电子测量第六章汇编

1、第六章 测量(cling)用信号源6-1、信号(xnho)发生器的功用和分类一、信号源的作用 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。 信号源的用途主要有以下三方面： 激励源。 信号仿真。 标准信号源。共四十二页放大(fngd)器放大(fngd)倍数的测量共四十二页1、按输出(shch)波形分正弦(zhngxin)信号发生器：脉冲信号发生器：函数信号发生器：噪声信号发生器：二、信号发生器分类正弦信号发生器最具普遍性和广泛性共四十二页正弦(zhngxin)信号源特点：1、正弦测试信号的波形(b xn)不受线形电路或系统的影响。2、在线形电路中，正弦激励的响应是同一频率的

2、正弦波。3、若已知线形系统对一切频率的响应，则可确定对任意输入信号的响应。例如：HP3325A 合成器/函数发生器共四十二页3. 按是否采用(ciyng)频率合成技术分类频率合成式非频率合成式 超低频信号发生器 0.0001Hz1000Hz； 低频信号发生器 1Hz1MHz； 视频信号发生器 20Hz10MHz； 高频(o pn)信号发生器 200KHz30MHz； 甚高频信号发生器 30KHz300MHz； 超高频信号发生器 300MHz以上。 2、按频段分类(指信号的基频)大致可分为六类：共四十二页射频(sh pn)信号发生器共四十二页函数(hnsh)发生器/计数器共四十二页三、信号源的主

3、要(zhyo)技术指标1、关于(guny)频率频率特性（1）范围（2）准确度（3）稳定性共四十二页2、关于(guny)电平输出特性（1）输出(shch)信号的幅度（有效值、绝对电平）(2) 输出电平的读出(3) 输出特性输出电平范围。输出电平的频响输出电平准确度输出阻抗输出信号的非线性失真系数和频谱纯度。共四十二页例如：某低频信号发生器的主要性能指标（1）频率范围。1Hz20KHz或延伸到1MHz（2）频率稳定度。（0.10.4）%/小时（3）频率的准确度。 (12)%（4）输出电压。010V连续可调（5）输出功率。0.55w连续可调（6）输出阻抗。50、75、150、600和5K（7）非线性

4、失真系数(xsh)。(0.11)%（8）平衡输出与不平衡输出方式。共四十二页第六章 测量用信号源一、概述(i sh)： 利用一个或数个晶振，通过加减乘除四则运算，最终(zu zhn)得到频率准确度稳定在晶振量级上的一系列新频率。6-2 频率合成信号发生器频率1输出石英晶体代数运算（加、减、乘、除）频率合成原理频率n输出基准频率频率要求：频率准确度、稳定度、分辨率、相位噪声、谐波频谱、及杂散频谱、频率转换时间等要求1、原理共四十二页2、优点(yudin)：特点(tdin)：频率可调，准确度低。普通信号源：高准确度的信号源：频率 f=C特点：准确度高，频率不可调。频率合成式信号发生器：取长补短。共

5、四十二页1、直接模拟(mn)合成法最早采用(ciyng)的方法二. 频率合成分类及特点 直接法是将振荡器基准频率通过谐波发生器产生一系列谐波，将这些谐波接在开关上，通过开关的通断来选出所需频率的各位数字，然后通过合成得到所需的频率。例如，我们想要得到频率为4.735MHz，我们使用的基准频率为1MHz，通过谐波发生器产生十个谐波，将它们接在一系列纵横制开关上，请看下图。优点：较快的频率转换速度缺点：体积大、重量大、价格高、不易集成共四十二页第六章 测量用信号源4.735MHz1MHz3.5MHz3.5MHz1 101 101 10输出频率谐波发生器基准频率4MHz0.735MHz7MHz0.3

6、5MHz3MHz0.5MHz12345678905MHz0.35MHz7.35MHz0.735MHz共四十二页2、间接(jin ji)合成法-锁相合成法克服(kf)了直接合成法的缺点fiPDLPFVCOfo原理：它利用锁相环（PLL）把压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在基准频率上，这样通过不同形式的锁相环就可以在一个基准频率的基础上合成不同的频率。优点：易于集成化，体积小，结构简单，功耗低，价格低等缺点：频率切换时间相对较长，相位噪声较大。共四十二页3、直接数字频率(pnl)合成利用RAM和DAC结合，通过控制电路，从RAM单元中读出数据，再进行数模转换，得到一定频率(pnl)的输出波形。优

