JJG 840-1993 函数信号发生器检定规程



函数信号发生器检定规程

VerificationRegulationof

FunctionGenerator

本检定规程经国家技术监督局于1993年7月14日批准，并自1994年6月1日起施行。

归口单位:中国计量科学研究院

起草单位:河南省计量测试研究所

中国计量科学研究院

本规程技术条文由起草单位负责解释.

本规程主要起草人:

杜建国(河南省洲量测试研究所)

陈传岭(河南省洲量测试研究所)

郁月华(中国计量科学研究院)

参加起草人:

陈海涛(河南省洲量测试研究所)

白宏文(河南省洲量测试研究所)

函数信号发生器检定规程

本规程适用于新制造、使用中和修理后输出频率在30MHz以下的通用型和频率合成型函数信号发生器的检定。同类型的信号发生器也可参照本规程进行检定.

一概述

函数信号发生器是一种能产生多种特定时间函数波形(如正弦波、方波、三角波)的供测试用的信一号发生器它具有频带宽、功能多、用途广泛等特点。

二技术要求

函数信号发生器的典型技术要求如下:

1波形:正弦波、方波、三角波、锯齿波、调幅波、调频波、扫频波

2频率范围:10µHz--30MHz。

3频率准确度:士1×10-6Hz.

4幅度范围:1mV--20V(峰峰值).

5幅度准确度:士2%.

6幅度平坦度:0.6dB(DC—30MHz).

7正弦波总失真系数:0.1%。

8衰减器:80dB.

9衰减器准确度:士0.2dB.

10线性度:士0.1%

11前(后)过渡时间;10ns.

2各函数信号发生器的具体技术要求见产品标准或产品说明书

三检定条件

检定环境条件

3.1电源电压:220士11V.

3.2温度:20士5℃。

3.3相对湿度:<80%.

3.4无影响正常检定工作的电磁场干扰和其它影响因素.

4检定设备

4.1通用计数器

频率范围:10Hz^-100MHz;

周期范围:1µs—105s;

准确度:士1X10-7.

4.2示波器

频带宽度:DC-300MHz;

幅度准确度:士3%;

频率响应不平坦度:是被检仪器幅频特性的1/3.

4.3高频电压表

频率范围:20Hz--30MHz;

准确度:士1%.

4.4脉冲电压表(或高灵敏示波器)

幅度范围:10mV--10V;

准确度:500uV/Vx士直流数字电压表准确度

4.5高速外触发取样数字电压表

幅度范围:0--10V;

准确度:士0.05%

4.6超低频峰值电压表

频率范围:1mHz--1kHz、DC;

幅度准确度:士0.5%.

4.7失真度测量仪

失真范围:0.1%--100%;

频率范围:10Hz--200kHz;

准确度:士10%.

4.8V调制度测量仪

调幅范围:0—100%;

频偏范围:0—10%;

准确度:士10%.

4.9辅助直流电源

电压范围:0--士15V(>30mA);

稳定度:3min内电压变化<0.05%

4.10额定负载

1/2W,50Ω，士0.5%，

1/4W,30Ω，20Ω，士1%。

四检定项目及方法

5外观及通电检查

5.1被检仪器外观应无影响正常工作的机械碰伤及损坏，插座及控制旋钮、开关状态良好，定位准确.

5.2被检仪器通电后应能正常工作，无影响输出示值显示的故障。

5.3被检仪器输出接示波器输人，输出波形置“正弦”，输出幅度置最大，直流偏置置零，示波器置相应的功能和状态，使被测波形占检查工作面的80%，其波形显示正常。

5.4被检仪器波形输出分别置“方波”、“三角波”、“锯齿波”、“脉冲波”等位置，重复5.3款操作及要求.

6输出频率检定

6.1仪器连接如图1

函数信号发生器

主输出

通用计数器输入

图1输出频率检定

6.2被检仪器输出波形置“正弦”或“脉冲”，输出幅度置“1V”直流偏置置零

6.3通用计数器置相应的状态和功能，显示被测信号频率(或周期)的有效位数应满足被检仪器的准确度要求.

