自適應信號發生器方案與實現

　　引言

　　在測試、研究或調整電子元器件、電子電路及設備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應、噪聲系數，為電壓表定度等，常需要提供符合要求的電信號，模擬實際工作中所用待測設備激勵信號。當進行系統的穩態特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。而進行系統的瞬態特性測試時，又需使用前沿時間、脈沖寬度和重復周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內進行精確調整，有很好的穩定性，有輸出指示。而這種測試信號源一般采用信號發生器。

　　用于產生被測電路所需特定參數的電測試信號，本設計可以產生可變頻率及幅度的方波、正弦波及三角波，并通過簡易的方法來對輸出信號頻率和幅度進行自適應調整及功率與外接負載的自動適配，輸出信號參數直接通過液晶顯示屏顯示。

　　作為一種自適應控制系統，此信號發生器能夠根據受控對象及其工作環境變化，對要求的性能指標與實際系統的性能進行比較，根據所獲信息，相應修正控制規律或調整系統參數，使系統能夠保持最優或次優化工作狀態，從而獲得滿意性能。

　　系統結構

　　本系統分為供電模塊、顯示模塊、信號產生及調整電路、功率輸出及保護電路。系統框圖如圖1所示。供電模塊為系統中其他部分提供工作所需電源。信號產生及調整單元產生實際測試所需信號，并根據需求對信號相關參數進行自適應調整。功率輸出則對信號產生及調整部分所提供的信號進行功率調整。保護電路則對系統工作時遇到的一些異常情況進行必要的處理。顯示單元則可以定性顯示信號波形及其幅度與頻率的變化，并對幅度與頻率進行實時數字顯示。

　　系統硬件電路

　　供電電路

　　根據實際要求，自行設計了一個穩壓電源。系統采用外接市電220V電源。對于供電電路，可分為交流調壓部分，交流―直流轉換部分，及直流電平調整部分。其中直流電平調整采用開關型穩壓電源。

　　信號產生及自適應調整

　　綜合考慮成本、硬件及軟件靈活性等因素，決定采用如下方案：

　　系統采用微控制器產生脈沖信號。信號經放大后，可直接通過功率放大輸出，也可以輸入到波形調整模塊，產生幅度可調整的正弦波或三角波。之后再通過功率放大輸出。框圖如圖2所示。信號的幅度、頻率自適應調整以及信號輸出功率的自適應調整還需要軟件部分協助完成。自適應調整關鍵是設計好反饋回路及自適應機構。