数字型任意函数信号发生器
函数与任意波发生器原理及使用精品文档
函数与任意波发生器原理及使用精品文档一、函数与任意波发生器的原理信号发生器的核心部分是一个数字模拟转换器（DAC），它能够将数字信号转换为模拟电压信号。
通过改变DAC的输出电压，可以改变信号的幅值。
同时，通过改变DAC的采样率和相位，可以改变信号的频率和相位。
函数与任意波发生器不同于传统的信号发生器，它能够生成任意形状的波形。
这是通过在DAC输出之前加入一个波形存储器来实现的。
波形存储器中存储了一系列的采样值，这些采样值组成了特定的波形。
通过改变波形存储器中的采样值，可以生成各种不同的波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
二、函数与任意波发生器的使用方法1.连接和设置首先，将函数与任意波发生器连接到待测试的电子设备上。
需要注意的是，输出信号的频率和幅值应该与待测试设备的要求相匹配。
然后，打开函数与任意波发生器的电源，并打开数字控制器。
接下来，通过数字控制器设置所需的波形类型、频率、幅值和相位等参数。
通常，函数与任意波发生器都提供了一个用户界面，通过旋钮或按钮可以方便地进行设置。
2.选择波形类型3.设置频率和相位设置所需的输出频率和相位。
函数与任意波发生器通常支持广泛的频率范围，并提供了高精度的频率调节功能。
相位是指波形的起始位置，通过调节相位可以实现波形的移动和延迟。
4.调整幅值和偏置根据测试需求，设置所需的波形幅值和偏置。
波形幅值是指波形的峰峰值或峰值，可以通过改变函数与任意波发生器的输出电压范围来实现。
偏置是指波形的直流分量，可以通过改变函数与任意波发生器的偏置电压来实现。
5.输出信号设置完所有参数后，通过函数与任意波发生器的输出端口连接到待测试设备上。
然后，启动输出信号。
函数与任意波发生器将按照所设置的波形类型、频率和幅值等参数产生相应的信号。
三、函数与任意波发生器的注意事项1.避免输出过载在设置波形幅值时，要注意不要超出函数与任意波发生器的输出能力。
如果输出信号过载，会导致失真和不稳定的波形。
安捷伦函数信号发生器Agilent33120A的性能与使用说明.docx
* *安捷伦函数信号发生器Agilent 33120A的性能与使用说明安捷伦函数信号发生器33120A是数字式函数信号发生器。
其内部永久存储着正弦波、方波、三角波、噪声、锯齿波、sin(x)/x 、负锯齿波、指数上升波、指数下降波、心电波，共10种函数信号。
其中，正弦波、方波的频率范围为100 μHz － 15MHz，幅值范围为100mV P-P －10V P-P 。
函数信号发生器有一个HP-IB （ IEEE-488）接口和一个RS-232接口，计算机通过接口可遥控函数信号发生器，在计算机中使用HP BASIC 语言程序或 C 语言程序，能产生12bit 40Msa/s的任意波形，通过接口写入函数信号发生器，函数信号发生器有四个可存储16000点的任意波形存储器。
其具体的性能指标和基本操作方法见本节后摘录自“ Agilent 33120A Function Generator User Guide”的内容。
要知道详细的内容应阅读该仪器的“用户手册”。
⒈ 信号源显示电压与实际输出电压理想信号源的内阻应为零。
若实际信号源的内阻为零，则信号源输出端一旦短路或负载电阻过小，信号源就会因功率过载而损坏。
实际信号源一般都在其输出端串接一个电阻R s，使信号源既使短路，在短时间内也不会因功率过载而损坏，由此使信号源的保护电路有时间实现对信号源输出电路进行保护，同时发出过载警告。
称信号源输出端串接电阻R 为信号源内阻。
图 1 信号源s输出电压示意图安捷伦 33120A （以下简称为信号源）的内阻为50 Ω。
由于有了信号源内阻 R s，如图 1 ，信号源输出端的电压，即负载电阻 R L上的电压，是信号源的电源E s在信号源内阻R s和负载电阻 R L上的分压，即V o≠E s。
信号源内设置了两个负载电阻值，开机时默认为R LD =50 Ω,通过操作可修改为R LD →∞。
在信号源开机默认为R LD =50 Ω时，信号源内部的电压源输出的电压为E s，信号源显示屏上显示的电压是V DisplayRLD1Es（ 1 ）R s R LDE s2若实际负载不是50 Ω，那么负载上实际得到的电压V o为V o R L E s 1E s（ 2）R s R L2即信号源显示屏上显示的电压与负载上得到的实际电压不一样，V o≠V Display。
函数信号发生器