7、点：能实现快捷变和小步进，易实现频率和相位的控制，且集成度高，体积小缺点：频率上限较低，杂散也较大。 共四十二页频率合成技术的发展趋势 各种( zhn)频率合成方式的综合: 直接式、间接（锁相环）式和直接数字式频率合成技术都有其优缺点 ，单独使用任何一种方法，很难满足要求。因此可将这几种方法综合应用，特别是DDS与PLL的结合,可以实现快捷变，小步进及较高的频率上限。共四十二页（1）锁相环的组成(z chn)基本锁相环是由基准频率源、鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）组成的一个闭环反馈系统。锁相环控制系统原理图frVrVCOPDLPFVofOVd1、锁相环的基本概念三、

8、锁相式频率(pnl)合成器的工作原理 环路锁定时，fo=fr。共四十二页 （2）、锁相环的主要性能指标:同步带宽 ： 锁定条件下输入频率所允许的最大变化范围 捕捉带宽 ： 环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许的固有频差 环路带宽 : 锁相环的频率特性具有(jyu)低通滤波器的传输特性，其高频截止频率称为环路带宽。共四十二页2、 锁相环的几种基本(jbn)形式 （1）、混频(hn pn)式锁相环对输入频率进行加减运算的锁相环。如图石英振荡器输出频率输出频率混频器鉴相器共四十二页第六章 测量用信号源VCOPD石英(shyng)振荡器内插振荡器fi2调谐(tioxi)fi1fo(-)Mfo=fi1

9、+fi2输出fo-fi1vivdv2fi2 (一)混频式锁相环共四十二页共四十二页VCOPD 石英(shyng)振荡器fifofo=Nfi输出(shch)vi 脉冲形成电路PDVCO Nfifo/Nfo=Nfi脉冲控制环数字倍频环(2)、倍频式锁相环两种形式：共四十二页PDVCO Nfifo/Nfo=fi/NPDVCOfifo/Nfo=fi/N(三)分频(fn pn)式锁相环脉冲(michng)控制环数字分频环两种形式：共四十二页（1）、多环合成(hchng)单元目的：满足输出频率(pnl)覆盖范围并连续可调，以及提高频率(pnl)分辨力3、提高频率分辨力的锁相合成技术频率增量越小，转换时间越

10、长，为避免，通常采用以下：（2） 小数分频法（3） 微差混频法共四十二页例：实现(shxin) f0=Nfi+fi2(1)多环合成(hchng)单元VCOVCOPDPDfi2=100_110kHz锁定指示Nfi1Nfi1S1212p1fo=Nfi1+fi2f1(1)(2)(3)(4)(6)(5)(7)(8)(9)(10)fi1=10kHz共四十二页第六章 测量用信号源引进锁定指示(zhsh)的原因：N fr（N-1）fr（N+1）fr重叠(chngdi)部分如同步带宽太大，会出现假锁。为防止假锁，引入锁定电路fH=1)进行累加，则可在fc和ROM数据不变的情况下改变输出频率，此时fo为：地址计

11、数器（N）正弦波ROM存储器D/ALPFfcfoDDS组成原理共四十二页2 相位(xingwi)累加器原理 当改变地址计数器计数步进值（即以值M来进行累加），并同时改变每周期采样点数，从而实现输出频率的改变 。地址计数器步进值改变可以(ky)通过相位累加法来实现 相位锁存器频率控制字M相位累加器fr波形存储RAMD/A转换LPFfo2448位1416位相位累加器原理共四十二页设相位(xingwi)累加器位数为N，频率控制字为M，参考时钟频率为fc，则DDS输出频率为：实际(shj)应用中一般取1M(N-2) 共四十二页任意波发生器（Aibitray Wave Generator）：能产生(chnshng)任意波形的信号发生器 。 二、任意(rny)波形发生器1 AWG的工作原理任意波形发生器的原理与DDS基本相同，如下图所示 波形存储器D/A转换器滤波器fs输出任意波形发生器原理共四十二页2 AWG的主要(zhyo)技术指标 波形编辑功能。 输出(shch)波形频率。 相位分辨力。 幅度分辨率。 输出通道数。共四十二页内容摘要第六章 测量用信号源。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(b xn)的信号发生器。1、正弦测试信号的波形(b xn)不受线形电路或系统的影响。2、在线形电路中，正弦激励的响应是同一频率的正弦波。3. 按是否采用频率合成技术分类。