之所以现在信号发生器应用广泛,是因为它不仅能够通过简单易实现的电路完成信号的产生与发送,更重要的是它所发送信号的准确性、平稳性以及人性化的简单操作,使得它被大家认可。
在该技术产生的初早期,信号发生器的类别非常有限,而且大都只能产生正弦波和脉冲波,虽然在之后有了不小的进步,有限的多出了几种波形的选择(正余弦、三角波等),但是想要产生较为平滑和稳定的波形信号,就对技术提出了很大的挑战和要求,因为该时期的电子信号技术单一而且不足之处众多(浪费资源、占用空间、费用不菲等)[1]。
在不远的过去,由于新技术的不断涌现,这时的信号发生器在功能上已不再有那么多的局限,借助各种各样的模块、芯片,人为的简化、优化电路,已经使它们能够产生很多种类的波形。即在这个时期,波形发生器主要由软件构成,通过一系列的芯片以及程序的控制,能够发射稳定平滑的波形信号。
由于现今的科学理论不断完善,技术不断革新,致使仪器设备的功能不断优化进步,同时带给我们的是越来越高效率的各种设备。在当代电路电子领域里,由于单片机不断深入各个领域,不久的将来必然会有一场全面彻底的高智能仪器设备革命。于此同时,不断精细化、小巧化的电路芯片,也使相关行业取得一次又一次的飞跃(例如最初的计算机和现在平板电脑甚至手机),勤劳聪明的创作者们用头脑与汗水研发出新科技,并逐步带入大众生活中,提升咱们的生活品质。言归正传,正因为电路芯片的小型化,使得各种电路产品制作起来更方便,性能也越来越高,尤其是在频率和幅度等指标上,都有了不小的提升,尤其是单片机技术的一直进步,使得检测和控制技术加速更新换代[2]。
我们都知道,每一块单片机芯片都是一个小型计算机,然而在一些特定领域里,它扮演着非常重要的角色,一些微机和大中型计算机没办法实现的功能。单片微型计算机能在许多领域中发展迅速的原因,还得归结于它的特点和优点,如:
(1) 相当高的性价比:单片机能够把大部分应用所需求的存储器以及多样功能的接口(I/O)全部集成在一块小巧的芯片内,故其不仅性能完善,且价钱较为低廉,具备相当高的性价比[3]。
(2)体积小兼顾高可靠性和性能:现在的单片微型计算机之所以体积越来越小,是因为我们有集成电路技术,可以将成百上千,甚至上万上百万的电路集成在一块很小的芯片之上,再加上是机器操作,准确高效,再复杂的连线,在计算机的计算排列之下,也可以形成有规律的,空间高使用率的布线方式,大幅度节省了资源并优化了电路。再有因为它体积很小,在强磁场的环境下容易采取屏蔽方法,就算有强干扰也能稳定运行。
(3)控制能力强:上文中我们介绍了单片机体积非常小,但其所需功能一应俱全,在专业控制领域里非常实用。同时,为了使其满足工业控制上的需要,大部分单片机系统里都包含着十分多的转移指令,如位操作指令和I/O口操作指令[4]。
(4)较低的电压与功耗:如今单片机已在家用产品和便携产品中普及,故考虑其体型以及使用人群的产品体验,续航和耐久就成为了首要问题,这也就涉及到了电源的选择,目前主流的单片机工作电压为2.2V,耗能已经非常低了,更有少数高端芯片达到微安级,此时仅需一块小电池就可以续航很长时间。
此外,因为我们使用了效率较高、较稳定的编程方式,使其频率的上下跨度大,再加上其内部滤波电路的工作,还能保证信号的相对纯净。由于它的构造简单,造价便宜,可重复利用率、可修改率高,若在制作过程中临时起意,也方便调整方案,仅需对电路稍微改动,优化一下程序,就能改变或提升功能。