简单介绍几种函数信号发生器的原理图及不同功能设计
前言
随着大规模集成电路的迅速发展，函数发生器的应用也逐渐广泛起来。函数信号发生器(函数信号发生器的使用)是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，一般可以分为模拟与数字信号发生器两种。目前，国内生产的多功能函数信号发生器大多是基于5G8038芯片的，其功能与国外的ICL8038芯片功能相同。它的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调节，为快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。那么，函数信号发生器的原理图的设计方案是什么呢?本文基于ICL8038芯片简单介绍了函数信号发生器的几个核心电路原理图。
下图所示为函数信号发生器核心电路原理图(函数信号发生器设计)，
函数信号发生器核心电路原理图
函数信号发生器显示电路方案
ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3
1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。这里我们介绍一种它的典型应用电路--数字电压表的制作。其电路如图。
LED显示电路
函数信号发生器稳压电源部分电路
由于本系统复杂，涉及到很多电路、集成芯片多，又各自所需电压不同，为了符合每一部分的电压需要。我们必须把电压分别转换，我们通过7812、7912分别产生正负12V电压给AD620与AD811供电，用7805产生正5V电压。根据题目要求我们设计的稳压电源电路图如图所示：
稳压电源电路图
函数信号发生器电流峰值保护电路
电流峰值保护电路，功率板上的输出电流通过电流互感器后，以电压形式表现电流大小的信号通过信号放大器后，就会立即关断输出，起到迅速保护作用。如图所示。
电流峰值保护电路
函数信号发生器蜂鸣报警电路
本电路设计的是峰鸣报警电路.当来自检测到高于设定电压时,控制口PC1为高电平时,系统发出报警。如图所示。
蜂鸣报警电路
函数信号发生器熔丝熔断指示电路
如下图所示，当熔丝FU熔断后，220V交流电通过用电器加至报警器上，氖泡两金属片间发生放电闪光于是在陶瓷压电片HA上产生连续报警声。
熔丝熔断指示电路
一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、
GATE及频率计等功能，其设计方式在此也顺便一提：
1. 扫频：一般分成线性(Lin)及对数(Log)扫频;
2. VCG：即一般的FM，输入一音频信号，即可与信号源本身的信号产生频率调制;
上述两项设计方式，第1项要先产生锯齿波及对数波信号，并与第2项的输入信号经过多路器(Multiplexer)选择，然后再经过电压对电流转换电路，同步地去加到图二中的I1、I2上;
3. TTL同步输出：将方波经三极管电路转成0(Low)、5V(High)的TTL信号即可。
但注意这样的TTL信号须再经过缓冲门(buffer)后才能输出，以增加扇出数(Fan
Out)，通常有时还并联几个buffer。而TTL INV则只要加个NOT Gate即可;
4. TRIG功能：类似One
Shot功能，输入一个TTL信号，则可让信号源产生一个周期的信号输出，设计方式是在没信号输入时，将图二的SWI接地即可;
5.
Gate功能：即输入一个TTL信号，让信号源在输入为Hi时，产生波形输出，直到输入为LOW时，图二SWI接地而关掉信号源输出;
6.
