[发明专利]具有脉冲信号产生功能的信号发生器和脉冲信号产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号发生器，特别涉及一种可以较精确控制产生脉冲信号脉宽的的直接数字频率合成(DDS，Direct Digital Frequency Synthesis)信号发生器。

背景技术

信号发生器作为常见的激励源，已经被广泛的应用到科学研究以及工业工程领域。信号发生器的一个典型应用就是在实验室中模拟各种信号，作为待测电路和系统的输入激励，为测试待测电路和系统的各种性能指标提供模拟环境。传统意义上的信号发生器按其信号波形分为四大类：(1)正弦信号发生器：主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等；(2)函数(波形)信号发生器：产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波)信号，除可供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域；(3)脉冲信号发生器：产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用于测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能；(4)随机信号发生器：可用于模拟实际工作条件中的噪声，将产生的随机信号引入待测系统，从而测定系统性能；可以给被测系统外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数；还可以用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测定系统动态特性等。其中，脉冲信号发生器一般采用传统的脉宽调制方法调整脉冲宽度。

中国发明专利申请公布说明书(公开号：CN101183824A、申请号：200710192911.9、发明名称：用于脉冲宽度调制的方法和装置)公开了一种占空比控制电路100，请参照图1，其包括脉冲宽度调制电路110和振荡器140，脉冲宽度调制电路110从振荡器140接收定时信号U_OSC140，以产生脉冲宽度调制信号130，即图1中的电压V_PWM。定时信号U_OSC140可以是电压也可以是电流，且是周期性的，其周期为T_OSC。定时信号U_OSC140在周期T_OSC的系数k为低值，在周期T_OSC的剩余系数为高值。脉冲宽度调制信号130在周期T_OSC的系数D为高值，这里D为占空比，脉冲宽度调制电路110还接收控制电流I_C120。控制电流I_C120调节占空比D。

请参照图2，曲线200表示占空比D怎样响应控制电流I_C而变化。占空比D在控制电流小于I_B时为最大值D_B，且在控制电流大于I_A时为最小值D_A。当控制电流为值I_x，其在I_A和I_B之间时，占空比值为D_x，其在D_A和D_B之间。在控制电流I_A和I_B之间，脉冲宽度调制器的增益为斜率-m。在图2中，脉冲宽度调制器增益m具有倒数安培数的单位。

请一并参照图3和图4，占空比控制电路300为占空比控制电路100的具体实施例，其可以产生类似曲线200的响应。如图所示，电路300接收控制电流I_C120。电流源305从控制电流I_C120中减去I_B。在电流反射镜352的输入端，晶体管310接收控制电流I_C120和来自于控制电流305的电流I_B之间的差。电流反射镜352的晶体管310和315具有1∶M的各自比率的强度，以使得镜像电流325为输入电流与比例系数M的乘积。

振荡器150提供控制开关S₁378的定时信号340。当定时信号340为低值时，开关S₁378闭合以用电流充电电容器C_D376，该电流为来自电流源345的电流I₁和通过整流器354的电流的电流之和。当来自电流源335的电流和镜像电流325之间的差为正时，通过整流器354的电流为该差。当镜像电流325大于来自电流源335的电流时，通过整流器354的电流为零。整流器354包括二极管。