中心議題：

• 函數信號發生器使用方法

xinhaofashengqiyibanqufenweihanshuxinhaofashengqijirenyiboxingfashengqi，erhanshuboxingfashengqizaishejishangyouqufenchumonijishuzihechengshi。zhongsuozhouzhi

，shuzihechengshihanshuxinhaoyuanwulunjiupinlv、幅度乃至信號的信噪比(S/N)均優於模擬，其鎖相環( 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(ji)頻(pin)率(lv)漂(piao)移(yi)均(jun)能(neng)達(da)到(dao)相(xiang)當(dang)穩(wen)定(ding)的(de)狀(zhuang)態(tai)，但(dan)畢(bi)竟(jing)是(shi)數(shu)字(zi)式(shi)信(xin)號(hao)源(yuan)，數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)與(yu)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)，始(shi)終(zhong)難(nan)以(yi)有(you)效(xiao)克(ke)服(fu)，也(ye)造(zao)成(cheng)在(zai)小(xiao)信(xin)號(hao)的(de)輸(shu)出(chu)上(shang)不(bu)如(ru)模(mo)擬(ni)式(shi)的(de)函(han)數(shu)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)。

這zhe是shi通tong用yong模mo擬ni式shi函han數shu信xin號hao發fa生sheng器qi的de結jie構gou，是shi以yi三san角jiao波bo產chan生sheng電dian路lu為wei基ji礎chu經jing二er極ji管guan所suo構gou成cheng的de正zheng弦xian波bo整zheng型xing電dian路lu產chan生sheng正zheng弦xian波bo
，同tong時shi經jing由you比bi較jiao器qi的de比bi較jiao產chan生sheng方fang波bo,換句話說
，如果以恒流源對電容充電，即可產生正斜率的斜波。
 
在占空比調整上的設計有下列兩種思路：  

改(gai)變(bian)電(dian)平(ping)的(de)幅(fu)度(du)，亦(yi)即(ji)改(gai)變(bian)方(fang)波(bo)產(chan)生(sheng)電(dian)路(lu)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)參(can)考(kao)幅(fu)度(du)，即(ji)可(ke)達(da)到(dao)改(gai)變(bian)脈(mai)寬(kuan)而(er)頻(pin)率(lv)不(bu)變(bian)的(de)特(te)性(xing)
，但(dan)其(qi)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)占(zhan)空(kong)比(bi)一(yi)般(ban)無(wu)法(fa)調(tiao)到(dao)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(A/D)轉換，那麼得到的數字信號就發生變動而無所適從。但不容否認的在使用上比較好調。  

占空比變

，頻率跟著改變，其方法如下：  

將方波產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，各有優缺點，當然連帶的也影響到是否能產生“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)，這部分電路較為複雜，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驗，“Try Error”的耐心是不可缺少的。  
　　
PA信號出來後，經過π型的電阻式衰減網路，分別衰減10倍(20dB)或100倍(40dB),此時一部基本的函數波形發生器即已完成。(注意：選用π型衰減網絡而不是分壓電路是要讓輸出阻抗保持一定)。  
　　
一台功能較強的函數波形發生器
，還有掃頻
、VCG、TTL、 TRIG
、 GATE及頻率計等功能

，其設計方式在此也順便一提：  
　　
1. 掃頻：一般分成線性(Lin)及對數(Log)掃頻
；  
　　
2. VCG：即一般的FM

，輸入一音頻信號，即可與信號源本身的信號產生頻率調製
；  
　　
上述兩項設計方式，第1項要先產生鋸齒波及對數波信號，並與第2項的輸入信號經過多路器 (Multiplexer)選擇，然後再經過電壓對電流轉換電路，同步地去加到I1、I2上；  
　　
3. TTL同步輸出：將方波經三極管電路轉成0(Low)、5V(High)的TTL信號即可。  
　　
但注意這樣的TTL信號須再經過緩衝門(buffer)後才能輸出
，以增加扇出數(Fan Out)，通常有時還並聯幾個buffer。而TTL INV則隻要加個NOT Gate即可


；  
　　
4. TRIG功能：類似One Shot功能
，輸入一個TTL信號，則可讓信號源產生一個周期的信號輸出，設計方式是在沒信號輸入時，將圖二的SWI接地即可；  
　　
5. Gate功能：即輸入一個TTL信號
，讓信號源在輸入為Hi時，產生波形輸出
，直到輸入為LOW時
，圖二SWI接地而關掉信號源輸出；  
　　
6. 頻率計：除市場上簡易的刻度盤顯示之外，無論是LED數碼管或LCD液晶顯示頻率，其與頻率計電路是重疊的.   

任意波形發生器，仿真實驗的最佳儀器  
　　
任意波形發生器是信號源的一種，它具有信號源所有的特點。我們傳統都認為信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號(各種波形)，然ran後hou用yong其qi它ta儀yi表biao測ce量liang感gan興xing趣qu的de參can數shu。可ke見jian信xin號hao源yuan在zai電dian子zi實shi驗yan和he測ce試shi處chu理li中zhong
，並bing不bu測ce量liang任ren何he參can數shu而er是shi根gen據ju使shi用yong者zhe的de要yao求qiu，仿fang真zhen各ge種zhong測ce試shi信xin號hao，提ti供gong給gei被bei測ce電dian路lu，以yi達da到dao測ce試shi的de需xu要yao。  
　　
信號源有很多種，包括正弦波信號源，函數發生器