6.4在规定的预热时间后，调节被检仪器输出频率，分别在每个波段选取高、中、低3个频率点进行检定。对输出频率不分档的仪器，可按10倍关系选取相应的频率点进行检定.频率误差按式(1>计算

.

式中:fb-----被检仪器输出频率标称值;

fs-----频率实际值。

6.5频率稳定度的检定见附录1中的要求及老化率检定方法进行.

7输出幅度检定

7.1方法1:

7.1.1仪器连接如图2.

函数信号发生器

主输出

50Ω

脉冲电压表

同步监测

示波器

Y触发

直流电压表

7.1.2被检仪器输出波形置“正弦”，幅度置最大，频率置“1kHz”或规定的频率点，直流偏置置零，调制断开。

7.1.3脉冲电压表、示波器置相应的测量功能和状态，调节脉冲电压表电平调节电位器及示波器垂直偏转因数(小于0.1V/div},分别测量出正弦波顶部电压值VH及底部电压值VL输出幅度度误差按式(2)计算

式中:Vb—被检仪器输出幅度标称值;

VH—被测波形顶部实际电压值;

VL-—被测波形底部实际电压值.

7.1.4被检仪器输出波形分别置“三角波”、“锯齿波”、“脉冲波”等位置，重复7.1.3项操作，并计算出相应的幅度误差。

7.2方法2

7.2.1仪器连接如图3(a)或(b)

函数信号发生器

主输出

50Ω

YA高灵敏示波器YB

直流电压源

直流电压表

（a）

直流电源

0—15V

直流电压表

50Ω

示波器

函数信号发生器

主输出

（b）

图3输出幅度检定（二）

72.2被检仪器输出波形置“正弦”，幅度置最大，频率置"1kHz"或规定的频率点，直流偏置置零。

7.2.3示波器、直流电压表置相应的功能和状态，使示波器显示波形居中并大于8格，

调直流电压源输出，分别测出被检波形的上下峰值对应的直流电压(测量过程中示波器基线漂移可调节位移旋钮校正)，输出幅度误差按式(2)计算.

7.2.4被检仪器输出波形分别置“三角波”、“锯齿波”、“脉冲波”等位置，重复7.2.3项操作，计算出相应的输出幅度误差。

7.3被检仪器未给出输出幅度误差指标的，或该项误差>5%的仪器，可直接用示波器测量其输出幅度，给出测量结果，或计算出相应的幅度误差.

7.4未给出衰减器指标的被检仪器，可在输出幅度各波段范围内选取规定的检定点进行检定。

8.1衰减器检定

8.1仪器连接如图4

函数信号发生器

主输出

50Ω

电压表

图4衰减器检定

8.2被检仪器输出波形置“正弦”，频率置“1KHz”或规定的频率点，幅度置最大，直流偏置置零

8.3读取电压表初始电压值V0。

8.4被检仪器衰减按每步10dB的衰减量增大，读取电压表相应的示值，衰减器实际值按式(3)计算。

式中：V0----电压表初始电压值

Vic—衰减后相应的实际电压值。

衰减器误差按式（4）计算

ΔA=Ab-Ai

Ab----衰减器标称值，dB

Ai----衰减器实际值，dB

9幅度平坦度检定

9.1仪器连接如图5

函数信号发生器

主输出

50Ω

电压表或示波器

图5幅度平坦度检定

9.2被检仪器输出波形置“正弦”、幅度置最大，或2.82V，直流偏置置零，频率点按产品技术条件设置。

9.3电压表或示波器分别置相应的功能和状态。

9.4调被检仪器输出频率，依次读取电压表或示波器相应的电压值，幅度平坦度按式(5)或式(6)计算.

式中:Vi--各频率点电压实际值;

Vo-1kHz或基准频率点电压实际值·

10正弦波总失真系数检定

10.1仪器连接如图6.

