大功率信号发生器输出级设计

信号发生器用来产生确定性电信号，其特性随时间推移而变化。如果这些信号表现为简单的周期性波形，如正弦波、方波或三角波，那么这种信号发生器就称为函数发生器。它们通常用于检查电路或 PCBA 的功能。将确定性信号加到被测电路的输入端，将输出端连接至相应的测量设备（例如示波器），用户就可以对其进行评估。过去，挑战通常包括如何设计信号发生器的输出级。本文将介绍如何利用电压增益放大器（VGA）和电流反馈放大器（CFA）设计小型经济的输出级。

典型的信号发生器可提供 25mV 至 5V 输出电压。为了驱动 50Ω或更高的负载，一般会在输出端使用大功率分立器件、多个并行器件，或者成本高昂的 ASIC。其内部通常具有继电器，可以使设备在不同的放大或衰减等级之间进行切换，从而调节输出电平。根据需要，在对继电器开关而实现各种增益时，在一定程度上会导致工作不连续。简化方框图如图 1 所示。

图 1：典型信号发生器输出级的简化方框图。

使用新款放大器 IC 作为输出级功放，可以在没有任何内部继电器的情况下直接驱动负载，因此可简化信号发生器的输出级设计，并降低复杂度和成本。这种输出的两个主要器件构成一个大功率输出级，可提供高速、高电压和大电流，以及具有连续线性微调功能的可变放大器。

图 2. 带 VGA 的信号发生器输出级的简化框图

首先，初始输入信号必须通过 VGA 放大或衰减。VGA 的输出信号可以设置为所需的幅度，而与输入信号无关。例如，对于增益为 10、输出幅度 VOUT 为 2V 的情况，VGA 的输出幅度必须调整至 0.2V。遗憾的是，许多 VGA 都会因为增益范围有限而产生瓶颈——增益范围大于 45dB 的情况很少。