函數發(fā)作器數字信號發(fā)作器
函數發(fā)作器數字信號發(fā)作器
1、認識函數信號發(fā)作器
信號發(fā)作器通常區(qū)分為函數信號發(fā)作器及恣意波形發(fā)作器,而函數波形發(fā)作器在規(guī)劃上又區(qū)分出模仿及數字組成式。*,數字組成式函數信號源不管就頻率、起伏甚至信號的信噪比(S/N)均優(yōu)于模仿,其鎖相環(huán)( PLL)的規(guī)劃讓輸出信號不僅是頻率,并且相位抖動(phase Jitter)及頻率漂移均能到達適當安穩(wěn)的狀況,但畢竟是數字式信號源,數字電路與模仿電路之間的攪擾,一直難以有用戰(zhàn)勝,也形成在小信號的輸出上不如模仿式的函數信號發(fā)作器。
換句話說,假如以恒流源對電容充電,即可發(fā)作正斜率的斜波。同理,右以恒流源將儲存在電容上的電荷放電即發(fā)作負斜率的斜波,
而在占空比調整上的規(guī)劃有下列兩種思路:
1、頻率(周期)不變,脈寬改動,其辦法如下:
改動電平的起伏,亦即改動方波發(fā)作電路比照器的參閱起伏,即可到達改動脈寬而頻率不變的特性,但其zui主要的缺點是占空比通常無法調到20%以下,致使在采樣電路試驗時,對瞬時信號所采集出來的信號有所變化,假如要將此信號用來作模數(A/D)變換,那么得到的數字信號就發(fā)作變化而無所適從。但不容否定的在運用上比照好調。
2、占空比變,頻率跟著改動,其辦法如下:
將方波發(fā)作電路比照器的參閱起伏予以固定(正、負可運用電路予以切換),改動充放電斜率,即可到達。
這種方法的規(guī)劃通常運用者的反應是“難調",這是大缺點,但它能夠發(fā)作10%以下的占空比卻是在采樣時的*條件。
以上的兩種占空比調整電路規(guī)劃思路,各有優(yōu)缺點,當然連帶的也影響到是否能發(fā)作“像樣的"鋸齒波。
接下來PA(功率放大器)的規(guī)劃。首先是運用運算放大器(OP) ,再運用推拉式(push-pull)放大器(留意交越失真Cross-distortion的防止)將信號送到衰減網路,這有些牽涉到信號源輸出信號的目標,包含信噪比、方波上升時刻及信號源的頻率呼應,好的信號源當然是正弦波信噪比高、方波上升時刻快、三角波線性度要好、一起伏頻特性也要好,(也即頻率上升,信號不能衰減或不能減太大),這有些電路較為雜亂,特別在高頻時除運用電容作頻率抵償外,也牽涉到PC板的布線方法,一不小心,很容易引起振動,想規(guī)劃這有些電路,除原有的模仿理論根底外需求具有實踐的經驗,“Try Error"的耐心是不行缺少的。
PA信號出來后,經過π型的電阻式衰減網路,別離衰減10倍(20dB)或100倍(40dB),此刻一部根本的函數波形發(fā)作器即已完結。(留意:選用π型衰減網絡而不是分壓電路是要讓輸出阻抗堅持必定)。
一臺功用較強的函數波形發(fā)作器,還有掃頻、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及頻率計等功用,其規(guī)劃方法在此也趁便一提:
1. 掃頻:通常分紅線性(Lin)及對數(Log)掃頻;
2. VCG:即通常的FM,輸入一音頻信號,即可與信號源自身的信號發(fā)作頻率調制;
上述兩項規(guī)劃方法,第1項要先發(fā)作鋸齒涉及對數波信號,并與第2項的輸入信號經過多路器(Multiplexer)挑選,然后再經過電壓對電流變換電路,同步地去加到圖二中的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。
但留意這么的TTL信號須再經過緩沖門(buffer)后才干輸出,以添加扇出數(Fan Out),通常有時還并聯(lián)幾個buffer。而TTL INV則只需加個NOT Gate即可;
4. TRIG功用:相似One Shot功用,輸入一個TTL信號,則可讓信號源發(fā)作一個周期的信號輸出,規(guī)劃方法是在沒信號輸入時,將圖二的SWI接地即可;
5. Gate功用:即輸入一個TTL信號,讓信號源在輸入為Hi時,發(fā)作波形輸出,直到輸入為LOW時,圖二SWI接地而關掉信號源輸出;
6. 頻率計:除市場上簡便的刻度盤顯現(xiàn)以外,不管是LED數碼管或LCD液晶顯現(xiàn)頻率,其與頻率計電路是堆疊的.
