一般說來，工頻功率電源是由信號產(chǎn)生,、功率放大,、輸出控制三大部分組成。其中,，信號發(fā)生電路是工頻功率電源的核心,。它是用來產(chǎn)生多相正弦波信號，并完成對信號的頻率,、相位和幅度的調(diào)節(jié),。

　　信號產(chǎn)生電路，既可以由模擬電路實現(xiàn),，電可以由數(shù)字電路產(chǎn)生,。由模擬電路設計的電源稱為模擬信號源，由數(shù)字電路設計的電源稱為數(shù)字信號源,。

　　1 模擬和數(shù)字信號源的區(qū)別

　　模擬信號源輸出頻率和相位可實現(xiàn)連續(xù)可調(diào),；可使輸出信號有很高的穩(wěn)定性。缺點是：相位及頻率的時間穩(wěn)定性差,；調(diào)節(jié)相位時對幅度有影響,；且頻率及相位無法直接顯示；電路調(diào)試困難,，工藝結構復雜,，難以實現(xiàn)程控,。

　　數(shù)字信號源輸出幅度、頻率和相位的時間穩(wěn)定性好,；調(diào)節(jié)相位時對幅度沒有影響,；數(shù)字電路容易調(diào)試，工藝結構簡單,，與計算機接口方便,，易實現(xiàn)程控。幅度,、頻率和相位雖不能連續(xù)調(diào)節(jié),，但足以滿足實際需求，所以工頻功率電源多是數(shù)字信號源,。

　　2 波形的分解與量化

　　要實現(xiàn)信號源的數(shù)字化,，首先把要得到的波形進行分解和量化，然后再對分解和量化的波形進行合成,。即按順序?qū)⒉ㄐ蔚姆狄詳?shù)字信息存入存貯器,，工作時，再以相同的順序取出相應幅值,，經(jīng)D／A電路變換成模擬量,，輸出所需的各種波形，假設我們欲得到圖1(a)所示的正弦波,。

　　如果在一個周期內(nèi),，將該正弦波等分成16段，即以n°=360°/16=22.5°為間隔分成16個點,。在峰-峰幅值之間共分成土100個等級,，16個點的量化等級即如圖1中所示；如在一個周期內(nèi),，將該正弦波等分成30段,，即以n°=360°／30=12°為間隔分成30個點。在峰-峰幅值之間共分成±100個等級,，30個點的量化等級即如圖1(b)所示,。

點擊看原圖

　　很顯然，一個周期內(nèi)分解的點數(shù)以及幅度的量化級越多,，波形越逼真,。由此產(chǎn)生一個完整的正弦波所需的數(shù)據(jù)量就越

大。幅度量化的級數(shù)越多,，設計電路時所需的D／A位數(shù)就越多,，成本就越高，但D／A位數(shù)少時,，輸出波形不平滑,，含有高次諧波,，需用低通濾波器濾除，而低通濾波器會產(chǎn)生附加相移,。

　　一般是根據(jù)相位的調(diào)節(jié)細度來選擇分解的點數(shù),，根據(jù)設計的等級來選擇量化的級數(shù)。假如需要設計一個相位調(diào)節(jié)細度為1&deg;,，幅度調(diào)節(jié)細度為不大于0.5％的數(shù)字源。因為相位調(diào)節(jié)細度為1&deg;,，則可取360個點,；8位D／A的量化等級為1／256=0.0039=0.39%<0.5％。即一個完整周期的正弦波分為360個點,，每點的幅值用8位二進制數(shù)表示,，并且采用偏移二進制數(shù)雙極性碼。所謂偏移二進制雙極性碼,，就是將自然二進制碼對應的模擬量平移后得到的,，它將模擬量的零值移至與數(shù)字量80H相對應。這樣,，當Sin90&deg;=1時,，量化值為FFH；sin180&deg;=0時,，量化值為80H,；sin270&deg;=-1時，量化值為00H,。

　　另外,，存貯該正弦波數(shù)據(jù)所需的存貯器容量為360&times;8位。

　　確定了上述波形信息,，就可進行波形的合成,。

　　3 波形的合成

　　如圖2所示，假定住ROM里已存貯了上述波形信息,。波形計數(shù)器依次送山ROM里的地址信息0～359,。在地址信號作用下，依次取出存入ROM里的各點幅伉數(shù)據(jù),，并送入D／A,。在D／A中把幅值的數(shù)字信息變?yōu)橄鄳哪M電流，經(jīng)運算放大器將電流信號變?yōu)殡妷盒盘?，再通過低通濾波器濾除高次諧波,，便可得到光滑的正弦波。

　　D／A變換及運放濾波電路如圖3所示,。

　　圖中DAC0832是8位CMOS D／A芯片,，的數(shù)字信號經(jīng)兩級鎖存,，輸出的是電流信號，輸出電流與輸入的數(shù)字量NB的關系如式1所示

　　根據(jù)圖中電路接法可知

　　按照式3可算出輸出電壓Uo與輸入二進制數(shù)的關系,，如表1所列,。它符合偏移二進制雙極性碼的姚律。

　　4 數(shù)字調(diào)幅

　　由式3可見,，要改變輸出正弦波的幅度,，只要改變形成波型的基準電壓UREF即可，而UREF是由D／A 2提供的,，如圖4所示,。所以只要改變輸入給D／A 2的數(shù)字量即可改變合成數(shù)字波形時的基準電壓UREF。這樣也便于實現(xiàn)幅度的程控調(diào)節(jié),。至于D／A 2的位數(shù),，應由輸出幅度的調(diào)節(jié)細度來決定，當要求調(diào)節(jié)細度較高時,，D／A2的位數(shù)應高一些,，該例中調(diào)節(jié)細度為不大于0.5％，使劇DAC0832即可,。

　5 頻率合成

　　當然,，對于單相工頻電源來說，要使頻率能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),，并且有很高的穩(wěn)定度,，就要用到頻率合成技術。所謂頻率合成技術,，就是將一個基準頻率fo變換成一系列的新頻率fl=Nfo,，并且這些新頻率的穩(wěn)定度要與基準頻率相當。根據(jù)頻率穩(wěn)定度及調(diào)節(jié)細度的要求來設計出相應的變頻電路,；對于多相工頻電源來說,，還有數(shù)字移相電路，這里不再累述,。

　　本文所闡述的主要足信號發(fā)生電路在工頻功率電源中的實現(xiàn),，其實該電路可實現(xiàn)任意的波形輸出，而且通過配合相應的電路,，可產(chǎn)生任意頻率和相位可調(diào)的波形,。該電路原理的實現(xiàn)具有廣闊的應用前景。