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信号源基础知识 扫频信号源

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扫频信号源(信号源基础知识)
1.了解函数信号发生器 。
信号发生器一般分为函数信号发生器和任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又分为模拟和数字合成 。众所周知，数字合成函数信号源在频率、幅度甚至信噪比方面都优于模拟信号 。其锁相环(PLL)的设计使得输出信号不仅频率精确 ， 而且相位抖动和频率漂移稳定 。但它是数字信号源 ， 数字电路和模拟电路之间的干扰总是难以克服，导致小信号的输出不如模拟功能信号 。
谈模拟函数信号源，结构图如下:
这是一般模拟函数信号发生器的结构，它是基于三角波产生电路，通过二极管组成的正弦波整形电路产生正弦波，通过比较器的比较产生方波 。
以及三角波是如何产生的 ， 公式如下:
换句话说 ， 如果电容由恒流源充电 ， 可以产生正斜率的斜波 。类似地，利用右侧的恒流源对存储在电容中的电荷进行放电，会产生一个具有负斜率的斜波 。电路结构如下:
当I1 =I2时，可以产生对称的三角波；如果I1 >>I2，就会产生负斜率的锯齿波；类似地，I1
如图2所示，选择开关SW1可以倍数改变充电速度，即改变信号的频率，这是信号源面板上频率档的选择开关 。同样，同步改变I1和I2也可以改变频率，就是信号源上的电位器来调节频率 。它只需要简单地将原始电压信号转换成电流 。
空的比率调整的设计有以下两个思路:
1.频率(周期)恒定，脉冲宽度变化 。该方法如下:
改变电平的幅度，即改变方波产生电路的比较器的参考幅度，可以实现改变脉冲宽度而不改变频率的特性 。但其主要缺点是空的比值一般不能调整到20%以下，导致采样电路实验时从瞬时信号采集的信号发生变化 。如果该信号用于模数(A/D)转换 ， 则数字信号将无任何变化地改变 。但不可否认 ， 在使用上更胜一筹 。
2.当空的比值变化时 ， 频率也相应变化 。该方法如下:
可以通过固定方波产生电路的比较器的参考幅度(正负可以通过电路切换)和改变充放电斜率来实现 。
一般用户对这个设计的反应是“难调”，这是一个很大的缺点，但是可以产生10%以下的空的比值，这是采样时的必要条件 。
空的比值调节电路的以上两种设计思路各有利弊，当然也影响着能否产生“像样”的锯齿波 。
接下来，PA(功率放大器)的设计 。先用运算放大器(OP)，再用推挽放大器(注意防止交叉失真)把信号送到衰减网络 。这部分涉及信号源的输出信号指标，包括信噪比、方波上升时间、信号源的频率响应 。当然，好的信号源，正弦波信噪比高，方波上升时间快，三角波线性度好，伏频特性好，(即频率上升时信号不能衰减或降低太多) 。这部分电路比较复杂，尤其是高频时 ， 除了用电容进行频率补偿外，还涉及到PC板的布线方式，一不小心就容易引起振荡 。如果要设计这部分电路，除了原有的仿真理论，还需要有实践经验 。"
PA信号出来后，通过π型阻性衰减网络衰减10倍(20dB)或100倍(40dB) ， 一个基本的函数波形发生器已经完成 。(注:选用π型衰减网络代替分压电路，保持输出阻抗恒定) 。
一个功能强大的函数波形发生器 ， 包括扫频、VCG、TTL、TRIG、GATE、频率计等 。，这里也顺便提一下它的设计模式:
1.扫频:一般分为线性(Lin)和对数(log)扫频；
2.VCG:一般的FM ， 输入一个音频信号 ， 就可以和信号源本身的信号产生调频；
在上述两种设计方法中 ， 第一种是产生锯齿波和对数波信号，然后通过多路复用器将其与第二种的输入信号一起选择，再通过电压电流转换电路将其同步加到图2中的I1和I2上；
3.TTL同步输出:通过三极管电路将方波变成0(低)和5V(高)TTL信号 。
但是，请注意，这种TTL信号只能在通过缓冲门后输出，以增加扇出数 。通常 ， 几个缓冲器并联连接 。TTL INV只需要加一个非门；
4.触发功能:类似于单次触发功能 ， 当输入一个TTL信号时，信号源可以产生一个周期性的信号输出 。设计方法是在无信号输入时，将图2中的SWI接地；
5.门功能:输入一个TTL信号，使信号源在输入为Hi时产生波形输出 ， 直到输入为低，图2中的SWI接地 ， 信号源输出关闭；
6.频率计:市场上除了简单的表盘显示 ， 无论是LED数码管还是LCD液晶显示频率 ， 都与频率计电路重叠 。框图如下:

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