函数发生器
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一、初步认识函数发生器
1．函数发生器概述
函数发生器是一种能产生正弦波、三角波、方波、斜波和脉冲波等信号的装置。
常用于科研、生产、维修和实验中。
例如在教学实验中，常使用函数发生器的输出波形作为标准输入信号，接至放大器的输入端，配合测试仪器，例如用示波器定性观察放大器的输出端，判断放大器是否工作正常，否则，通过调整放大器的电路参数，使之工作在放大状态；然后，通过测试仪器（例如用晶体管毫伏表对输出端进行定量测试），从而获得该放大器的性能指标。
2．实验室提供的函数发生器指标
实验室使用的是DF1641A型函数信号发生器，主要性能指标如下：
频率范围：0.1Hz—2MHz
输出波形：方波、三角波、正弦波、正向或负向脉冲波、正向或负向锯齿波
方波前沿：≤100ns
正弦波失真：10Hz—100kHz ≤1%。
电压输出幅度：≥20V P-P（空载）
输出阻抗：50Ω
输出衰减：20dB、40dB、60dB。
频率计测量范围：1Hz—10MHz。
电源适应范围：220V±10%，频率：50Hz±2Hz。
功率：10VA。
3．函数发生器使用注意事项
1）函数发生器面板上显示的输出频率，仅供参考。
要精确测量输出频率，需要其它设备，比如示波器或者频率计。
2）输出频率的粗略读取，以显示值（数码管）结合频率单位（两个发光二极管，有一个被点亮）读取，与频率波段按键无关。
比如显示12.9，频率单位灯“kHz”点亮，应读为12.9kHz，不需要观察是哪个频段按键被按下。
3）函数发生器的输出端不能被短接。
二、函数发生器的工作原理
1．波形发生电路
这部分电路由MAX038函数发生器及频率、占空比控制电路组成，波形的选择、频率、占空比的调节都是由单片机来控制。
MAX038是一个产生从1Hz到大于20MHz的低失真正弦波、三角波、锯齿波或矩形（脉冲）波的高频波形发生器，它只要少量的外部元件。
频率和占空比可以由调整电流、电压或电阻来独立控制。
2．单片机智能控制电路
该部分电路由单片机、面板按键输入、频率、幅度显示及其各种控制信号的输出及指示电路组成。
其主要功能是：控制输出信号的波形，调节函数信号的频率，测量输出信号或外部输入信号的频率并显示，显示输出波形的幅度。
3．频率计数通道
该电路由宽带放大器及方波整形器组成，主要功能用于外测频率时对于信号的放大整形。
1．功率放大电路
获得一定功率的输出信号，且功放电路具有倒相特性。
2．结构框图
图1.4.1 函数发生器结构框图
三、结合面板学会使用函数发生器
图1.4.2 函数发生器面板示意图
1．如何选择输出波形类别？
通过序号“2”区（FUNCTION）指示的三个按键，可分别用来选择正弦波、三角波、方波输出波形。
（各个按键上方都有波形示意符号），并且“按下”才有效。
注意：输出波形必须由序号“14”端（OUTPUT）输出。
“12”端TTL OUT的输出不受波形选择的影响。
2．怎样改变输出波形频率？
说明：本仪器所有内部产生的频率或外测频率都在序号“4”区中用数字（6位LED）显示，频率单位（Hz，kHz）用两只发光二极管分别指示，灯亮有效。
GATE（闸门显示器）灯不断闪烁，说明频率计正在工作，当OVFL（频率溢出）灯亮，说明频率超出6位LED所显示的范围。
第一步：根据需要输出的频率，首先在序号“3”区（共7个按键）中进行频段选择。
例
如选择“1K”按键，输出可能在100Hz—2kHz之间的某个频率点。
同时注意序号“7”区中
按键的状态，该按键应处于“弹开”位置。
第二步：由序号“5”旋纽（FREQUENCY）进行频率粗调。
第三步：再由序号“6”旋纽（FREQ FINE）进行频率细调。
3．怎样改变输出波形幅度？
序号“13”旋纽（PULL TO INV AMPLITUDE）具有两个功能，在不拉出的状态下，用来调整输出电压幅度大小。
（电压细调）
当输出信号幅度太大，则需要通过序号“15”区（ATTENUATOR）
两个按键对输出信号进行衰减。
（电压粗调）
20dB，即将输出信号衰减1/10。
40dB，即将输出信号衰减1/100。
60dB，即将输出信号衰减1/1000。
由于本仪器没有电压输出幅度的显示，因此需要借助于示波器或晶体管毫伏表（指输出正弦波情况下）来测量输出电压的幅度。
注意：获得小信号输出时（如mV级的信号），需要进行适当的衰减。
4．斜波、脉冲波的产生
序号“8”旋纽（PULL TO VAR RAMP/PUSE）具有两个功能，在该旋纽不拉出的状态下，输出波形对称。
在拉出状态下，可以改变输出波形的对称性，产生斜波、脉钟波，且方波占空比可调。
当输出为三角波时，调节此旋纽，产生斜波。
对称度调节范围：95：5—5：95。
当输出为方波时，调节此旋纽，产生脉冲波。
占空比调节范围：95：5—5：95。
注意：当输出为正弦波时，不宜拉出此旋纽。
5．怎样改变输出波形的直流偏移量？
序号“11”旋纽（PULL TO VAR DC OFFSET）具有两个功能，在不拉出的状态下，输出波形的直流电位为零。
拉出此旋纽，可设定任何波形的直流工作点，顺时针方向为正，逆时针方向为负，输出波形的直流偏移：0—±10V。
6．怎样使输出波形反向？
与序号“8”旋纽配合使用，将序号“13”旋纽拉出，波形反向。
7．怎样输出TTL波形？
注意：需要输出波形为TTL时，应由序号“12”（TTL OUT）端输出。
电平：高电平＞2.4V，低电平＜0.4V，能驱动20只TTL负载，上升时间≤40ns。
8．怎样测量外部输入信号频率？
第一步：将被测信号由序号“9”（CONTER）端输入。
第二步：将序号“7”
第三步：将电缆线短接，此时LED显示应为零。
如果显示不为零，仪器外测频率出现故障。
第四步：注意：被测信号的频率范围应在：1Hz—10MHz；被测信号电压幅度应在：
100mV—15V范围内。
当被测信号电压幅度大于15V时，需将“7”
将被测信号衰减20dB，最大输入电压150V（AC＋DC）（带衰减器）。
第五步：将被测信号接入，由LED显示外测信号频率。
9．怎样实现外接输入电压控制输出频率？
将控制信号（DC—1kHz）由序号“10”（VCF IN）端输入，改变控制信号的幅度（－5V—0V），就可以改变函数发生器输出频率。
（压控振荡器方式）。
