第3章-信号发生器模板

1、电子测量原理电子测量原理第1页第第3 3章章 信号发生器信号发生器电子测量原理电子测量原理第2页3.1 信号发生器的概述信号发生器的概述电子测量原理电子测量原理第3页3.1.1 信号源在电子测量中的用途和组成信号源在电子测量中的用途和组成1.1.信号源的作用信号源的作用 信号发生器也称信号源是能够产生不同频率、信号发生器也称信号源是能够产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形的信号发生器。不同幅度的规则或不规则波形的信号发生器。 信号源的用途主要有以下三方面：信号源的用途主要有以下三方面： 激励源。激励源。 信号仿真。信号仿真。 标准信号源。标准信号源。电子测量原理电子测量原理第4页图313信

2、号发生器原理框图电子测量原理电子测量原理第5页8.1.2 8.1.2 信号源的分类信号源的分类按频率范围按频率范围 大致可分为六类：大致可分为六类： 名 称 频率范围 主要应用领域 超低频信号发生器 低频信号发生器 视频信号发生器 高频信号发生器 甚高频信号发生器 超高频信号发生器 30kHz以下 30 kHz300 kHz 300 kHz6 MHz 6 MHz30 MHz 30 MHz300 MHz 300 MHz3000 MHz 电声学、声纳 电报通讯 无线电广播 广播、电报 电视、调频广播、导航 雷达、导航、气象表3.11电子测量原理电子测量原理第6页2. 2. 按输出波形按输出波形,

3、,大致可分为：大致可分为：3. 按照信号发生器的性能指标 可分为： 一般信号发生器； 标准信号发生器； 电子测量原理电子测量原理第7页图3.12 几种典型的信号波形电子测量原理电子测量原理第8页3.2 3.2 正弦信号源的性能指标正弦信号源的性能指标1. 1. 频率特性频率特性%1001110fffff%100minmaxofff电子测量原理电子测量原理第9页C/tf)f(f606011010（3.2-4） 式中t为温度变化值，f0为预调值， f1为温度改变后的频率值.电子测量原理电子测量原理第10页610 x606011010)(fff（3.2-5）电子测量原理电子测量原理第11页610 x

4、616121010)(fff（3.2-6） 式中f1为空载时的输出频率，f2为额定负载时的输出频率。电子测量原理电子测量原理第12页2. 2. 输出特性输出特性u（1 1）输出电平范围。）输出电平范围。u（2 2）输出电平的平坦度）输出电平的平坦度u（3 3）输出电平稳定度）输出电平稳定度u（4 4）输出阻抗）输出阻抗u（5 5）输出信号的非线性失真系数。）输出信号的非线性失真系数。3. 调制特性调制特性的恒量指标主要包括调制频率，调幅系数，最大频偏，调制线性等。%100122322UUUUn（3.2-7）式中U1为输出信号基波有效值， 为各次谐波有效值。nUUU、32电子测量原理电子测量原理

5、第13页1. 1. 低频信号发生器的组成框图低频信号发生器的组成框图u 低频信号发生器频率范围一般为低频信号发生器频率范围一般为20Hz20Hz20KHz20KHz，故又称音，故又称音频信号发生器频信号发生器3.3 3.3 低频信号发生器低频信号发生器图3.31 低频信号发生器框图一、低频信号发生器一、低频信号发生器电子测量原理电子测量原理第14页图3.31 低频信号发生器框图电子测量原理电子测量原理第15页2 2. .电子测量原理电子测量原理第16页图3.32 RC文氏桥网络u 这里主要介绍文氏桥振荡器的核心部件这里主要介绍文氏桥振荡器的核心部件文氏文氏桥式选频网络桥式选频网络电子测量原理电

6、子测量原理第17页图3.32 RC文氏桥网络电子测量原理电子测量原理第18页iUoU)(31)(31)1(31)(0000212ffffjjCRCRjZZZUUjNio（3.3-1）电子测量原理电子测量原理第19页RCfRC21,100（3.3-2） 由式(3。31)得到传输函数的幅频特性 和相频特性 分别为 )(N)(3/ )(arctan)()(31)()(0022002jNN（3.3-3）（3.3-4）电子测量原理电子测量原理第20页)(N)(RC/10RCff2/10) 3/1)()(max0NNoU3)(/1ovNK0RCff2/10电子测量原理电子测量原理第21页电子测量原理电子测

7、量原理第22页 图3.33 使用热敏电阻Rt作为增益控制器件的 文氏桥式振荡器方框图电子测量原理电子测量原理第23页CLf2103.电子测量原理电子测量原理第24页图3.36 差频信号发生器框图电子测量原理电子测量原理第25页二、超低频信号发生器二、超低频信号发生器电子测量原理电子测量原理第26页 图3.38 运算放大器及其理想化模型电子测量原理电子测量原理第27页 图3.38 运算放大器及其理想化模型电子测量原理电子测量原理第28页 图3.38 运算放大器及其理想化模型电子测量原理电子测量原理第29页)(1tu)(2tu121UjRCU(3.3-12)或者RCjUUK112电子测量原理电子测