频率计：除市场上简易的刻度盘显示之外，无论是LED数码管或LCD液晶显示频率，其与频率计电路是重叠的，方块图如下：
频率计电路方块图

汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制，特别是随着新能源汽车和车联网概念的提出，车上电子零部件的愈加增多，这带来了直接的结果就是各种传感器的应用。根据传感器的作用，可以分类为测量温度、压力、流量、 位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的汽车传感器。
车用传感器
车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发 动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。本文主要介绍了AFG31000任意波函数发生器在仿真汽车传感器信号上的应用。
用途：
大多数的情况下，汽车电子的测试并不是直接采用传感器的方式来测试各个电子部件的性能，无论是在时效性和效率上均不适合现场实际操作。
适用于：
电子引擎控制系统的电子设计工程师
测试原理：
如图1，是汽车发动机控制单元ECU接收曲柄轴、凸轮轴、车轮、碰撞和其它汽车发动机传感器信号的接线示意图。此处我们可以通过AFG31000仿真各种汽车传感器信号，对汽车应用中的发动机控制单元(ECU) 进行功能测试和优化。
使用AFG31000任意波函数发生器的好处
· 简化了多台同步连接，轻松实现多通道测试；
· ArbExpress上位机软件提供了强大的波形创建和编辑功能。同时，内置ArbBuilder可以在仪器上创建和编辑任意波形，而不需要连接电脑；
· 凭借已获专利的InstaView™技术，工程师可以实时查看被测器件(DUT)上的实际波形，而不需使用示波器和探头，降低了因阻抗不匹配引起的不确定度；
· 简便易用，仪器体积小。
技巧和提示
· 把Frequency CH1=CH2 设置为On，启动Align Phase，激活双通道信号发生器的同步模式；此外，AFG31000 简化了多台同步过程，它在屏幕上有一个向导工具，可以引导用户完成电缆连接和设置配置，实现多台发生器同步；
· 为创建波形文件，使用示波器采集实际信号，然后通过ArbExpress把它导入到AFG31000信号发生器中。
如需了解AFG31000任意波函数发生器更多应用案例，欢迎访问安泰测试网。

	

信号是现代工程中经常处理的对象，在通信、雷达等领域有大量的应用。在MATLAB中，信号处理工具箱可以看做工具集合，包含波形产生与处理、数字和模拟滤波器设计、信号模型以及频谱分析、时频分析等多个常见功能。
在MATLAB信号工具箱中，提供了多种产生信号的函数。利用这些函数，可以很方便地产生多种常见信号。
锯齿波和三角波
sawtooth(t)：产生周期为2π，峰值为-1和1，采样时刻由向量t指定，此时为锯齿波。
sawtooth(t, xmax)：产生三角波，xmax指定最大值出现的地方，其取值在0到1之间。当t由0增大到xmax*2π时，函数值由-1增大到1，当t由xmax*2π增大到2π时，函数值由1减小到-1。当xmax=0.5时，上升段斜率与下降段斜率相等，三角波对称，如下面简单例子。
T = 5*(1/50);
Fs = 100e3;
dt = 1/Fs;
t = 0:dt:T-dt;
Xmax = 0.5;
st = sawtooth(2*pi*50*t,Xmax);
plot(t,st)
grid on
非周期三角/矩形脉冲
tripuls(t) ：产生一个连续的、非周期的、单位高度的三角脉冲的采样，采样时刻由数组t指定。缺省情况下，产生的是宽度为1的非对称三角脉冲。
tripuls(t,W) ：产生一个宽度为W的三角脉冲。
tripuls(t,W,S) ：S为三角波的斜度。参数S满足-11，当S=0时，产生一个对称的三角波。
rectpuls(t, W) 产生一个连续的、非周期的、单位高度的矩形脉冲的采样，宽度为W。
t = -T:1/Fs:T-Ts;
W = 0.04;
S = 0;
st_tri = tripuls(t,W,S);
figure;
plot(t,st_tri)
grid on
t = -T:1/Fs:T-Ts;
W = 0.04;
st_rect = rectpuls(t,W);
figure;
plot(t,st_rect)
grid on
周期sinc波形
在MATLAB中，用户可以使用diric命令实现周期sinc函数，又被称为Dirichlet 函数。Dirichlet函数的定义是d(x)=sin(N*x/2)./(N*sin(x/2))。diric函数的调用格式为：Y=diric(x，N)。
