仪表博物馆[04]—HP 3312A模拟信号发生器

久违的更新~
最近🐟确实很忙啦…前几天CNPP发现有个便宜信号源的车，我也跟着上了一波。这次我们来拆拆HP 3312A-模拟信号发生器。
幸运的是，这款信号发生器还挺有名的，不像我们上次拆的那台Fluke 931B，资料都找不到…3312A的资料非常齐全，虽然他的Service Guide只有电子扫描版，很多细节看不清楚。那么我们开始——

HP-模拟信号发生器介绍

HP Memory Project-Function Generator 对HP的各代信号发生器做了大致的介绍，从上世纪60年代到上世纪80年代，信号发生器从最初的分立模拟方案逐步向数字合成方案进化。HP 3312A是HP的分立模拟信号发生器的高阶进化形态，于1975年上市，并且在那年的 HP Journal-1975-03 中有详细的介绍。

拆解

我们先来看拆机图吧——毕竟涩涩是第一生产力！

正脸：

正脸(黑白version)：

好咯，我暂时只拍了这么多，因为这个信号发生器结构比较简单，只有2块PCB，唯一被遮盖的部分是后面的电源板和变压器，从电路图上来看并不复杂，所以我也就没有拆开观察

接下来我们可以看看它使用的技术。

模拟信号发生器技术

现代的AWG信号发生器，绝大多数都使用数字方法来产生各种信号。然而在1970s，那时的电子技术刚刚起步，高速的DAC、FPGA等器件还未问世，数字合成技术还在工程师的草稿纸上兜兜转转。在那时，拥有一台宽范围频率可调节的信号发生器简直是电子工程师的梦想~

而在那时的模拟信号发生器技术，基本上已经触碰到了分立模拟所能达到的天花板。HP 3312A就是其中的代表作之一。

一般来说，我们想要通过模拟电路/元件得到交流(时变)信号，有如下几个途径：

• 电路—振荡器(晶体管、运放等都ok)
• 器件—晶体振荡器，产生固定频率或小范围可调的交流信号
• 机械震荡-转换为电信号，其实晶体振荡器也算是这种方法…
• 其他怪方法.jpg

在TI的一篇应用笔记——AN-263:Sine Wave Generation Techniques中，介绍了几种模拟方式的正弦信号发生技术，感兴趣可以康康

使用模拟方式产生信号有诸多不便：

• 信号频率难以在宽范围调节
• 如需保证幅度和频率稳定性,需要仔细设计
• 需要一大堆电路,成本、功耗、占PCB面积都高(俗称三高(bushi))
• 无法实现任意波形输出
• ……

尽管如此，模拟信号发生器还是在那个时代扛起了研发工程师们实验室的半壁江山。让我们来康康3312A的整体架构图(来自Service Guide)：

简单来说，3312A利用一个双极性积分电路，在积分电容上产生一个三角波，然后用正弦/方波整形电路将三角波转换成正弦波或方波输出。

正弦整形

3312A使用的应该是这种"Breakpoint Shaper"电路，它本质上是一个非线性放大器，利用二极管的导通压降将输入三角波分段，强行让三角波输入被非线性放大，以达到正弦输出的效果。

3312A的正弦整形电路，放大器是二极管阵列后方的晶体管。

方波整形

方波整形？还用说嘛23333，直接用比较器(Comparator)啦。

模拟调制？

鸭累累，模拟调制在模拟信号源里还是挺复杂的,尤其是FM和扫频…
限于篇幅(其实是偷懒)原因，这里就不写了~如果感兴趣的话请自行翻阅Service Manual和HP Journal哦。

下次再见！

啊顺便预告一下，CNPP即将发布一系列模拟电路设计 application note，敬请期待:D

参考资料

• HP Memory Project-Function Generator
• HP Journal 1975-03 ,可在"EE ARCHEOLOGY 电子考古学"网站下载
• AN-263:Sine Wave Generation Techniques – Texas Instruments
• HP 3312A Service and Operating Guide