函數(shù)信號發(fā)生器是一種信號發(fā)生裝置，能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形 - 正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等信號，頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領域。

技術指標

輸出信號：三角波、方波、正弦波、脈沖波、單次脈沖.TTL電平、直流電平電壓輸出輸出幅度1mV—25Vp-p

輸出阻抗:50Ω±10%

3位數(shù)顯輸出頻率：0.2Hz—2MHz

頻率誤差：±1%4

位數(shù)顯功率輸出頻率0.2Hz—200KHz

輸出功率≥10W

空載電壓：≥25Vp-p

外測頻率：0.1Hz－10MHz±0.1%衰減：0dB、-20dB、-40dB、–60dB

直流電平：+10V－-10V連續(xù)可調

占空比:10%－90%

連續(xù)可調失真度：≤2% - 20Hz－20kHz

方波上升時間：≤50nSTTL

方波輸出：≥3Vp-p上升時間≤25ns

外電壓控制掃頻：輸入電平0－10V

輸出頻率1:100

電源:220V±10%50Hz－60Hz

外形尺寸：240 - W×90 - H×280 - D

重量：約2.5Kg輸出采用國內外最新保護電路。

實現(xiàn)方法

- 1用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器：通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調試。

- 2可以由晶體管、運放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號發(fā)生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號，調節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調節(jié)，二者互相影響。

- 3利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種波形，達到較高的頻率，且易于調試。鑒于此，美國美信公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器ICMAX038，它克服了 - 2中芯片的缺點，可以達到更高的技術指標，是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調制器等電路的設計上，MAX038都是優(yōu)選的器件。

- 4利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率。但成本較高。

產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號儀器。按其信號波形分為四大類：

①正弦信號發(fā)生器。主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。按其不同性能和用途還可細分為低頻 - 20赫至10兆赫信號發(fā)生器、高頻 - 100千赫至300兆赫信號發(fā)生器、微波信號發(fā)生器、掃頻和程控信號發(fā)生器、頻率合成式信號發(fā)生器等。

②函數(shù) - 波形信號發(fā)生器。能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形 - 正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等信號，頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領域。

③脈沖信號發(fā)生器。能產(chǎn)生寬度、幅度和重復頻率可調的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，或用作模擬信號來測試雷達、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。

④隨機信號發(fā)生器。通常又分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類。噪聲信號發(fā)生器主要用途為：在待測系統(tǒng)中引入一個隨機信號，以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)性能;外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內部噪聲比較以測定噪聲系數(shù);用隨機信號代替正弦或脈沖信號，以測定系統(tǒng)動態(tài)特性等。當用噪聲信號進行相關函數(shù)測量時，若平均測量時間不夠長，會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差，可用偽隨機信號來解決。

認識

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)生器。

談及模擬式函數(shù)信號源，結構圖如下：

這是通用模擬式函數(shù)信號發(fā)生器的結構，是以三角波產(chǎn)生電路為基礎經(jīng)二極管所構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。而三角波是如何產(chǎn)生的，

公式如下：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，電路結構如下：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。

再如圖二所示，開關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。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整頻率的電位器，只不過需要簡單地將原本是電壓信號轉成電流而已。

而在占空比調整上的設計有下列兩種思路

1、頻率 - 周期不變，脈寬改變，其方法如下：

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。

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”，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。

接下來PA - 功率放大器的設計。首先是利用運算放大器 - OP，再利用推拉式 - push-pull放大器 - 注意交越失真Cross-distortion的預防將信號送到衰減網(wǎng)路，這部分牽涉到信號源輸出信號的指標，包含信噪比、方波上升時間及信號源的頻率響應，好的信號源當然是正弦波信噪比高、方波上升時間快、三角波線性度要好、同時伏頻特性也要好， - 也即頻率上升，信號不能衰減或不能減太大，這部分電路較為復雜，尤其在高頻時除利用電容作頻率補償外，也牽涉到PC板的布線方式，一不小心，極易引起振蕩，想設計這部分電路，除原有的模擬理論基礎外尚需具備實際的經(jīng)驗，“Try?Error”的耐心是不可缺少的。

PA信號出來后，經(jīng)過π型的電阻式衰減網(wǎng)路，分別衰減10倍 - 20dB或100倍 - 40dB,此時一部基本的函數(shù)波形發(fā)生器即已完成。 - 注意：選用π型衰減網(wǎng)絡而不是分壓電路是要讓輸出阻抗保持一定

其余功能

一臺功能較強的函數(shù)波形發(fā)生器，還有掃頻、VCG、TTL、?TRIG、?GATE及或LCD液晶顯示頻率，其與頻率計電路是重疊的。