2. 恣意波形發(fā)作器,仿真試驗的儀器
恣意波形發(fā)作器是信號源的一種,它具有信號源一切的特色。咱們傳統(tǒng)都以為信號源主要給被測電路供給所需求的已知信號(各種波形),然后用其它外表丈量感興趣的參數。可見信號源在電子試驗和測驗處理中,并不丈量任何參數而是根據運用者的請求,仿真各種測驗信號,供給給被測電路,以到達測驗的需求。
信號源有很多種,包含正弦波信號源,函數發(fā)作器、脈沖發(fā)作器、掃描發(fā)作器、恣意波形發(fā)作器、組成信號源等。通常來講恣意波形發(fā)作器,是一種特別的信號源,綜合具有其它信號源波形生成才能,因此合適各種仿真試驗的需求。
一、恣意波形,仿真模仿更雜亂的信號請求
*,在咱們實踐的電子環(huán)境所規(guī)劃的電路在運轉中,因為各種攪擾和呼應的存在,實踐電路通常存在各種信號缺點和瞬變信號,例如過脈沖、尖峰、阻尼瞬變、頻率驟變等(見圖1,圖2),這些狀況的發(fā)作,如在規(guī)劃之初沒有思考進入,有的將會發(fā)作災難性后果。例如圖1中的a處過尖峰脈沖,假如給一個抗沖才能差的電路,將也許會致使全部設備“燒壞"。確認電路對這么一個狀況敏感的程度,咱們能夠防止不必要的丟失,該方面的請求鐵路和一些狀況比照雜亂的主要范疇特別主要。
因為恣意波形發(fā)作器特別的功用,為了增強恣意波形生成才能,它通常依靠計算機通訊輸出波形數據。在計算機傳輸中,經過的波形修改軟件生成波形,有利于擴充儀器的才能,更進一步仿真模仿試驗。一起因為修改一個恣意波形有時需求花費很多的時刻和精力,并且每次修改波形也許有所區(qū)別這么有的恣意波形發(fā)作器,內置必定數量的非易失性存儲器,隨機存取修改波形,有利于參閱比照;或經過隨機接口通訊傳輸到計算機作更進一步剖析與處理。
二、函數功用,仿真根底試驗室規(guī)劃人員的環(huán)境
函數信號源是運用zui廣的通用信號源,它能供給正弦波、鋸齒波、方波、脈沖串等波形,有的還一起具有調制和掃描才能,*,在咱們的根底試驗中(如大學電子試驗室、科研機構研討試驗室、工廠開發(fā)試驗室等),咱們規(guī)劃了一種電路,需求驗證其可靠性與安穩(wěn)性,就需求給它施加抱負中的波形以區(qū)分真?zhèn)?。如咱們可運用信號源的DC抵償功用對固態(tài)電路控制DC偏壓電平;咱們可對一個置疑有毛病的數字電路,運用信號源的方波輸出作為數字電路的時鐘,一起運用方波加DC抵償發(fā)作有用的邏輯電平模仿輸出,調查該電路的運轉狀況,而證明毛病缺點的地方。總歸運用恣意波形發(fā)作器這方面的根底功用,能仿真您根底試驗室所有必要的信號。
三、下載傳輸,更進一步實時仿真
在一些交通制造業(yè)等范疇中,有些電路運轉環(huán)境很難估量,在試驗規(guī)劃完結以后,在實際環(huán)境還需求作更進一步試驗,有些試驗的本錢很高或者風險性很大(如火車高速試驗時鐵軌變換狀況、飛機試機時螺旋槳的運轉狀況等),大家不行能長時間作試驗判別所規(guī)劃商品(例如高速火車、飛機)的可行性和安穩(wěn)性等;咱們就可運用有些恣意波形發(fā)作器波形下載功用,在作一些麻煩費用高或風險性大的試驗時,經過數字示波器等儀器把波形實時記錄下來,然后經過計算機接口傳輸到信號源,直接下載到規(guī)劃電路,更進一步試驗驗證。
綜上所述,恣意波形發(fā)作器是電子工程師信號仿真試驗的東西。咱們選購時除關懷傳統(tǒng)信號源的缺點——頻率精度、頻率安穩(wěn)度、起伏精度、信號失真度外,更應關懷它修改與波形生存和下載才能,一起也要留意它的輸出通道數,以便同步比照兩信號的相移特性,更進一步到達仿真試驗狀況。