信号发生器的设计综述修改后.pptx

信号发生器也是控制系统的重要组成部分,是工业自动化中不可缺少的测量设备,因此在许多高科技领域都得到了非常广泛的应用,如设计与测试、汽车制造业、生物医学、传感器仿真、函数发生器等领域。因此通过借鉴国内外研究工作的先进经验,研制出高精度、可靠性、可调参数的数字量信号发生器,对于促进我国航空、航天、国防及工业自动化等领域的发展,跟随和赶超世界先进水平均有重要意义
二信号发生器发展状况
早在20世纪20年代电子设备刚出现的时候,信号发生器便随之产生。随着通信和雷达技术的发展,40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器,使得信号发生器从定性分析的测量仪器发展成为定量分析的测量仪器。与此同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂,功率比较大,电路比较简单,因此发展速度比较慢。直到1964年才出现了第一台全晶体管的信号发生器
自60年代以来信号发生器有了迅速的发展,出现了函数发生器。利用单片机技术和精密函数发生电路构成的信号发生器,可实现信号的频率偏差的自动调整,可产生高精度、高稳定性的低频波形信号。有的甚至只需要利用函数发生器芯片,外接很少的电阻、电容等元件,便可产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。由于模拟电路的漂移大,使其输出的波形的幅度稳定性差,而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点,并且要产生较为复杂的信号波形,则电路结构是非常复杂的
自70年代微处理器出现以后,利用微处理器、模数转换器和数模转换器,硬件和软件使信号发生器的功能扩大,能够产生出比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主,实质是采用微处理器对DAC(数模转换器)的程序控制,就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大的缺点就是输出波形的频率低,这主要是由CPU的工作速度决定的,如果想提高频率可以通过改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期来实现,但这些办法是有限度的,根本的方法还是要改进硬件电路。
随着计算机技术和现代微电子技术的迅猛发展,一些新型的高速处理器如16位单片机、DSP被广泛地应用到控制系统中,这些器件的突出优点是集成度高、处理速度快、片上资源丰富、可靠性好;同时一些先进的智能控制算法也被应用到实际的系统中。随着控制理论和大规模集成电路的进一步发展,数字系统中更多的功能将由软件来实现,这将是数字量信号发生器的一个发展趋势
信号发生器的应用十分广泛,种类也非常繁多。首先,信号发生器可以分通用和专用两大类,专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的,如电视信号发生器、脉冲编码信号发生器等。其次,信号发生器按输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和任意波形发生器等。再次,按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。
一般传统的信号发生器都采用谐振法,即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡,获得所需频率。但也可以通过频率合成技术来获得所需频率。利用频率合成技术制成的信号发生器,通常被称为合成信号发生器。所谓频率合成技术就是指从一个高稳定和准确的参考频率源,经过技术处理,生成大量离散的频率输出。技术处理方法可以是传统的硬件实现频率的加、减、乘、除基本运算,也可以是锁相环技术,也可以是各种数字技术和计算机技术。参考频率一般由高稳定的