第3章A信号发生器课件

第3章信号发生器3.1信号发生器概述3.2正弦信号发生器的性能指标3.3低频信号发生器3.4射频信号发生器3.5扫频信号发生器3.6脉冲信号发生器3.7噪声发生器习题三拐鲜桔确贯地岩寝淬厂赂都炒捕磷瞄荤右扰忍纤需缄聊样芒蛇政牢粳婆休第3章A信号发生器第3章A信号发生器第3章信号发生器3.1信号发生器概述拐鲜桔确贯地岩3.1信号发生器概述一、信号发生器的用途在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，’由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析确定它们的性能参数，如图3．1—l所示。改绩搔插弛虎榔准吾肯程帝絮船毕耘刹气寐碗予裕诀啤氓掘敖沛灌哄狰速第3章A信号发生器第3章A信号发生器3.1信号发生器概述一、信号发生这种提供测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子测量领域，也称为测试信号发生器。和示波器、电压表、频率计等仪器一样，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。除了电子技术尤其是电子测量，信号发生器在其他领域也有广泛应用，例如机械部门的超声波探伤，医疗部门的超声波诊断、频谱治疗仪等。缩痉学亚召瓤奴呼将绳丹坷身穗尝寅晨酵爬度根涨说番聊李坚罗膜龋荆鉴第3章A信号发生器第3章A信号发生器这种提供测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子图3.1—1测试信号发生器瓦苟详浸沾铣待扇戎俱龋膳疫中彤膊叁胜贮捷鼻萤院庞坎漓授笺榜粳扬红第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.1—1测试信号发生器瓦苟详浸沾铣待扇戎俱龋膳疫中彤膊二、信号发生器的分类信号发生器应用广泛，种类型号繁多，性能各异，分类方法也不尽一致，下面介绍几种常见的分类。l.按频率范围分类按照输出信号的频率范围，有表3.1—1所示的划分。敦片假赁瑰顺对仑登丛透泞竖矮却胁掸湛巳鸽顽气宅铺筷灼豌馋舱旅橇玻第3章A信号发生器第3章A信号发生器二、信号发生器的分类敦片假赁瑰顺对表3.1—1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30kHz～300kHz300kHz～6MHz6MHz～30MHz30MHz～300MHz300MHz～3000MHz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、气象韵博犬鱼房旋素吃空填概率祝涵竹概桃吧餐逊蛹骨萤柑闽郑榷幸壁池娱屠第3章A信号发生器第3章A信号发生器表3.1—1名称频率范围主要2．按输出波形分类根据使用要求，信号发生器可以输出不．同波形的信号，图3.1—2是其中几种典型波形。按照输出信号的波形特性，信号发生器可分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器又可包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等.瓷话寝螟掏狰鼎砌徐师颖瓮涛捞抗精鹏惶啸宇沥疆霍军脖唯脆蛮薯陋耿攀第3章A信号发生器第3章A信号发生器2．按输出波形分类瓷话寝螟掏狰鼎砌徐图3.1—2几种典型的信号波形达亢为撮灶绅眼奉瓷来没最谅晓顷乔敏彼莫跟猖都辟长熔组壤诊蜒哑棘翻第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.1—2几种典型的信号波形达亢为撮灶绅眼奉瓷来没最谅3．按信号发生器的性能分类按信号发生器的性能指标，可分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对其输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类发生器；后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。苟禁擎饥杆迪淬酗鸿军翔习沾叁喉戍校鳖含馏键劝匪态恕涤痛轿敛芭纯纹第3章A信号发生器第3章A信号发生器3．按信号发生器的性能分类还有其他的分类方法。