函数信号发生器

主输出

50Ω

失真仪

图6正弦波总失真系数检定

10.2被检仪器输出波形置“正弦”，幅度置最大，直流偏置置零，频率分别置"lOHz","1kHz","10kHz,"100kHz","200kHz"。

10.3失真仪置相应的功能和状态，分别测出各频率点的总失真系数.

11线性度检定

11.1仪器连接如图7.

同步输出

函数信号发生器主输出

触发输入

取样数字电压表

20Ω

30Ω

图7线性度检定

11.2被检仪器输出波形置“三角波”、幅度置"10V频率置"10kHz"，直流偏置置零。

11.3取样数字电压表置相应的功能和范围，调整触发延时时间顺序测量上升边10%，20%......90%处电压值y1、y2.....y9,

11.4改变延时时间，顺序测量下降边90%，80%,...10%处电压Y-9，Y-8………Y-1

11.5分别求出上升边和下降边的最佳拟合直线公式(7)

11.6按式((8)计算线性度

Yi---各点测得值

Y’---相应的最佳拟合值

Yp---实测波形峰-峰值

11.7被检仪器输出波形置“锯齿波”，改变取样数字电压表触发延迟时间，顺序测出斜面10%,20%........90%处电压值，按式(7)、式(8)计算线性度。

11.8不具备外触发取样数字电压表，可按照附录2的方法进行

低频端线性度测量.

12前(后)过渡时间检定

12.1仪器连接如图8

函数信号发生器

50Ω

示波器

图8过渡时间检定

12.2被检仪器输出波形置“方波”(或脉冲波)，幅度置最大，频率置“土1MHz”，直流偏置置零。

12.3调节示波器扫描因数微调置校准位置，使被测波形占满屏慕的80%读取稳态幅度l0%--90%(或90%--l0%)部分所对应的时间，按式(9)计算前(后)过渡时间

tr=LXK(9)

L------前(后)过渡部分所占水平刻度;

K------示波器扫描时间因数，

12.4读取波形过冲幅度，按式(10)计算过冲

b—被测波形过冲幅度;

H—稳态脉冲幅度·

13脉冲占空系数测量

13.1仪器连接同图1.

13.2被检仪器输出波形置“脉冲”，输出幅度置最大，频率置“1kHz”直流偏置置零，占空系数分别置最大、最小。

13.3用示波器分别测量相应的脉冲宽度，占空系数按式(11)计算。

式中：τ----被测信号脉冲宽度；

Τ----被测信号脉冲周期

14调幅特性测量。

14.1仪器连接如图9

函数信号发生器

主输出

50Ω

调制度仪

图9调幅特性测量

14.2被检仪器输出功能置“调幅”、幅度置最大，载波频率、调制频率置规定点，调幅系数分别置"10%，60%，90%"点。

14.3调制度测量仪置相应的功能与状态，分别测出各点的实际调幅系数，调幅系数误差按式(12)计算。

式中:Mb—输出调幅系数标称值;

Mc—调幅系数实际值;

Mo—规定的特定值.

14.4被检仪器未给出调幅系数误差指标，或不带有调制系数显示的，也可按附录3的方法进行测量，只给出实际调制范围。

14.5载波频率带宽测量仪器连接如图8，被检仪器输出功能置“调幅”、幅度置1V，调节载波频率从低端到高端变化，输出幅度下降到1KHz，1V的0.7倍时频率值，即为载波频率带宽。

14.6调节失真的测量连接如图10.

函数信号发生器

50Ω

调制度测量仪

失真仪

图10调制失真测量

14.7被检仪器的输出设置同14.2款，其中调幅度置+80%”或最大值。

14.8低频信号的调幅系数，可参照附录3的方法进行测量。

15调频特性测量

15.1仪器连接同图9.