函数信号发生器操作手册，EE1640C 型函数信号发生器计数器操作使用说明书，函数信号发生器操作使用方法EE1640C 型函数信号发生器计数器整体外观如下图所示其中各按键和旋钮功能如下：（1）频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测频信号的频率（2）幅度显示窗口：显示函数输出信号的幅度（3）频率微调电位器：调节此旋钮可改变输出频率的1 个频程（4）输出波形占空比调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性。
当电位器处在中心位置时，则输出对称信号。
当此旋钮关闭时，也输出对称信号（5）函数信号输出信号直流电平调节旋钮：调节范围：–10V～10V（空载），-5V～5V（50Ω负载）当电位器处在中心位置时，则为0 电平。
当此旋钮关闭时，也为0 电平（6）函数信号输出幅度调节旋钮：调节范围20dB （7）扫描宽度/调制度调节旋钮：调节此电位器可调节扫频输出的频率宽度。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统。
在调频时调节此电位器可调节频偏范围，调幅时调节此电位器可调节调幅调制度，FSK 调制时调节此电位器可调节高低频率差值，逆时针旋到底时为关调制（8）扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过衰减―20dB‖进入测量系统（9）CMOS 电平调节旋钮：调节此电位器可以调节输出的CMOS 的电平。
当电位器逆时针旋到底（绿灯亮）时，输出为标准的TTL 电平。
（10）左频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向左调整一个频段。
（11）右频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向右调整一个频段。
（12）波形选择按钮：可选择正弦波、三角波、脉冲波输出。
（13）衰减选择按钮：可选择信号输出的0 dB、20dB、40 dB、60 dB 衰减的切换。
（14）幅值选择按钮：可选择正弦波的幅度显示的峰－峰值与有效值之间的切换。
（15）方式选择按钮：可选择多种扫描方式、多种内外调制方式以及外测频方式。
SDG1000函数信号发生器
调制波 调制深度
正弦，方波，锯齿波，三角波，噪声，任意波（2mHz~20kHz） 0%~120%
FM调制（CH1/CH2）
载波
正弦，方波，锯齿波，任意波（DC除外）
源
内部/外部
调制波
正弦，方波，锯齿波，三角波，噪声，任意波（2mHz~20kHz）
频偏
0~0.5倍带宽，10μHz分辨率
PM调制（CH1/CH2）
1μs~500s
门控源
外部触发
触发源
手动，外部或内部
外部调制
幅度
±6Vpk= 100%调制
输入阻抗
>5kΩ
注：外部输入电压不得超过±6V，否则有可能会造成仪器的损坏。
触发输入
电平 斜率 脉冲宽度 输入阻抗
TTL兼容 上升或下降
> 100 ns > 5 kΩ，DC耦合
触发输出
电平 脉冲宽度 输出阻抗 最大频率
直流偏移范围
±1.5VDC
100 mHz ~ 100 MHz
50mVrms ~ ±2.5V
100 MHz ~ 200 MHz
100mVrms ~ ±2.5V
1 Hz ~ 100 MHz
50mVrms ~ 5 Vpp
100 MHz ~ 200 MHz
100mVrms ~ 5 Vpp
1 Hz ~ 10 MHz（50mVrms ~ 5Vpp）
人性化设计
3.5 英寸 TFT-LCD 显示；支持中英文菜 单及英文输入；按键帮助，方便信息获 取；支持 U 盘和本地存储，便于文件 管理；专用的接地端子。
任意波形输出
仪器内置 48 种任意波形（含直流），包 括常用、数学、工程、窗函数及其他常 见波形。
什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理
什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原理什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
函数信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。
当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。
该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。
函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
数字信号发生器原理
数字信号发生器原理
数字信号发生器是一种电子仪器，能够产生不同频率、波形和振幅的数字信号。