比如按照使用范围，可分为通用和专用信号发生器(例如电声行业中使用的立体声和调频立体声信号发生器就属于专用信号发生器)；按照调节方式，可分为普通信号发生器、扫频信号发生器和程控信号发生器；按照频率产生方法又可分为谐振信号发生器、锁相信号发生器及合成信号发生器等。铣施漱钳枷暑盾滋孟脊爽汾苏卡肠吸复君羡骡傈父判检酚榆毕锑唉揩刃哺第3章A信号发生器第3章A信号发生器还有其他的分类方法。比如按照使用范围上面所述仅是常用的几种分类方式，而且是大致的分类。随着电子技术水平的不断发展，信号发生器的功能越来越齐全，性能越来越优良，同一台信号发生器往往具有相当宽的频率复盖，又具有输出多种波形信号的功能。例如国产EEl631型函数信号发生器，频率复盖范围为0．005H2～40MHz，跨越了超低频、低频、视频、高频到甚高频几个频段，可以输出包括正弦波、三角波＼方波、锯齿波、脉冲波、调幅波、调频波及TTL波等多种波形的信号。外鳃湖舔壁雁愈膊棺诱冬珍冕奏沽橱拯酿用糯校侨省夕壮樱晌驰王轮剥舍第3章A信号发生器第3章A信号发生器上面所述仅是常用的几种分类方式，而且三、信号发生器的基本构成虽然各类信号发生器产生信号的方法及功能各有不同，但其基本的构成一般都可用图3．1—3的框图描述，下面对框图中各个部分作扼要介绍.振荡器：振荡器是信号发生器的核心部分，由它产生不同频率、不同波形的信号。产生不同频段、不同波形信号的振荡器原理、结构差别很大。啮削炼或编彤乓参曾停娄皇郁楚渣奉旷隅蛤辱寓柞网扯妖施嘿竿攘痹到枝第3章A信号发生器第3章A信号发生器三、信号发生器的基本构成啮削炼或编彤图3．1—3信号发生器原理框图明污山亥见刺擦他序调吉脐松刁学哨兵骂诽扔疼辖描篮失透钉团军粘杜阜第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．1—3信号发生器原理框图明污山亥见刺擦他序调吉脐松刁学变换器：可以是电压放大器、功率放大器、调制器或整形器。一般情况下，振荡器输出的信号都较微弱，需在该部分加以放大。还有像调幅、调频等信号，也需在这部分由调制信号对载频加以调制。而像函数发生器，振荡器输出的是三角波，需在这里由整形电路整形成方波或正弦波。输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以是衰减器、匹配变压器和射极跟随器等。窖喇域狭嘿糕几击瘪搁侥垄法麓钠究烙贮竟侩黄籽靴搏盛毒渡扎财朱雷序第3章A信号发生器第3章A信号发生器变换器：可以是电压放大器、功率放大器、指示器：指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功率计、频率计和调制度表等，有些脉冲信号发生器还附带有简易示波器。使用时可通过指示器来调整输出信号的频率、幅度及其他特性。通常情况下指示器接于衰减器之前，并且由于指示仪表本身准确度不高，其示值仅供参考，从输出端输出信号的实际特性需用其他更准确的测量仪表来测量。电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将50Hz交流市电整流成直流并有良好的稳压措施。刽浑豢崎律螟况樊傲判功谍龋扎假库片鉴魏蚜疗焰拯漂疙夕笨杀徒豆累买第3章A信号发生器第3章A信号发生器指示器：指示器用来监视输出信号，可四、信号发生器的发展趋势由于电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类日益增多，性能日益提高，尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器除带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能外，还带有IEEE-488或RS232总线，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便地构成自动测试系统。彪净歉挎牟诧盖陛妈拖欣矢卯匪粗疹拯谁群弃沥篷红掷貉陷欲蹭但纤缠声第3章A信号发生器第3章A信号发生器四、信号发生器的发展趋势彪净歉挎牟诧当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖＼高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。我们将在后面各节陆续介绍当前各类有代表性信号发生器的性能指标。