CN104880586B - 大功率函数发生器及发生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大功率函数发生器及发生方法，所述大功率函数发生器包括：函数信号接收模块，接收所需的函数信号；直流信号接收模块，接收作为直流偏移量所需的直流信号；直耦放大器，其输入端正极与所述函数信号接收模块的输出端及直流信号接收模块的输出端分别耦合相连，将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号。本发明所述的大功率函数发生器结构简单，成本低，所产生的信号功率、频率响应仅受限于直耦放大器的性能，其输出信号的失真度仅取决于信号源的失真度和直耦放大器的失真度这两个因素，其输出频率也仅受限于直耦放大器的性能，因而可以广泛应用于产品生产和测试中。

Description

大功率函数发生器及发生方法

技术领域

本发明属于通信技术和电源设计领域，涉及一种信号源，特别是涉及一种大功率函数发生器及发生方法。

背景技术

科技及工业应用要求提供的信号源越来越精密，功率也更大，这种需求推动了函数信号发生器的发展和推广，成为工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它作为一种精密的测试仪器，在电子行业得到了广泛的应用。

函数信号发生器可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。在电压稳定器件的设计和检测中，也需要用大功率正统波信号激励源来检测电源抑制比(PSRR)指标。然而，公知的大功率信号源由价格不菲的专用设备产生，而且其输出信号的种类、频率、功率均受专用设备的限制。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大功率函数发生器及发生方法，用于解决现有技术中大功率信号源的生成设备成本高，且生成的大功率信号源的种类、频率、功率均受限的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大功率函数发生器，所述大功率函数发生器包括：函数信号接收模块，接收所需的函数信号；直流信号接收模块，接收作为直流偏移量所需的直流信号；直耦放大器，其输入端正极与所述函数信号接收模块的输出端及直流信号接收模块的输出端分别耦合相连，将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号。

可选地，所述函数信号接收模块包括耦合电容；所述耦合电容的一端与所述直耦放大器的输入端正极相连，另一端与所述函数信号的提供装置相连。

可选地，所述函数信号的提供装置包括小信号函数发生器、或频谱仪；所述函数信号的提供装置内置或外置于所述大功率函数发生器。

可选地，所述直流信号接收模块包括电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻；所述电阻的另一端与所述直耦放大器的输入端正极相连；所述电位器的电阻体的一个固定端与所述直流信号的提供装置相连，另一个固定端接地。

可选地，所述直流信号的提供装置包括直流信号发生器、直流电源、或/和电池；所述直流信号的提供装置内置或外置于所述大功率函数发生器。

可选地，所述直耦放大器包括运算放大器。

本发明还提供一种大功率函数发生方法，所述大功率函数发生方法包括：接收所需的函数信号；接收作为直流偏移量所需的直流信号；将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号。

可选地，所述大功率函数发生方法还包括：利用一耦合电容耦合接收所述函数信号；或利用一电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻耦合接收所述直流信号。

可选地，所述大功率函数发生方法还包括：利用小信号函数发生器、或频谱仪提供所述函数信号；或利用直流信号发生器、直流电源、或/和电池提供所述直流信号。

可选地，所述函数信号为交流周期小信号，包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、或用数学表达合成的周期性信号。

如上所述，本发明的大功率函数发生器及发生方法，具有以下有益效果：

本发明所述的大功率函数发生器结构简单，成本低，所产生的信号功率、频率响应仅受限于直耦放大器的性能，其输出信号的失真度仅取决于信号源的失真度和直耦放大器的失真度这两个因素，其输出频率也仅受限于直耦放大器的性能，因而可以广泛应用于产品生产和测试中。