函数返回大小与x相同的矩阵，元素为Dirichlet 函数值。N必须为正整数，该函数将0到2π等间隔的分成N等份。
x=-6*pi:0.01:6*pi;
y1=abs(diric(x,10));
y2=diric(x,50);
figure;
plot(x,y1,'-k',x,y2,'-r','LineWidth',2)
grid on
高斯调幅正弦波
在信息处理中，使载波的振幅按调制信号改变的方式叫调幅。高斯调幅正弦波是比较常见的调幅正弦波，通过高斯函数变换将正弦波的幅度进行调整。gauspuls是MATLAB信号处理工具箱提供的信号发生函数，其调用格式如下：
yi=gauspuls(t,Fc,BW)：函数返回最大幅值为1的高斯函数调幅的正弦波的采样，其中心频率为Fc，相对带宽为BW，时间由数组t给定。BW 的值必须大于0。默认情况下，Fc=1000Hz，BW=0.5。
yi=gauspuls(t,Fc,BW,BWR) BWR：指定可选的频带边缘处的参考水平，以相对于正常信号峰值下降了-BWR(单位为dB)为边界的频带，其相对带宽为100*BW%。默认情况下BWR的值为-6dB。其他参数设置同上。BWR的值为负值。
tc=gauspuls(‘cutoff’,Fc,BW,BWR,TPE)：返回包络相对包络峰值下降TPE(单位为dB)时的时间tc。默认情况下，TPE 的值是-60dB。其他参数设置同上。TPE 的值必须是负值。
Fc = 5e3;
BW = 0.6;
tc = gauspuls('cutoff',Fc,BW,[],-40);
t = -tc:dt:tc;
yi = gauspuls(t,Fc,BW);
figure;
plot(t,yi)
grid on
调频信号
和调幅类似，使载波的频率按调制信号改变的方式被称为调频。调波后的频率变化由调制信号决定，同时调波的振幅保持不变。从波形上看，调频波像被压缩得不均匀的弹簧。在MATLAB中，chirp 函数可以获得在设定频率范围内的按照设定方式进行的扫频信号。chirp函数调用格式如下。
Y=chirp(t,F0,T1,F1)：产生一个频率随时间线性变化信号的采样，其时间轴的设置由数组t定义。时刻0的瞬时频率为F0；时刻T1的瞬时频率为F1。默认情况下，F0=0Hz，T1=1，F1=100Hz。
Y=chirp(t,F0,T1,F1,’method’)：method指定改变扫频的方法。可用的方法有‘linear’(线性调频)、‘quadratic’(二次调频)、‘logarithmic’(对数调频)。默认时为‘linear’，其他参数意义同上。
Y=chirp(t,F0,T1,F1,’method’,PHI)：PHI 指定信号的初始相位，默认时PHI 的值为0，其他参数意义同上。
高斯分布随机序列
在信号处理中，标准正态分布随机序列是重要序列。该序列可以由randn函数生成，randn函数的调用格式为：Y=randn(M,N)：将生成M 行N 列的均值方差为1的标准正态分布的随机数序列。
M = 150;
D = 5;
Y = M+sqrt(D)*randn(1,10000);
M1 = mean(Y)
D1 = var(Y)
x=140:0.1:160;
figure;
hist(Y,x)
grid on
需要本文Matlab代码的可给“雷达通信电子战”发送“190611”或者直接点击“阅读原文”。
	

	

信号是现代工程中经常处理的对象，在通信、雷达等领域有大量的应用。在MATLAB中，信号处理工具箱可以看做工具集合，包含波形产生与处理、数字和模拟滤波器设计、信号模型以及频谱分析、时频分析等多个常见功能。
在MATLAB信号工具箱中，提供了多种产生信号的函数。利用这些函数，可以很方便地产生多种常见信号。
锯齿波和三角波
sawtooth(t)：产生周期为2π，峰值为-1和1，采样时刻由向量t指定，此时为锯齿波。
sawtooth(t, xmax)：产生三角波，xmax指定最大值出现的地方，其取值在0到1之间。当t由0增大到xmax*2π时，函数值由-1增大到1，当t由xmax*2π增大到2π时，函数值由1减小到-1。当xmax=0.5时，上升段斜率与下降段斜率相等，三角波对称，如下面简单例子。
T = 5*(1/50);
Fs = 100e3;
dt = 1/Fs;
t = 0:dt:T-dt;
Xmax = 0.5;
st = sawtooth(2*pi*50*t,Xmax);
plot(t,st)
grid on
非周期三角/矩形脉冲