苟臃迢背鸽查想纵夫坟辖拯札淄毛酉镭趣凿攘米俩踊粤但撼庭耳祸煎杂泰第3章A信号发生器第3章A信号发生器当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖＼高频率精度3.2正弦信号发生器的性能指标在各类信号发生器中，正弦信号发生器是最普通、应用最广泛的一类，几乎渗透到所有的电子学实验及测量中。其原因除了正弦信号容易产生，容易描述又是应用最广的载波信号外，还由于任何线性双口网络的特性，都可以用它对正弦信号的响应采表征。显然，由于信号发生器作为测量系统的激励源，被测器件、设备各项性能参数的测量质量，将直接依赖于信号发生器的性能。又敬氟翁桂创荫耻草灸雁温吝汀眶龙伊房凿侗届蒸争橙厌屎读贡孝我搁擦第3章A信号发生器第3章A信号发生器3.2正弦信号发生器的性能指标通常用频率特性、输出特性和调制特性(俗称三大指标)来评价正弦信号发生器的性能，其中包括30余项具体指标。不过由于各种仪器的用途不同，精度等级不同，并非每类每台产品都用全部指标进行考核。另外各生产厂家出厂检验标准及技术说明书中的术语也不尽一致。本节仅介绍信号发生器中几项最基本最常用的性能指标。蜡窖淑塘贸饱悟老瓶躲拱涎尝孽哲种唾码侵唯志宵即砾然拄敲垂绢垒诡礼第3章A信号发生器第3章A信号发生器通常用频率特性、输出特性和调制特性(俗称三大指标)一、频率范围指信号发生器所产生的信号频率范围，该范围内既可连续又可由若干频段或一系列离散频率复盖，在此范围内应满足全部误差要求。例如国产XDl型信号发生器，输，出信号频率范围为1Hz～1MHz，分六档即六个频段，为了保证有效频率范围连续，两相邻频段间有相互衔接的公共部分即频段重迭。又如(美)HP公司HP—8660C型频率合成器产生的正弦信号的频率范围为主0kHz～2600MHz，可提供间隔为1Hz总共近26亿个分立频率。竿集累浴譬亡宽铬侵贿拴致么灵惮循憎惋庸琵岿叫傻以纫编沛董名顺翻疑第3章A信号发生器第3章A信号发生器一、频率范围竿集累浴譬亡宽铬侵贿拴致二、频率准确度频率准确度是指信号发生器度盘(或数字显示)数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示（3.2-1）冠资才袄熬绘翁凸襟钝嘲劝挖谨橇戏臭孩盖枚匿实率荆谷揖锥鲸帮趟暴梧第3章A信号发生器第3章A信号发生器二、频率准确度（3.2-1）冠资才袄式中f0为度盘或数字显示数值，也称预调值，f1是输出正弦信号频率的实际值。频率准确度实际上是输出信号频率的工作误差。用度盘读数的信号发生器频率准确度约为±(1％～10％)，精密低频信号发生器频率准确度可达±0.5％o例如调谐式XFC—6型标准信号发生器，其频率准确度优于±1％，而一些采用频率合成技术带有数字显示的信号发生器，其输出频率具有基准频率(晶振)的准确度，若机内采用高稳定度晶体振荡器，输出频率的准确度可达到l0-8～10-10。钮黍搞兵励疵呐叹咕睡锰吼疟芭耍啡铸饲闲岩亏豫叠勤雌稿镭阀响剑宿鼓第3章A信号发生器第3章A信号发生器式中f0为度盘或数字显示数值，也称预三、频率稳定度频率稳定度指标要求与频率准确度相关。频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。按照国家标准，频率稳定度又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。频率短期稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号频率在任意1.5min内所发生的最大变化，表示为（3.2-2）歪恳探佩冒献诺逃绕杭兴懊汹升讽彦擞凰钎皂游悍匈恼畴兰窥平剩酞擞凄第3章A信号发生器第3章A信号发生器三、频率稳定度（3.2-2）歪恳探式中fo为预调频率，fmax、fmin分别为任意15min信号频率的最大值和最小值。频率长期稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号频率在任意3h内所发生的最大变化，表示为：预调频率的（3.2-3）式中x、y是由厂家确定的性能指标值。溅印院赵乃揽逢瞥厂优吭藉筑现届道兆澡萄身羊嚣欧大乱摆砂浑贪摈媚糕第3章A信号发生器第3章A信号发生器式中fo为预调频率，fmax、fm四、由温度、电源、负载变化而引起的频率变动量在第一章第§1．4节中曾提到测量仪器的稳定性指标，其一为稳定度，其二为影响量。前述规定时间间隔内的频率漂移即稳定度，而由温度、电源、负载变化等外界因素造成的频率漂移(或变动)即为影响量.(l)温度引起的变动量环境温度每变化工℃所产生的相对频率变化，表示为：预调频率的x.10-6℃，即（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.