15.2被检仪器输出置“调频”功能，载波频率、调制频率置规定点，频率范围置最大。

15.3调制度测量仪置相应的功能和状态，从调“度测量“读取实际最大偏置值。"

15.4调频波形的调制失真测量连接同图10，被检仪器设置同15.2款。

15.5被检仪器未给出频偏误差指标的或不具有输出频偏范围指，以及低颇信号的颇偏测量，均可按附录3方法进行测量。

16扫频特性(VC})测量

16.1仪器连接同图1.

16.2被检仪器输出置“扫频”功能，幅度置“1V"，直流偏置置零。

3通用计数器置“测频功能”.

16.4调节手动扫频旋钮，从最低端向最高端变化，读取通用计数器相应的起始频率值和终止频率值实际扫频宽度w可按式(13)计算。

16.5扫频频率变化采用比例表示时按式(14)计算扫频比。

16.6外加电压扫频功能测量连接如图11.

直流电压表

直流电压源

函数信号发生器

VCF

通用计数器

图11外部压控扫频功能检定

16.7被检仪器、通用计数器置相应的功能和状态，调节直流电压源输出电压到规定值，读取实际输出频率值，按式(13)计算扫频宽度。

16.8分别读取扫频电压10%,20%.......90%各点电压值(X)对应的实际频率值(Y)，按式(7)、式(8)计算扫频线性误差.

16.9被检仪器置连续扫频功能时，应能从示波器上观察到输出波形频率按相应的规律发生变化。

17直流偏置测量

17.1仪器连接如图12.

函数信号发生器

50Ω

示波器（AC耦合）

直流电压表

图12直流偏置测量

17.2被检仪器输出波形置“正弦”、频率值“1kHz"、幅度置“1V"直流偏置置零.17.3电压表，示波器置相应的功能和状态。

17.4调节直流偏置电压从零到叠加交流信号后的政府最大变化，示波器观察波形不应有明显的畸变。

17.5被检仪器交流输出置"0V",调节直流偏置电压分别为输出的高、中、低3点，读取实际直流偏置电压，偏置电压误差按式((15)计算。

式中;vb—直流偏置电压标称值;

"Vs—直流偏置电压实际值;

V0—规定的特定值。

18其他特殊功能及参数可参数可参照有关检定规程和产品标准进行测量。

五检定结果处理和检定周期

19对被检仪器进行判定，应依据该产品说胡书或产品标准中的技术指标.

20对测量项目或产品说明书未给出误差指标的项目(或参数)，进行周期检定时，只给出测量结果.首次检定(或验收检定)时，还应给出是否达到产品说明书技术要求的结论.

21各检定项目经检定，合枯者发给检定让书有一项不合格者发

给检定结果通知书，并注明超差项目和结果。

在检定证书或检定结果通知书中均应注明判定依据。

22该仪器检定周期一般为1年.

附录1

输出频率(或幅度)稳定度检定方法

1检定用设备:通用计数器(或数字电压表).

要求:稳定度比被检仪器高3倍;

分辨率是被检仪器稳定度的1/10.

2短期稳定度:信号发生器经规定的预热时间后输出频率(或幅度)在任意15min内产生的最大变化.

2.1被检仪器和标准仪器置相应的功能和状态，按规定的预热时间后开始测试.

2.2每隔1min测量一次，连续测量1h，找出任何15min内被测量变化的最大值，按式(1)计算稳定度.

式中:Pmax—所确定时间间隔内最大测量值;

Pmin—所确定时间间隔内最小测量值;

P0—设定值·

3长期稳定度:信号发生器经规定的预热时间后，输出频率(或幅度)在任意3h内所产生的最大变化.

3.1同2.1条。

3.2每隔10min测量一次，连续测量4h，找出任何3h内被测量变化的最大值，按式(1)计算稳定度.输出频率（或幅度）稳定度检定方法

附录2

线性度(低频)测量里方法

1检定用设备:X-Y记录仪

记录速度:≥60cm/s.;

准确度:士0.5%

线性度:士0.3%(或是被检仪器的1/3);

分辨率:士0.15%(或是小于线性度指标的1/2).

