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3.2 函数信号发生器

凡是产生测试信号的仪器统称为信号发生器,是指用于产生被测电路所需特定参数(如频率、波形、输出电压或功率等)的电测试信号,且能在一定范围内进行精确调整,有很好的稳定性的电子仪器。信号发生器的种类很多,按输出信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器 4 大类。

函数信号发生器又称波形发生器,是一种能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等特定周期性时间函数波形信号的通用仪器。

3.2.1 F05A型数字合成式函数信号发生器

F05A型函数信号发生器是一种具有输入多种函数信号、调频、调幅等功能的仪表。仪表采用直接数字合成技术(DDS),输出主波形的频率可达 20 MHz,输出波形达 30 种,另外还具有测频和计数的功能。

(1)面板操作说明

F05A型函数信号发生器面板图如图 3.5 所示。

图 3.5 F05A型函数信号发生器面板图

①电源开关。

②显示屏。显示信号的波形、频率、周期、幅度、状态等信息。

③功能键。共有两排功能按键,主功能即第一功能用黑色字体标明在该按键上,使用时直接按下该按键即可实现;按键上方的蓝色字体代表该按键的第二功能,要实现第二功能,必须是“Shift+该按键”;第二排按键下方的黑色字体代表按键的第三功能键,即频率/周期、幅度/脉宽的单位,输入数字后须按下相应的单位按键。

④数字键盘。共有 3 排 12 个按键,用于设置频率/周期、幅度/脉宽数值,改变数值大小时必须与单位按键配合使用。

⑤调节旋钮。调节频率/周期、幅度/脉宽数值的大小,单位不会改变。

⑥输出插孔。有“TTL输出”和“函数输出”两个插孔,通常使用“函数输出”插孔。

(2)主要特征

①采用直接数字合成技术(DDS)。

②主波形输出频率为 1 μHz~20 MHz。

③小信号输出幅度可达 1 mV。

④脉冲波占空比分辨率高达 0.1%。

⑤数字调频、调幅分辨率高、准确。

⑥猝发模式具有相位连续调节功能。

⑦频率扫描输出可任意设置起点、终点频率。

⑧相位调节分辨率达 0.1 度。

⑨调幅调制度 1%~100%可任意设置。

⑩输出波形达 30 种。

⑪具有频率测量和计数的功能。

⑫具有第二路输出,可控制和第一路信号的相位差。

(3)使用方法

①仪器启动。按下面板上的电源按钮,电源接通。先闪烁显示“ WELCOME”和“ F05A-DDS”后进入系统默认设置的“点频”功能状态,开机默认为 10 kHz正弦波 2V PP

②设置输出波形。

a.简单波形的设置:按“Shift”键后再按代表所需波形的功能按键。

b.任意波形的设置:按“Shift”后按“Arb”,按数字键(1 ~ 26)选择波形。其中 1 ~ 9 分别为:正弦波、方波、三角波、升锯齿、降锯齿、噪声、脉冲波、正脉冲、负脉冲,最后按“N”完成波形设置。

③调整频率:按“频率/周期”键后使屏幕显示“××kHz”,输入数字,再按单位键;或是转动旋钮,可以连续调节信号频率的大小,按位移键“◀”“▶”可以使当前闪烁的数字左移或右移,再转动旋钮,可使正在闪烁的数字连续加“1”或减“1”。

④调整幅度:按“幅度/脉宽”键后使系统工作在幅度状态下,输入数字,再按单位键;或是转动旋钮,可改变幅度,单位不会改变。

⑤按“输出”键,灯亮则可输出波形。

3.2.2 虚拟函数信号发生器

Multisim 10 提供的虚拟函数信号发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波,其图标和面板如图 3.6 所示。图标上有“+”“公共”和“-”3 个引线端子,与外电路相连输出电压信号,其连接规则是:

图 3.6 虚拟函数信号发生器图标和面板

①连接“+”和“公共”端子:输出信号为正极性信号,幅值等于信号发生器的峰值。

②连接“公共”和“-”端子,输出信号为负极性信号,幅值等于信号发生器峰值。

③连接“+”和“-”端子,输出信号的幅值等于信号发生器峰值的两倍。

④同时连接“+”“公共”和“-”端子,且把“公共”端子与公共地(Ground)符号相连,则输出两个幅度相等、极性相反的信号。

双击图标打开面板,可进行信号源选择和参数设置。

①“波形”区:选择输出信号的波形类型,有正弦波、三角波和方波 3 种周期性信号供选择。

②“信号选项”区:对“波形”区中选取的信号进行相关参数设置。

a.“频率”:设置所要产生信号的频率,范围在 1 fHz~999 THz,默认值为 1 Hz

b.“占空比”:设置所要产生信号的占空比,设定范围为 1%~99%,默认值为 50%。

c.“幅值”:设置所要产生信号的最大值(电压),其可选范围从 1 fV到 999 TV,默认值为10 V。

d.“偏移”:设置信号源输出偏移值,可选范围从 1 fV到 999 TV,默认值为 0 V。

e.“设置上升/下降时间”按钮:设置所要产生信号的上升时间与下降时间,而该按钮只有在产生方波时有效。单击该按钮后,栏中以指数格式设定上升时间(下降时间),再单击“确认”按钮即可;如单击“默认”,则恢复为默认值 10 nsec。 1//Ot7tQ0jgik9Z1mP4AFRvdo7mj01VcCPU2cxvwF8rwWvwbYtbaPNL6xuAk4PQR

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