信号发生器的电路构成和工作原理

信号发生器又称为函数信号发生器，它是一种应用非常广泛的电子设备，它可作为各种电子元器件、部件及整机测量、调试、检修时的信号源。信号发生器提供正弦波、方波、三角波等多种信号波形。使用起来有很大的灵活性。目前，信号发生器的输出频率范围可达到0.005Hz~50MHz，可输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等各种信号，一般信号发生器都具有频率计数和显示功能，当该仪器外接计数输入时，还可作为频率计数器使用。有些函数信号发生器还具备调制和扫频功能。
信号发生器中的正弦波输出信号在模拟电子技术测试中应用十分广泛，电子放大器增益的测量、相位差的测量、非线性失真的测量以及系统频域特性的测量等均需要正弦信号源。
一、信号发生器的电路构成
信号发生器的电路构成有多种形式，一般有以下几个环节：
基本波形发生电路：波形发生可以是由RC振荡器、文氏电桥振荡器或压控振荡器等电路产生。
波形转换电路：基本波形通过矩形波整形电路、正弦波整形电路、三角波整形电路进行正弦波、方波、三角波间的波形转换。
放大电路：将波形转换电路输出的波形进行信号放大。
可调衰减器电路：可将仪器输出信号进行20dB、40dB或60dB衰减处理，输出各种幅度的函数信号。
二、信号发生器工作原理
目前常用的函数信号发生器大多由集成电路与晶体管构成，一般是采用恒流充放电的原理来产生三角波，同时产生方波，改变充放电的电流值，就可得到不同的频率信号，当充电与放电的电流值不相等时，原先的三角波可变成各种斜率的锯齿波，同时方波就变成各种占空比的脉冲。另外，将三角波通过波形变换电路，就产生了正弦波。然后正弦波、三角波(锯齿波)方波(脉冲)经函数开关转换由功率放大器放大后输出。
信号发生器的简化原理框图如图1所示。图中所示方波由三角波通过方波变换电路变换而成，实际中，三角波和方波的产生是难以分开的，方波形成电路通常是三角波发生器的组成部分。正弦波是三角波通过正弦波形成电路变换而来的。所需波形经过选取、放大后经衰减器输出。
直流偏置电路提供一个直流补偿调整，使信号发生器输出的直流成分可以进行调节。

图1 信号发生器的简化原理框图