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(shí)現(xiàn),，電可以由數(shù)字電路產(chǎn)生。由模擬電路設(shè)計的電源稱為模擬信號源,，由數(shù)字電路設(shè)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(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)；可使輸出信號有很高的穩(wěn)定性,。缺點(diǎn)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?yán)щy,，工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)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(jié)構(gòu)簡單，與計算機(jī)接口方便,，易實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)信號源的數(shù)字化，首先把要得到的波形進(jìn)行分解和量化,，然后再對分解和量化的波形進(jìn)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(yīng)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(shè)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(diǎn),。在峰-峰幅值之間共分成土100個等級，16個點(diǎn)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(diǎn),。在峰-峰幅值之間共分成±100個等級，30個點(diǎn)的量化等級即如圖1(b)所示,。
很顯然,，一個周期內(nèi)分解的點(diǎn)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(shè)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(xì)度來選擇分解的點(diǎn)數(shù),，根據(jù)設(shè)計的等級來選擇量化的級數(shù)。假如需要設(shè)計一個相位調(diào)節(jié)細(xì)度為1°,，幅度調(diào)節(jié)細(xì)度為不大于0.5％的數(shù)字源,。因?yàn)橄辔徽{(diào)節(jié)細(xì)度為1°,，則可取360個點(diǎn)；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(diǎn),，每點(diǎn)的幅值用8位二進(jìn)制數(shù)表示，并且采用偏移二進(jìn)制數(shù)雙極性碼,。所謂偏移二進(jìn)制雙極性碼,，就是將自然二進(jìn)制碼對應(yīng)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(yīng),。這樣,，當(dāng)Sin90°=1時，量化值為FFH,；sin180°=0時,，量化值為80H；sin270°=-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360×8位,。
確定了上述波形信息,，就可進(jìn)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(diǎn)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?yīng)的模擬電流,，經(jīng)運(yùn)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(yùn)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(guān)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(jìn)制數(shù)的關(guān)系，如表1所列,。它符合偏移二進(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)電壓UREF,。這樣也便于實(shí)現(xiàn)幅度的程控調(diào)節(jié),。至于D／A 2的位數(shù)，應(yīng)由輸出幅度的調(diào)節(jié)細(xì)度來決定,，當(dāng)要求調(diào)節(jié)細(xì)度較高時,，D／A2的位數(shù)應(yīng)高一些，該例中調(diào)節(jié)細(xì)度為不大于0.5％,，使劇DAC0832即可,。
5 頻率合成
當(dāng)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(shù),。所謂頻率合成技術(shù),，就是將一個基準(zhǔn)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(zhǔn)頻率相當(dāng),。根據(jù)頻率穩(wěn)定度及調(diào)節(jié)細(xì)度的要求來設(shè)計出相應(yīng)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(shí)現(xiàn)，其實(shí)該電路可實(shí)現(xiàn)任意的波形輸出,，而且通過配合相應(yīng)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(shí)現(xiàn)具有廣闊的應(yīng)用前景,。