附图说明

图1显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的一种结构框图。

图2显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的一种具体实现结构示意图。

图3显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的另一种具体实现结构示意图。

图4显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的第三种具体实现结构示意图。

图5显示为本发明实施例所述的直耦放大器的一种具体实现结构示意图。

图6显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的第四种具体实现结构示意图。

图7显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的第五种具体实现结构示意图。

图8至图9显示为本发明实施例所述的大功率函数发生器的应用结构结构示意图。

图10显示为本发明实施例所述的小信号函数发生器的一种具体实现结构示意图。

图11显示为本发明实施例所述的大功率函数发生方法的一种实现流程示意图。

元件标号说明

100 大功率函数发生器

110 函数信号接收模块

120 直流信号接收模块

130 直耦放大器

140 函数信号的提供装置

150 直流信号的提供装置

S1～S3 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种大功率函数发生器，所述大功率函数发生器100包括：函数信号接收模块110，直流信号接收模块120，直耦放大器130。

所述函数信号接收模块110接收所需的函数信号。所述函数信号为交流周期小信号，包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、或用数学表达式合成的周期性信号等等。

所述直流信号接收模块120接收作为直流偏移量所需的直流信号。

所述直耦放大器130，其输入端正极与所述函数信号接收模块110的输出端及直流信号接收模块120的输出端分别耦合相连，将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号。

进一步，如图2所示，所述函数信号接收模块110包括耦合电容；所述耦合电容的一端与所述直耦放大器130的输入端正极相连，另一端与所述函数信号的提供装置140相连。所述函数信号经耦合电容C作为向直耦放大器输入的信号之一，耦合电C的容值一般应该在1000uF以上。图2显示的是所述函数信号接收模块110的一种具体实现结构，本发明的保护范围包括但不限于图2所示的结构，凡是根据本发明的原理利用现有技术实现的结构都包括在本发明的保护范围内。如图3至4所示，所述函数信号的提供装置140内置或外置于所述大功率函数发生器100。如图6至9所示，所述函数信号的提供装置包括小信号函数发生器、或频谱仪。现有的一种小信号函数发生器如图10所示。

如图2所示，所述直流信号接收模块120包括电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻；所述电阻的另一端与所述直耦放大器的输入端正极相连；所述电位器的电阻体的一个固定端与所述直流信号的提供装置相连，另一个固定端接地。所述直流信号经电位器R1和电阻R2耦合到直耦放大器的输入端正极，作为信号源直流偏移量。R1阻值不应超出信号发生器(即述直流信号的提供装置)输出阻抗的20％。图2显示的是所述直流信号接收模块120的一种具体实现结构，本发明的保护范围包括但不限于图2所示的结构，凡是根据本发明的原理利用现有技术实现的结构都包括在本发明的保护范围内。如图3至4所示，所述直流信号的提供装置150内置或外置于所述大功率函数发生器100。如图6至9所示，所述直流信号的提供装置150包括直流信号发生器、直流电源(battery)、或/和电池。

如图5所示，所述直耦放大器130包括运算放大器，其中，Vo＝Vin*(1+R2/R1)。图5显示的是所述直耦放大器130的一种具体实现结构，本发明的保护范围包括但不限于图5所示的结构，凡是根据本发明的原理利用现有技术实现的结构都包括在本发明的保护范围内。所述函数信号和直流信号经直耦放大器叠加放大后，可以输出标准的所需大功率函数信号。

所述大功率函数发生器100作为大功率函数信号源的应用之一是应用于大量出现在市场上的低压差稳压器(LDO)的电源抑制比(PSRR)指标测试，测试原理见图8和图9所示，其中PSRR受测品可以是LDO。

本发明在一个直耦(功率)放大器的输入端输入所需的函数信号，同时在直耦放大器的输入端还输入作为直流偏移量所需的直流信号(即直流可调信号)，合成的信号经直耦放大器输出，成为所需要的大功率函数信号。本发明不适合于20Hz以下的信号的产生需要，即本发明生成的大功率函数信号大于20Hz。本发明用简洁的方法提供了更灵活的大功率函数信号输出。

本发明还提供一种大功率函数发生方法，该方法可以由本发明所述的大功率函数发生器的实现，但本发明所述的大功率函数发生方法的实现装置包括但不限于本发明所述的大功率函数发生器。

