本文的信号发生器设计并不是针对高端的可用于科研的信号发生器，而是用于课堂教学， 学生实践，主要从降低成本、操作简单、可方便携带，适合学生使用的角度出发去设计。因 此对于设计的要求就相对要低一些。 

1.1 综述

信号发生器的历史比较悠久，在上世纪 20 年代电子设备刚刚兴起时它就作为一种测量设 备被人们使用。随着通讯技术的不断地发展与进步，40 年代的信号发生器已经可以用于测试 各种接收器的标准信号。信号发生器诞生最开始是用来做定性分析的，标准信号发生器的诞 生使得定量分析成为可能。由于当时的技术条件等原因，早期的信号发生器存在结构比较复 杂、功率比较大等问题，这些问题使得信号发生器的发展速度相对缓慢。直到 1964 年第一台 全晶体管信号发生器的诞生才解决了这个问题。 

从 60 年代以开始，随着科研技术能力的提高，信号发生器开始迅速发展，这个时期的代 表产品，就是函数信号发生器，但是这种信号发生器依旧只是模拟技术，所以电路结构比较 复杂，而且仅能产生一些简单的波形，例如正弦波、三角波、矩形波（包括方波），而且还有 输出波形的稳定性不高的问题。由于电路由模拟器件所构成，所以尺寸比较大，功率消耗相 应的也增多，且价格不菲，由于这些不足，使得信号发生器没能广泛推广使用。 

随着 70 年代微处理器的出现，对信号波形发生器而言，软件成为了这个时期的主要特征， 通过程序利用功能强大的微处理器和软件编程使得信号发生器有了进一步的提升，可以产生 比以往复杂的多的信号。这种方法的实质是利用利用微处理器对 DAC 进行程序控制。[2]但是 这种方法虽然可以得到波形信号，但是有一个问题就是信号的频率会比较低。之所以会有这 个问题的原因就是由微处理器本身的工作速度。对于这种情况，改进方法主要是通过软件程 序减少执行周期或者提高微处理器的时钟周期。但是这个办法不能根本的解决问题也不能大 幅度提高信号的频率，所以最主要的还是从硬件电路着手。 

在科技进步的同时，现代电子、计算机、信号处理等相关技术都在快速发展，极大的促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，新兴的信号技术已经代替了原有的模拟信号处理 技术，使得信号发生器再一次完成了升级，使其的处理能力、准确度、精度和变换速度，克 服了之前的种种缺点，数字信号发生器逐渐代替了之前的模拟信号处理器。 

1.2 信号发生器分类及主要性能

信号发生器有多种分类方法，目前尚未统一，按照其输出波形的不同，大致可以分为两 类，即正弦波发生器和多谐振荡器（也称为弛张振荡器）。多谐振荡器又可以分为脉冲波、方 波、三角波及锯齿波等振荡器。 

正弦波振荡器按其输出频率的不同，又可以分为： 

（1） 超低频振荡器，频率范围：0.01Hz-10KHz； 

（2） 低频振荡器，频率范围：10Hz-1MHz； 

（3） 高频振荡器，频率范围：10KHz-30MHz。 对于信号发生器有以下几个基本要求： 

（1） 输出的幅度稳定。是指输出电平随时间变化的规律。根据用途不同对于稳定度的 要求也相应的有变化，对于普通仪器来说稳定度在百分之几就已经足够，而对于科研来说， 稳定度要求相对就比较高，要求达到万分之几，甚至更高； 

（2） 输出波形要保证不能失真，即满足失真度的要求。失真度是指用信号频谱纯度来 说明输出信号波形接近正弦波的程度。对于正弦波振荡器来说，对于一般的信号发生器来说 失真度要求在 1%-3%以下，某些情况下甚至要求低至 0.1%；