、脈衝發生器、掃描發生器、任意波形發生器、合成信號源等。一般來講任意波形發生器，是一種特殊的信號源，綜合具有其它信號源波形生成能力，因而適合各種仿真實驗的需要。  
　　
一、函數功能，仿真基礎實驗室設計人員的環境  
　　
函數信號源是使用最廣的通用信號源
，它能提供正弦波、鋸齒波、方波
、脈衝串等波形，有的還同時具有調製和掃描能力，眾所周知，在我們的基礎實驗中(如大學電子實驗室、科研機構研究實驗室、工廠開發實驗室等)，我們設計了一種電路，需要驗證其可靠性與穩定性
，就需要給它施加理想中的波形以辨別真偽。如我們可使用信號源的DC補償功能對固態電路控製DC偏壓電平；我們可對一個懷疑有故障的數字電路，利用信號源的方波輸出作為數字電路的時鍾，同時使用方波加DCbuchangchanshengyouxiaodeluojidianpingmonishuchu，guanchagaidianludeyunxingzhuangkuang，erzhengshiguzhangquexiandedifang。zongzhiliyongrenyiboxingfashengqizhefangmiandejichugongneng
，nengfangzhenninjichushiyanshisuobixudexinhao。  
　　
二、任意波形，仿真模擬更複雜的信號要求  
　　
眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，在(zai)我(wo)們(men)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)子(zi)環(huan)境(jing)所(suo)設(she)計(ji)的(de)電(dian)路(lu)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)
，由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)和(he)響(xiang)應(ying)的(de)存(cun)在(zai)
，實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)各(ge)種(zhong)信(xin)號(hao)缺(que)陷(xian)和(he)瞬(shun)變(bian)信(xin)號(hao)，例(li)如(ru)過(guo)脈(mai)衝(chong)
、尖峰、阻尼瞬變
、頻率突變等(見圖1，圖2)，這些情況的發生
，如在設計之初沒有考慮進去，有的將會產生災難性後果。例如圖1中的a處過尖峰脈衝，如果給一個抗衝能力差的電路，將可能會導致整個設備“燒壞”。確認電路對這樣一個狀況敏感的程度，我們可以避免不必要的損失，該方麵的要求在航天、軍事
、鐵路和一些情況比較複雜的重要領域尤其重要。  
　　
由(you)於(yu)任(ren)意(yi)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)器(qi)特(te)殊(shu)的(de)功(gong)能(neng)

，為(wei)了(le)增(zeng)強(qiang)任(ren)意(yi)波(bo)形(xing)生(sheng)成(cheng)能(neng)力(li)

，它(ta)往(wang)往(wang)依(yi)賴(lai)計(ji)算(suan)機(ji)通(tong)訊(xun)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)數(shu)據(ju)。在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)，通(tong)過(guo)專(zhuan)用(yong)的(de)波(bo)形(xing)編(bian)輯(ji)軟(ruan)件(jian)生(sheng)成(cheng)波(bo)形(xing)，有(you)利(li)於(yu)擴(kuo)充(chong)儀(yi)器(qi)的(de)能(neng)力(li)，更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)仿(fang)真(zhen)模(mo)擬(ni)實(shi)驗(yan)。同(tong)時(shi)由(you)於(yu)編(bian)輯(ji)一(yi)個(ge)任(ren)意(yi)波(bo)形(xing)有(you)時(shi)需(xu)要(yao)花(hua)費(fei)大(da)量(liang)的(de)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li)

，並(bing)且(qie)每(mei)次(ci)編(bian)輯(ji)波(bo)形(xing)可(ke)能(neng)有(you)所(suo)差(cha)異(yi)這(zhe)樣(yang)有(you)的(de)任(ren)意(yi)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)器(qi)
，內(nei)置(zhi)一(yi)定(ding)數(shu)量(liang)的(de)非(fei)易(yi)失(shi)性(xing)存(cun)儲(chu)器(qi)
，隨(sui)機(ji)存(cun)取(qu)編(bian)輯(ji)波(bo)形(xing)，有(you)利(li)於(yu)參(can)考(kao)對(dui)比(bi)；或通過隨機接口通訊傳輸到計算機作更進一步分析與處理。  
　　
三、下載傳輸

，更進一步實時仿真  
　　
在一些軍事、航空

、jiaotongzhizaoyedenglingyuzhong，youxiedianluyunxinghuanjinghennanguji，zaishiyanshejiwanchengzhihou，zaixianshihuanjinghaixuyaozuogengjinyibushiyan

，youxieshiyandechengbenhengaohuozhefengxianxinghenda(如火車高速實驗時鐵軌變換情況
、飛機試機時螺旋槳的運行情況等)
，人們不可能長期作實驗判斷所設計產品(例如高速火車、飛機)的可行性和穩定性等
；我(wo)們(men)就(jiu)可(ke)利(li)用(yong)有(you)些(xie)任(ren)意(yi)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)器(qi)波(bo)形(xing)下(xia)載(zai)功(gong)能(neng)
，在(zai)作(zuo)一(yi)些(xie)麻(ma)煩(fan)費(fei)用(yong)高(gao)或(huo)風(feng)險(xian)性(xing)大(da)的(de)實(shi)驗(yan)時(shi)
，通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)示(shi)波(bo)器(qi)等(deng)儀(yi)器(qi)把(ba)波(bo)形(xing)實(shi)時(shi)記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)
，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)機(ji)接(jie)口(kou)傳(chuan)輸(shu)到(dao)信(xin)號(hao)源(yuan)，直(zhi)接(jie)下(xia)載(zai)到(dao)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)，更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)。  
　　
綜上所述
，任意波形發生器是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具。我們選購時除關心傳統信號源的缺陷——頻率精度、頻率穩定度、幅度精度
、xinhaoshizhenduwai，gengyingguanxintabianjiyuboxingshengcunhexiazainengli

，tongshiyeyaozhuyitadeshuchutongdaoshu，yibiantongbubijiaoliangxinhaodexiangyitexing，gengjinyibudadaofangzhenshiyanzhuangtai。