它是通过数字信号处理技术将数字信号转换成模拟信号输出的设备。
数字信号发生器的原理主要包括数字信号的生成和模拟信号的输出两个方面。
在数字信号的生成过程中，首先需要使用数字信号处理技术生成期望的数字信号。
这个数字信号可以是一系列离散的采样点，也可以是连续的波形。
然后，通过数字信号处理器对数字信号进行加工处理，比如改变信号的频率、波形和振幅等。
在模拟信号的输出过程中，经过数字信号处理器的处理后的数字信号被转换成模拟信号输出。
这个转换过程需要借助数字到模拟信号转换器(DAC)。
DAC将数字信号转换成对应的模拟电压或电流输出，使得数字信号能够在实际电路中使用。
数字信号发生器的工作原理基于数字信号处理技术和模数转换技术。
数字信号处理技术使得数字信号能够方便、灵活地生成和处理，可以实现复杂的信号波形和频率。
而模数转换技术则能够将数字信号转换成模拟信号输出，使得数字信号能够与模拟电路进行交互。
总之，数字信号发生器通过数字信号处理技术生成期望的数字信号，并通过模数转换技术将数字信号转换成模拟信号输出。
它在电子测试、通信、仪器仪表等领域有着广泛的应用。
函数信号发生器原理
函数信号发生器原理
函数信号发生器是一种用于产生各种波形信号的电子设备。
它通过内部的电路和算法，根据用户设定的参数来生成特定的信号波形，例如正弦波、方波、脉冲波等。
函数信号发生器的原理基于信号合成和控制电路。
它通常由以下几个主要模块组成：
1. 振荡器：函数信号发生器内部配备一个精确且可控的振荡器，它能够产生一个连续且稳定的基准信号。
通常使用晶体振荡器或压控振荡器作为基准振荡源。
2. 数字控制电路：函数信号发生器通过一个数字控制电路来接收用户设定的参数，例如频率、幅度、相位等信息。
这些参数通过旋钮、按钮或者键盘等输入设备进行设定。
3. 波形生成模块：根据接收到的参数，在函数信号发生器内部的波形生成模块中，通过各种算法和数学计算，来生成各种类型的波形信号。
不同波形的生成算法不同，但它们都保证了所生成的波形信号的一致性、准确性和稳定性。
4. 输出电路：函数信号发生器通常包含一个放大器和一个输出接口，用于将生成的波形信号放大到一定的幅度，并通过输出接口输出给其他设备或测量仪器进行进一步的信号处理或测试。
函数信号发生器一般具有较高的输出频率范围、较低的失真度、快速的频率和幅度变化、精确可调的相位控制等特点。
它广泛
应用于各种领域，如科研实验、电子产品测试、音频信号调试等。
函数信号发生器F120使用说明
第一章 概述………………………………………………………1 第二章 主要特征…………………………………………………1 第三章 技术参数…………………………………………………2
一、 函数信号发生器……………………………………… 2 二、 计数器………………………………………………… 4 三、 其它…………………………………………………… 5 第四章 面板说明…………………………………………………6 一、 显示说明…………………………………………………6 二、 前面板说明…………………………………………… 7 三、 后面板说明…………………………………………… 11 第五章 使用说明……………………………………………… 12 一、 测量、试验的准备工作……………………………… 12 二、 函数信号输出使用说明…………… ……………… 12 三、 计数使用说明………………………………………… 31 第六章 遥控操作使用说明…………………………………… 32 第七章 注意事项与检修……………………………………… 47 第八章 仪器整套设备及附件………………………………… 49
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% ~ 120% 可任意设置。 10、输出波形达 30 余种。 11、具有频率测量和计数的功能。 12、机箱造型美观大方，按键操作舒适灵活。
3 技术 指标
一、函数发生器
3、幅度特性
幅度范围（频率≤40MHz）：2mV ~ 20Vp-p（高阻），1mV ~ 10Vp-p（50Ω ）
幅度范围（频率>40MHz）：2mV ~ 4Vp-p（高阻），1mV ~ 2Vp-p（50Ω ）
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3
结论
实验结果表明 ， 该仪器其有 如下 特点 :
( 1 输出函 ) 数信号波形的幅 决于基准电压 U. 当U 来自 值取 可调稳压电 源时， 幅值可连续变化 .
( 2 输 出函数信 号波形 的频率取决于时钟脉冲 c . 当 C 频率连续变化时 ， ) P P 函数信号频率也可连续变化 ;当 C 一定时 ， P 频 率准确并稳定.
