本站原创摘 要：本文主要是针对电子专业学生无线电调试高级工考核项目做的理论与实践研究,无线电调试高级工的技能考核鉴定是电子专业学生技能考核要求的重要依据,但由于采用的信号发生器型号较老,采购、维护非常困难,对考工的通过率产生了负面的影响,因而设计制作了无线电调试高级工维修项目中的信号发生器,并对设计方案做了进一步分析和总结,为高级工设备开发积累经验.
关 键 词：电子高级工信号发生器研发
目前,苏州已成为电子信息类制造业基地,在苏州电子企业已经超过7000多家,企业需要大量的电子类高技术应用型人才,但符合企业要求的熟练高级技术工人非常缺少,针对这一现状,学校电子专业积极组织实施了无线电调试高级工的培训考核工作,在校就培养学生的实践能力、分析能力和工程能力.同时,学校是江苏省联合职业技术学院苏州分院,按照联院要求必须把高级电子类职业技能的培训和考核纳入到学校的教育课程体系中去,要求学生在校期间完成通过无线电调试高级工的考核.
1无线电调试高级工信号发生器项目现状分析
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用.各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示.能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器.函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途.例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频（高频）发射,这里的射频波就是载波,把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器.在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器.
而信号发生器是无线电调试高级工国家职业资格工种中的一个重要组成部分.苏州市无线电调试高级工考核内容包括仪器设备的排故、单片机考核和PLC的考核.而函数信号发生器的排故考核是该工种考核的一个项目.无线电技术领域,经常需要使用到多种不同波形的信号对电路进行调测,产生这种多波形的信号发生器叫函数信号发生器,本次准备设计的信号发生器主要用于教学和考核.通过对本校和其他兄弟学校的调查,发现各个学校的无线电高级工采用的是不同的信号发生器,型号各不相同.而且很多机器是以前天津产的XD-22C等老型号,经过几届学生的使用,电路板上已经是满目疮痍,市场上已经很难采购到,这就给考核带来了一定的难度.自己自主开发培训设备,可以提高学校的科研水平,实现教学和科研相互促进,解决长期以来高等职业教育中专业项目在课程设置上难以从根本上突破学科系统化的模式.
现代的函数信号发生器是现有的测试仪器中最具有多样性功能的几种仪器之一,与许多辅助电路组合在一起,在任何条件下产生很高质量的波形.单片机和专用集成电路的使用广泛,利用处理器、D/A转换器和A/D转换器,硬件和软件相结合,使得信号发生器的功能更加广泛.同时,高集成度和软件的大量运用,使得电路结构更加简单.
伴随着现代高性能信号发生器技术的迅速发展,其缺点也大量存在,在教学中显现的尤为突出.首先,高性能带来的最大的弊端就是高,对于对仪器有着大量需求的中高职学校来说,高端的设备只能是一种奢求.其次,高级工的主要考核的是学生排除故障的能力,对于高集成度、高软件使用率的仪器,故障设置点少,设置难度也就大幅提高了.第三,学生在学习的过程中,由于误操作等原因,设备损坏率高.而现代专用集成电路的使用和大量知识产权的保护,使得仪器的后续维护难度变大.
2无线电调试高级工信号发生器设计思路
信号发生器按其频率的高低,可分为：超低频信号发生器,低频信号发生器,高频信号发生器,超高频信号发生器,微波信号发生器；按产生波形的不同,可分为：正弦波信号发生器,脉冲波函数波信号发生器,任意波信号发生器；按调制方式的不同,可分为：调频信号发生器（FM）、调幅信号发生器（AM）,调相信号发生器（PM）,脉冲调制信号发生器；此外,还可以产生两种或多种波形信号发生器,本次设计选用的是低频信号发生器电路.为了满足教学的需要,必须选用一些比较成熟、通用的线路,尽量与教科书的单元电路接近.其次,选用的线路需要元件比较容易采购,减少专用元件的使用率.第三,布线在满足性能指标和美观的基础上,充分考虑故障设置和排除方便,尽量减少线路板的拆卸率.
经过长时间准备,决定按照以下的方案设计,整机电路原理框图如下：
3无线电调试高级工信号发生器各单元电路组成、功能及作用
电源：由电源变压器,桥式整流电路,滤波电路,稳压电路组成.将市电电网提供的220V/50Hz正弦交流电变换成所需的稳定的直流电压,提供给各个电路板.
信号产生电路：由三个部分组成：首先,利用运放组成振荡电路产生频率为350Hz-7kHz的方波和三角波.其次,再利用二极管的非线性特性,合理设计,将三角波转换成正弦波.第三,通过运放组成电压跟随器,将阻抗变换和级间隔离,增加其带载能力.并利用一些选择开关,功率放大电路和电位器,完成三角波、方波、正弦波的切换,选择和输出信号大小的调节等功能.
AC-DC转换器：采用集成运算放大器LM386组成小信号全波整流电路,将信号发生器输出的正弦波电压转换成与该电压的有效值相等的直流电压,用于直流电压表指示.
数字直流电压表：数字直流电压表电路,实质上是一只量程为20V的直流电压表.主要由大规模集成电路ICL7107内的A/D转换器和集成电路4069组成的负电压产生电路、基准点压电路、LED显示电路等组成.将输入的直流电压采样处理变换为数字信号,通过数码管显示.
数字频率计：就是用一个计数器记录输入波形的个数,并将计数时间限定一秒整,这样当计数停止时,该计数器所记录的输入波形的个数就是该输入波形的频率,并将结果锁存在数码管上显示.该电路主要由整形电路和内置振荡器、闸门、程控定时器、置零电路、4位十进制计数、计数显示器等组成.