8、量原理第30页图3.39 运算放大器的运算功能电子测量原理电子测量原理第31页2/RC/11K212121CCRRK(3.3-13)或者当212102121021,1CCRRffCCRR(3.3-14)电子测量原理电子测量原理第32页1KCCCRRR2121,RCafRCa2,00(3.3-15) 实际振荡器中，用改变R或C的办法改变频段，改变。进行频率细调。电子测量原理电子测量原理第33页 图3.310 用积分器构成的超低频信号发生器电子测量原理电子测量原理第34页2 2、函数信号发生器、函数信号发生器电子测量原理电子测量原理第35页电子测量原理电子测量原理第36页图3.311 函数发生器原

9、理图 电子测量原理电子测量原理第37页图3.312 函数发生器波形图电子测量原理电子测量原理第38页电子测量原理电子测量原理第39页图3.313 由三角波整形成正弦波电子测量原理电子测量原理第40页图3.313 由三角波整形成正弦波电子测量原理电子测量原理第41页3.4 3.4 高频信号发生器高频信号发生器u 高频信号发生器输出频率范围一般在高频信号发生器输出频率范围一般在300KHz1GHz，大，大多数具有调幅，调频及脉冲调制等功能多数具有调幅，调频及脉冲调制等功能图3.411 高频信号发生器框图电子测量原理电子测量原理第42页电子测量原理电子测量原理第43页 图3.46 锁相环基本方框图锁

10、相环基本工作原理锁相环基本工作原理 锁相环是一个相位环负反馈控制系统。该环路由锁相环是一个相位环负反馈控制系统。该环路由鉴相器（鉴相器（PD）、环路滤波器（）、环路滤波器（LPF）、电压控制）、电压控制振荡器（振荡器（VCO）及基准晶体振荡器等部分组成）及基准晶体振荡器等部分组成 。电子测量原理电子测量原理第44页u同步带宽同步带宽电子测量原理电子测量原理第45页1.1. 频率合成原理频率合成原理频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。 二、合成信号发生器二、合成信号发生器频率频率1 1输出输出石英晶体石英晶体代数运算代数运算（加、减、乘

11、、除）（加、减、乘、除）频率合成原理频率合成原理频率频率n n输出输出基准频率基准频率电子测量原理电子测量原理第46页2. 2. 频率合成分类及特点频率合成分类及特点直接频率合成直接频率合成 通过频率的混频、倍频和分频等方法来产生一系列频率通过频率的混频、倍频和分频等方法来产生一系列频率信号并用窄带滤波器选出，下图是其实现原理。信号并用窄带滤波器选出，下图是其实现原理。 晶振晶振谐波发生器（倍频）谐波发生器（倍频）分频（分频（1010）8MHz8MHz混频（混频（+ +）混频（混频（+ +）2MHz2MHz滤波滤波分频（分频（1010）2.8MHz2.8MHz滤波滤波0.28MHz0.28MH

12、z分频（分频（1010）混频（混频（+ +）滤波滤波6MHz6MHz6.28MHz6.28MHz0.628MHz0.628MHz3MHz3MHz3.628MHz3.628MHz直接式频率合成原理框图直接式频率合成原理框图1MHz1MHz1MHz1MHz9MHz9MHz优点：优点：频率切换迅速，相位噪声很低。频率切换迅速，相位噪声很低。缺点：电路硬件结构复杂，体积大，价格昂贵，不便于集成化。缺点：电路硬件结构复杂，体积大，价格昂贵，不便于集成化。电子测量原理电子测量原理第47页电子测量原理电子测量原理第48页图349 间接式频率合成器原理框图电子测量原理电子测量原理第49页1/nf301/nfn

13、f021fnnf (3.4-1)电子测量原理电子测量原理第50页u 例：下面是一个三环锁相频率合成器原理框图例：下面是一个三环锁相频率合成器原理框图 三环三环PLL合成器合成器VCOBPDBLPFBfBfiNBMVCOCPDCLPFCBPFfoVCOAPDALPFA+NAfANAPLL+PLLMNBPLLfifo三环合成器简化框图三环合成器简化框图fBfA电子测量原理电子测量原理第51页iAAfNfiBBfNf由环由环C C有：有： MfffBAo/因此，合成器的输出频率为因此，合成器的输出频率为 ：iBAofMNNf)/(电子测量原理电子测量原理第52页电子测量原理电子测量原理第53页j)()()()()(jioioeNUUjUjUjN(3.5-1)电子测量原理电子测量原理第54页)(N)( fN)()( f电子测量原理电子测量原理第55页电子测量原理电子测量原理第56页图3.51 点频法测量系统的幅频特性电子测量原理电子测量原理第57页图3.51 点频法测量系统的幅频特性电子测量原理电子测量原理第58页电子测量原理电子测量原理第59页图3.52 扫频法测量网络频率特性原理电子测量原理电子测量原理第60页图3.52 扫频法测量网络频率特性原理电子测量原理电子测量原理第61页图3.52 扫频法测量网络频率特性原理电子测量原理电子测量原理第62页CLf2021(3.5-2)电