節(jié)信號(hào)的功率幅度，適當(dāng)選擇衰減檔級(jí)開(kāi)關(guān)，從而獲得所需功率的信號(hào)。

　　五、從輸出接線柱分清正負(fù)連接信號(hào)輸出插線。

　　怎樣選擇適合自己的信號(hào)發(fā)生器：

　　在 電子測(cè)試和測(cè)量中，通常會(huì)要求信號(hào)源，生成只有從外部提供才有的信號(hào)。下面列出了為您的應(yīng)用選擇 信號(hào)發(fā)生器時(shí)可能要考慮的常見(jiàn)功能。

　　一、采樣（時(shí)鐘）速率

　　采樣率通常用每秒百萬(wàn)樣點(diǎn)或每秒千兆樣點(diǎn)表示，指明了儀器可以運(yùn)行

　　的最大時(shí)鐘速率或采樣率。采樣率影響著主要輸出信號(hào)的頻率。一般來(lái)說(shuō)，您應(yīng)該選擇采樣頻率是生成的信號(hào)最高 頻譜頻率成分兩倍的儀器，以保證準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)信號(hào)。最大采樣率還決定著可以用來(lái)創(chuàng)建波形的最小時(shí)間增量。在典型情況下，這個(gè)數(shù)字使用下面的公式計(jì)算得出：T=1/F，其中T是用秒表示的定時(shí)分辨率，F(xiàn)是采樣率。

　　二、內(nèi)存深度（記錄長(zhǎng)度）

　　內(nèi)存深度或記錄長(zhǎng)度在信號(hào)保真度中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)樗鼪Q定著可以存儲(chǔ)多少個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)定義一個(gè)波形。內(nèi)存越深，存儲(chǔ)的波形細(xì)節(jié)更多，存儲(chǔ)所需波形的周期數(shù)越高。

　　三、垂直（幅度）分辨率

　　垂直分辨率與儀器DAC的二進(jìn)制字長(zhǎng)度有關(guān)，用位數(shù)表示，位數(shù)越多，分辨率越高。DAC的垂直分辨率決定著復(fù)現(xiàn)的波形的幅度精度和失真。盡管越高越好，但大多數(shù)任意波形儀器都會(huì)有一個(gè)整體折衷，因?yàn)榉直媛试礁撸蓸勇试降汀?/p>

　　四、特點(diǎn)和功能

　　有些信號(hào)發(fā)生器提供一系列特點(diǎn)和輸出功能。在選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí)，您還應(yīng)該評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)波形、調(diào)制功能、輸出幅度和波形編輯軟件，確保儀器滿足您的需求。