(5)
当要得到的信号难以 用数学表达 式描述时， 可根据函数的波形确定 V 一 ， 值， O 叭 的 用式(4 、) 算出电阻. 计算出的电阻 ) (5
值往往是非标准值 ， 用分立元件设计 电阻网络很麻烦 ， 以采 用可调 电阻来组 成 电阻 网络. 根据所需波形 的各点 电压值调 节 所 可调电阻 ， 能很方便地得到所需 函数信 号 ， 用起来非常方便. 使
能得到精度较高的波形.
参考文献 : 【 杨三序， ] 1 采用数字合成 技术的二相正弦波信号发生器「 物理实验， 4， (1) :2 一 J] 20 2 0 4 6 28
[2] 【 ] 3 Ya g W Q， ralld佣 S K ， A L ， a .A 卜 f que cy d堪 l ， l gener t r f oap助1 nce tomograllllic illl. ging ， tem。 n t S Stott et l lgh r e n ita igna ao o r 扭 ys 一 明ir men s and r a isa ion [ R ] . 枷 c. of ECAp n〕， r o， t ug ， 一 M毗 h 1994 ， 一193 . e R e t el t 4 Opo t por a 24 26 l 182 阎石. 数字 电子技术基 础匕 ] 北 京 :高等教育出版社 ， 8 .38 一 . M 19 5 9 392
摘 要: 用数字译码器的输出， 有序地控制一些传精门， 传输由电队分压网 络得到的、 按一定函数值分布的电
压 ， 经电容 滤波得 到平滑的函数信号 ， 再 可做成任 意函数信 号和任意函数暂 态过程 的信 号发 生器， 从而 弥补 了模 拟 技 术制 成的信号发生器之不足 ， 有较 高的 实用价值. 关键 词: 数字技术; 函数信号 :暂 态过程 :信 号发 生器; MOS 传愉 门 C 中图分类号月划93 文献标识码 :A 文章编号 : 16 2 一 0 ( 0 7 0 州洲 一 7 6 3 2 ) 9 Hg 0 3
实 循 计数 单 计 [ . 当 向 置 2” 循 计 循 编 输出 3口 。 态图见 它 按。 巧 为 提 现 环 或 次 数 ] ， K拨 位 “ 时 环 数，环 码 的口 :el口状 图3， 是 一 ( 了
高精度可以大于 1 依次 计数; 当K拨向“ 后， ) 5 加法 1” 再点按“ 单次按钮” 次计数， 时单 计数为循环计数的 一次循环， 可实现函
1
结构框 图
见图1， 它主要由 时钟脉冲产生器、 计数器、 译码器、 开关网络、 电阻网络组成[ . 其中时钟脉冲 j 5 产生器主要用来产生一个
可 调频率和占 空比的 矩形波 信号， 送人加法计数器， 计数器产生累加循环的 若干位二进制代码信号， 经译码器产生原码信号 按顺序去控制多 关电路， 某开关打开时由电阻网 路开 在 络分压得到的函 数曲线上某点的电 压值， 并按时间顺序输出
图4 译码器控制CM S传枪门 O 图s c p 和Y 一 s对应价阵的波形图 O Y l
图5是 函 =2扩 ( <二 6 )为例 的c 利乙一 : 对 以 数y ， 0 <1 给出 P 又 应
o V 二的波形 图， 在电压跟随器的输人端接入滤 波电容 C 和放 电电阻 R 是为 了消去传输门切换时产生 的高 次谐 波， 以得到平滑 的函数波形. 叽 一叭， 由电阻 网络获得 ， 见图 6. 为获得精确的 函数波形 ， 要对电阻进 行计算. 为 r 计算 和使 用的方 需
盏
“瑟 0丫
便， 定 一 压 路电 和 0 k。即 调电 标 值 设 任 分 支 阻 为1 ，可 阻 称 为R +尸 二 0 1
kn ， 中R 是滑动端 与上端 之 间的 电阻 ;尸 是滑动 端与 下端 之 间的 电 其
窦 一 一 霆
阻. 函数的峰值电压(基准电压) 为V 考虑到单位换算问题， . 将函数写成 了 2介 )“ 二 (二 (1)
压按 时间顺序结构组合 的函数信号.
