中心議題：

• 函數信號發生器使用方法

信xin號hao發fa生sheng器qi一yi般ban區qu分fen為wei函han數shu信xin號hao發fa生sheng器qi及ji任ren意yi波bo形xing發fa生sheng器qi，而er函han數shu波bo形xing發fa生sheng器qi在zai設she計ji上shang又you區qu分fen出chu模mo擬ni及ji數shu字zi合he成cheng式shi。眾zhong所suo周zhou知zhi，數shu字zi合he成cheng式shi函han數shu信xin號hao源yuan無wu論lun就jiu頻pin率lv
、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)。

zheshitongyongmonishihanshuxinhaofashengqidejiegou
，shiyisanjiaobochanshengdianluweijichujingerjiguansuogouchengdezhengxianbozhengxingdianluchanshengzhengxianbo，tongshijingyoubijiaoqidebijiaochanshengfangbo,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dao20%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)
，ranhouyongqitayibiaoceliangganxingqudecanshu。kejianxinhaoyuanzaidianzishiyanheceshichulizhong
，bingbuceliangrenhecanshuershigenjushiyongzhedeyaoqiu，fangzhengezhongceshixinhao
，tigonggeibeicedianlu，yidadaoceshidexuyao。  
　　
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DC補bu償chang產chan生sheng有you效xiao的de邏luo輯ji電dian平ping模mo擬ni輸shu出chu
，觀guan察cha該gai電dian路lu的de運yun行xing狀zhuang況kuang

，而er證zheng實shi故gu障zhang缺que陷xian的de地di方fang。總zong之zhi利li用yong任ren意yi波bo形xing發fa生sheng器qi這zhe方fang麵mian的de基ji礎chu功gong能neng
，能neng仿fang真zhen您nin基ji礎chu實shi驗yan室shi所suo必bi須xu的de信xin號hao。  
　　
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、交jiao通tong製zhi造zao業ye等deng領ling域yu中zhong，有you些xie電dian路lu運yun行xing環huan境jing很hen難nan估gu計ji，在zai實shi驗yan設she計ji完wan成cheng之zhi後hou

，在zai現xian實shi環huan境jing還hai需xu要yao作zuo更geng進jin一yi步bu實shi驗yan，有you些xie實shi驗yan的de成cheng本ben很hen高gao或huo者zhe風feng險xian性xing很hen大da(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、信xin號hao失shi真zhen度du外wai，更geng應ying關guan心xin它ta編bian輯ji與yu波bo形xing生sheng存cun和he下xia載zai能neng力li，同tong時shi也ye要yao注zhu意yi它ta的de輸shu出chu通tong道dao數shu，以yi便bian同tong步bu比bi較jiao兩liang信xin號hao的de相xiang移yi特te性xing，更geng進jin一yi步bu達da到dao仿fang真zhen實shi驗yan狀zhuang態tai。