2线性度(低频)测量

2.1被检仪器输出接记录仪输入。

2.2被检仪器输出波形置“锯齿波”，幅度置最大，直流偏置置零，颇率置相应点((1Hz附近)。

2.3调节记录仪使记录图形高度最大((Y轴满度值)被测信号一个周期的长度与波形高度相等。

2.4记录一个完整的波形，连接10%X0、90%X0对应的Y1、Y2两点作一直线，如图1，线性误差按式(1)进行计算。

图1线性度（低频）测量

式中:ΔYmax—实测曲线与规定直线的最大垂直偏差;

Yp-p-—被测信号峰一峰值。

2.5被检仪器输出波形置“三角波”位置，记录相应波形并计算出线性误差，

附录3

调制度测量方法

1检定用设备:示波器;

频带宽度:大于最高被检信号频率;

准确度:士5%.

2调幅特性

2.1被检仪器输出置“调幅”功能，幅度置最大，载波频率、调制频率置规定点，调幅系数分别置“10%、60%、90%”点，输出接示波器。

2.2.调节示波器，使被测波形最大值占屏幕垂直满刻度，如图19调幅系数M按式(1)计算。

图1调幅特性

式中:A—载波信号包络最大峰一峰值;

B—载波信号包络最小峰一峰值.

2.3改变被检仪器载波频率和调制频率，分别测出不同载波频率、调制频率的实际调幅系数.

3调频特性

3.1被检仪器置“调频”功能，幅度置最大，频偏置“5%”或最大点，载波频率，调制频率置规定点，输出接示波器。

3.2调节示波器，使屏幕上出现图2的波形，频偏按式((2)计算:

式中:ΔT—载波信号周期变化峰值;

Tc—载波信号实测周期值。

图2频偏测量

3.3改变被检仪器载波频率，调制频率，分别测出不同载波频率，调制频率的实际频偏值.

附录4

函数信号发生器检定原始记录格式

送检单位检定结果

仪器名称检定日期

仪器型号度度℃

仪器编号温湿%

生产厂电源电压V

1外观及通电检查

项目

检查记录

外观

输出

正弦

方波

脉冲

三角波

锯齿波

阶梯波

调制波

触发波

表2输出频率

标称值(Hz)

实际值(Hz)

误差

表3输出幅度输出频率：Hz

标称值（V）

测得值

波形

正弦

实际值

误差

脉冲

实际值

误差

三角

实际值

误差

锯齿

实际值

误差

表4衰减器

标称值（dB）

测得值

频率Hz

实际值

误差

实际值

误差

实际值

误差

实际值

误差

5幅频特性

幅度基准点频率Hz

频率（Hz）

幅度实际值（V）

幅频特性

6正弦波总失真系数

频率（Hz）

10Hz

100Hz

1kHz

10kHz

100kHz

200kHz

总失真系数（%）

7前后过渡时间

项目

前过渡时间(ns)

后过渡时间(ns)

前过冲(%)

后过冲(%)

测得值

8线性度

三角波

X

上升边测得值（V）

上升边拟合值（V）

Yi-Yi'

下降边测得值（V）

下降边拟合值（V）

Yi-Yi'

X=1

Y1

Y'1

Y1

Y'1

X=2

Y2

Y'2

Y2

Y'2

X=3

Y3

Y'3

Y3

Y'3

X=4

Y4

Y'4

Y4

Y'4

X=5

Y5

Y'5

Y5

Y'5

X=6

Y6

Y'6

Y6

Y'6

X=7

Y7

Y'7

Y7

Y'7

X=8

Y8

Y'8

Y8

Y'8

X=9

Y9

Y'9

Y9

Y'9

上升边a=b=δ=

下降边a=b=δ=

锯齿波

X

斜面测得值（V）

斜面拟合值（V）

Yi-Yi'

X=1

Y1

Y'1

X=2

Y2

Y'2

X=3

Y3

Y'3