来 自 计 盈 器
仇 仇 仇 仇
P 0 1 -L C 丁七门 J 2 一 h 外 尽 s l Y
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 1 0 4 5 1 2 3 4 门 厂 J 曰工 LL厂 口几 - U e L 几 门 - 1 1 七厂 I s f 口门J l 尸叮几
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第9 期
王保玉 ， :数字型任意 函数信 号发生器 等
当: 二 时y = 长 由 ) 得k、 .0 1 3叭 6 1 ， 式(2 。0 9 5 ，
〔 于孟尝.数字电子 4〕 技术基础简明教程LM]. 北京:高等教育出版社， 9 . t 4 一43. 1 99 2 1
【 〕 陈大钦 . 电子技术基础实验 「 」北京 :高等教育出版社 20 0. 38 一 5 M . 0 5 386.
[6 ] 同 济大学数学教研室. 高 等数学〔 M〕北京:人民教育出版社， 9 . 22 一34. 1 97 5 2 【 料玄九， 7〕 郭木森， 屠广霖. 电 工学「 . 北京:人民教育出版社， 9 .21 ~ 2 . M丁 197 4 3 2 [ 责任编辑 :徐 明忠1
压值 ， 既合成一 函数信号 .
收稿 日期 二幻6 一1 一0 2硬 1 0 作者简介 :王保玉 ( 196 一) ， 河南永城人 ， 3 男， 商丘师范学院讲师 ， 主要从事物理学的教学与研 究工作.
商丘 师 范 学 院 学 报
20 7 年 0
图1
方框 图
2
电路和 工作原理
首先将 时钟脉冲信号送入二进制 加法 计数器( 84 1 码 ， 任 16 芯片 ， 2 4 7 3 见图2 进行未数 ， ) 卜 利用进位输 出端 CO ， 结合 开关 K
A内i r r f n t on s 孚 l g n r t r us加 山g t s nt e由 t 山n qu ta y uc i i la e e a o 9 l a y h l e i e W冉 Bao一 研气 Dong一 NG yu，几NG min (Dep斌m o p场sics， n 脚u T 毗 Co le朗，hang 盯6lx”， a ) 翻f Sha e her f S qiu C hin Ab r c :Some t nsf r ga es a t s a t a e t r e r e s quential1 contr lled 场 lhe output o the dig ta decodeo . T e tr sf y o f i l h n r a e ga es t trallsf r the voha罗 whic卜comes f m t e r sista e v〔a 罗 division networ a nd distr butes in a cedain f ncti n e o r h e c n 山 k i u O a v lue . T en sm oth f nctio 一 e ca be 罗ner d by c apacit韶ce f lter ng. T e si，a 罗ner or which c an 罗nh o u n wav n e t a i i h l t a er e t a Per o ic a ltrar f notio。一wa e a d a itr呵 f nction tr sient sta e pr cess ca be widel 叩plied into i d b r y u v n r b u n a t o n y Pr ctice 。 us ma e s uP f r t e shor a罗 o sim lat on [echnique. a h t k o h t f u i Ke word : digita t chnique ; f nction 一 v e ; tr nsient slate pr ce ss ; signal ge ner o ; CMOS 廿 f r ga y s l e u wa a o t a r alls e e t 在实验室和工业部门， 需要各 种不同的周期性函数信号或函数暂态过程信号. 如果采用模拟电路来产生某些特殊信号， 需依据傅立叶 展开一谐波分析的原理[ 来实现. 具体说， ] 6 需将某周期函 数展开成傅立叶级数， 根据展开的结果找出谐波， 做成 产生这些不同 频率的 谐波(正弦波) 电 将这些电 路， 路产生的谐波分量送往模拟加法器中， 按傅立叶级数求和规律进行合成， 产生所需的函 数波.可想而知谐波很多， 产生谐波电 路也多， 产生所需的函数波信号的电路较为复杂， 信号的精度很难控制. 此外也可利用一些特殊电 路产生特殊类型的波， 如:正弦波、 锯齿波、 矩形波等， 但它不能适应所需任意函数波的要求。采用 数字合成技未「 就容易 ， 刘 得到人们所需任意的函 数波信号， 并且信号 精确、 稳定， 从而弥补了模拟技术的不足. 本文针对数字 电 路控制 cM0s 传输门比]做成的信号发生器进行研究_ ‘
代人式 (2 变成 )
了 仓 3 〕r 犷 = 0 916V 将工 代人式(3 算得y = V 的 声=2 时算得y = 叭的值， 计算出叽一 ， 个电压值 l = ) o 值 等等， 叭1 6
由分压公式 RI K R + R产一朴 和公式
(3 )
(4)