tripuls(t) ：产生一个连续的、非周期的、单位高度的三角脉冲的采样，采样时刻由数组t指定。缺省情况下，产生的是宽度为1的非对称三角脉冲。
tripuls(t,W) ：产生一个宽度为W的三角脉冲。
tripuls(t,W,S) ：S为三角波的斜度。参数S满足-11，当S=0时，产生一个对称的三角波。
rectpuls(t, W) 产生一个连续的、非周期的、单位高度的矩形脉冲的采样，宽度为W。
t = -T:1/Fs:T-Ts;
W = 0.04;
S = 0;
st_tri = tripuls(t,W,S);
figure;
plot(t,st_tri)
grid on
t = -T:1/Fs:T-Ts;
W = 0.04;
st_rect = rectpuls(t,W);
figure;
plot(t,st_rect)
grid on
周期sinc波形
在MATLAB中，用户可以使用diric命令实现周期sinc函数，又被称为Dirichlet 函数。Dirichlet函数的定义是d(x)=sin(N*x/2)./(N*sin(x/2))。diric函数的调用格式为：Y=diric(x，N)。
函数返回大小与x相同的矩阵，元素为Dirichlet 函数值。N必须为正整数，该函数将0到2π等间隔的分成N等份。
x=-6*pi:0.01:6*pi;
y1=abs(diric(x,10));
y2=diric(x,50);
figure;
plot(x,y1,'-k',x,y2,'-r','LineWidth',2)
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高斯调幅正弦波
在信息处理中，使载波的振幅按调制信号改变的方式叫调幅。高斯调幅正弦波是比较常见的调幅正弦波，通过高斯函数变换将正弦波的幅度进行调整。gauspuls是MATLAB信号处理工具箱提供的信号发生函数，其调用格式如下：
yi=gauspuls(t,Fc,BW)：函数返回最大幅值为1的高斯函数调幅的正弦波的采样，其中心频率为Fc，相对带宽为BW，时间由数组t给定。BW 的值必须大于0。默认情况下，Fc=1000Hz，BW=0.5。
yi=gauspuls(t,Fc,BW,BWR) BWR：指定可选的频带边缘处的参考水平，以相对于正常信号峰值下降了-BWR(单位为dB)为边界的频带，其相对带宽为100*BW%。默认情况下BWR的值为-6dB。其他参数设置同上。BWR的值为负值。
tc=gauspuls(‘cutoff’,Fc,BW,BWR,TPE)：返回包络相对包络峰值下降TPE(单位为dB)时的时间tc。默认情况下，TPE 的值是-60dB。其他参数设置同上。TPE 的值必须是负值。
Fc = 5e3;
BW = 0.6;
tc = gauspuls('cutoff',Fc,BW,[],-40);
t = -tc:dt:tc;
yi = gauspuls(t,Fc,BW);
figure;
plot(t,yi)
grid on
调频信号
和调幅类似，使载波的频率按调制信号改变的方式被称为调频。调波后的频率变化由调制信号决定，同时调波的振幅保持不变。从波形上看，调频波像被压缩得不均匀的弹簧。在MATLAB中，chirp 函数可以获得在设定频率范围内的按照设定方式进行的扫频信号。chirp函数调用格式如下。
Y=chirp(t,F0,T1,F1)：产生一个频率随时间线性变化信号的采样，其时间轴的设置由数组t定义。时刻0的瞬时频率为F0；时刻T1的瞬时频率为F1。默认情况下，F0=0Hz，T1=1，F1=100Hz。
Y=chirp(t,F0,T1,F1,’method’)：method指定改变扫频的方法。可用的方法有‘linear’(线性调频)、‘quadratic’(二次调频)、‘logarithmic’(对数调频)。默认时为‘linear’，其他参数意义同上。
Y=chirp(t,F0,T1,F1,’method’,PHI)：PHI 指定信号的初始相位，默认时PHI 的值为0，其他参数意义同上。
高斯分布随机序列
在信号处理中，标准正态分布随机序列是重要序列。该序列可以由randn函数生成，randn函数的调用格式为：Y=randn(M,N)：将生成M 行N 列的均值方差为1的标准正态分布的随机数序列。
M = 150;
D = 5;
Y = M+sqrt(D)*randn(1,10000);
M1 = mean(Y)
D1 = var(Y)
x=140:0.1:160;
figure;
hist(Y,x)
grid on
需要本文Matlab代码的可给“雷达通信电子战”发送“190611”或者直接点击“阅读原文”。