如图11所示，所述大功率函数发生方法包括：

S1，收所需的函数信号。所述函数信号为交流周期小信号，包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、或用数学表达合成的周期性信号等等。

进一步，步骤S1的一种具体实现过程为：利用一耦合电容耦合接收所述函数信号。利用小信号函数发生器、或频谱仪提供所述函数信号。

S2，接收作为直流偏移量所需的直流信号。

进一步，步骤S2的一种具体实现过程为：利用一电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻耦合接收所述直流信号。利用直流信号发生器、直流电源、或/和电池提供所述直流信号。

S3，将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号。

本发明所产生的信号功率仅受限于直耦放大器，其信号的失真度仅取决于信号源的失真度和直耦放大器的失真度这两个因素，因而可以广泛应用于产品生产和测试中。本发明利用电阻将稳定的直流信号送入直耦放大器的同相输入端，以此得到一个大功率的直流输出信号；此外，本发明还利用电容将交流信号，如正弦波，三角波，方波，锯齿波等所需的周期信号送入直耦放大器的同相输入端，在直耦放大器的输出端得到直流偏移量和交流信号幅度都可以调整的功率函数信号。

本发明所述的大功率函数发生器结构简单，成本低，所产生的信号功率仅受限于直耦放大器，其信号的失真度仅取决于信号源的失真度和直耦放大器的失真度这两个因素，可以广泛应用于产品生产和测试中。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种大功率函数发生器，其特征在于，所述大功率函数发生器适用于低压稳压器的电源抑制比指标测试，包括：

函数信号接收模块，接收所需的函数信号；所述函数信号为交流周期小信号；

直流信号接收模块，接收作为直流偏移量所需的直流信号，即直流可调信号；

直耦放大器，其输入端正极与所述函数信号接收模块的输出端及直流信号接收模块的输出端分别耦合相连，将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号；所述大功率函数信号大于20Hz；

所述函数信号接收模块包括耦合电容；所述耦合电容的一端与所述直耦放大器的输入端正极相连，另一端与所述函数信号的提供装置相连；所述耦合电容的容值大于1000uF；

所述直流信号接收模块包括电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻；所述电阻的另一端与所述直耦放大器的输入端正极相连；所述电位器的电阻体的一个固定端与所述直流信号的提供装置相连，另一个固定端接地；所述电位器的阻值小于或等于所述直流信号的提供装置的输出阻抗的20％。

2.根据权利要求1所述的大功率函数发生器，其特征在于：所述函数信号的提供装置包括小信号函数发生器、或频谱仪；所述函数信号的提供装置内置或外置于所述大功率函数发生器。

3.根据权利要求1所述的大功率函数发生器，其特征在于：所述直流信号的提供装置包括直流信号发生器、直流电源、或/和电池；所述直流信号的提供装置内置或外置于所述大功率函数发生器。

4.根据权利要求1所述的大功率函数发生器，其特征在于：所述直耦放大器包括运算放大器。

5.一种大功率函数发生方法，其特征在于，所述大功率函数发生方法适用于低压稳压器的电源抑制比指标测试，包括：

接收所需的函数信号；所述函数信号为交流周期小信号；

接收作为直流偏移量所需的直流信号，即直流可调信号；

利用直耦放大器将所述函数信号和所述直流信号叠加放大，输出大功率函数信号；所述大功率函数信号大于20Hz；

利用一耦合电容耦合接收所述函数信号；所述耦合电容的容值大于1000uF；

利用一电位器和与所述电位器的电刷相连的电阻耦合接收所述直流信号；所述电位器的阻值小于或等于所述直流信号的提供装置的输出阻抗的20％。

6.根据权利要求5所述的大功率函数发生方法，其特征在于，所述大功率函数发生方法还包括：

利用小信号函数发生器、或频谱仪提供所述函数信号；或

利用直流信号发生器、直流电源、或/和电池提供所述直流信号。

7.根据权利要求5所述的大功率函数发生方法，其特征在于：所述函数信号为交流周期小信号，包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、或用数学表达合成的周期性信号。