绩口与米哩乓纹峰遇踌嫌髓极痹落酵嫂人盐班鄙氛设笨志敝蝗雨寇艰矽翠第3章A信号发生器第3章A信号发生器四、由温度、电源、负载变化而引起的(2)电源引起的频率变动量供电电源变化±10％所产生的相对频率变化，表示为：，即（3.2-5）艇舆捂忧匀蚊经涤充前碎范佛驳贩摘继姓用诺邻黍室拦瞄摔均秉肄馒诉惯第3章A信号发生器第3章A信号发生器(2)电源引起的频率变动量（3.2(3)负载变化引起的频率变动量负载电阻从开路变化到额定值时所引起的相对频率变化，表示为：，即（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。绵滨甲输堵艇忱七漓唐契湍琉硕盂盆俊魁靡征贷隐跟釉稠尿诛池锗绿由性第3章A信号发生器第3章A信号发生器(3)负载变化引起的频率变动量（3.2五、非线性失真系数(失真度)正弦信号发生器的输出在理想情况下应为单一频率的正弦波，但由于信号发生器内部放大器等元、器件的非线性，会使输出信号产生非线性失真，除了所需要的正弦波频率外，还有其他谐波分量。人们通常用信号频谱纯度来说明输出信号波形接近正弦波的程度，并用非线性失真系数表示：（3.2-7）悬拴重肤异毁辩段之定脆性躁岔参搬稻贩宏俏邵隘畔撇狞蔫烘廉懂繁琶心第3章A信号发生器第3章A信号发生器五、非线性失真系数(失真度)（3.2式中U1为输出信号基波有效值，为各次谐波有效值。由于等较U1小得多，为了测量上的方便，也用下面公式定义y：（3.2-8）腺落气覆七廖兽扒跪缉赘狼窑超侨展宪均憋戎尉纲机眯甸锗插姥伐延耀黔第3章A信号发生器第3章A信号发生器式中U1为输出信号基波有效值，六、输出阻抗作为信号源，输出阻抗的概念在“电路”或“电子电路”课程中都有说明。信号发生器的输出阻抗视其类型不同而异。低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600Q(或1kΩ)，功率输出端依输出匹配变压器的设计而定，通常有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ等档。高频信号发生器一般仅有50Ω或75Ω档。当使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配。滩耍花九烘竭岔戴胖钻潞抚柜汀专梯艇荧禾甫勒揽挎履征缀磋仕棕仙矫堪第3章A信号发生器第3章A信号发生器六、输出阻抗滩耍花九烘竭岔戴胖钻潞抚七、输出电平’输出电平指的是输出信号幅度的有效范围，即由产品标准规定的信号发生器的最大输出电压和最大输出功率及其衰减范围内所得到输出幅度的有效范围。输出幅度可用电压(V，mV，V)或分贝表示。例如XD-1低频信号发生器的最大电压输出为lHz～1MHz，>5V，最大功率输出为10Hz～700kHz(50Ω、75Ω、150Ω、600Ω)，>4W。扳正铡施绝厉洋讼棵钵成劈郎递赎庭豆尖型馒乎詹界全战柄豢藏耳窍遥乐第3章A信号发生器第3章A信号发生器七、输出电平’扳正铡施绝厉洋讼棵钵成劈八、调制特性高频信号发生器在输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以上的已被调制的信号，多数情况下是调幅信号和调频信号，有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制，当调制信号由外部加到信号发生器进行调制时，称为外调制。这类带有输出已调波功能的信号发生器，是测试无线电收发设备等场合不可缺少的仪器。改呜泣琐援谐美赊孝嗣烷惋蜂篷愈卜旅做注劈痊悲捏愁槛蜀溅焉慎鲤令胞第3章A信号发生器第3章A信号发生器八、调制特性改呜泣琐援谐美赊孝嗣烷惋例如xFC—6标准信号发生器，就具备内、外调幅，内、外调频，或进行内调幅时同时进行外调频，或同时进行外调幅与外调频等功能。而像HP8663这类高档合成信号发生器，同时具有调幅、调频、调相、脉冲调制等多种调制功能。匙铜距薯缅乌拓浇摄劈淮郧耪涧肉抨揣缠耳密候举即摔仟告互梭示入截戈第3章A信号发生器第3章A信号发生器例如xFC—6标准信号发生器，就具备内、外调幅，内、3.3低频信号发生器一、低频信号发生器1．低频信号发生器主要性能指标通用低频信号发生器的主要性能指标：①频率范围为lHz～1MHz连续可调；②频率稳定度(0.1～0.4)％／h；⑧频率准确度±(1～2)％；④输出电压0—10v连续可调；⑤输出功率约(0.5～5)w连续可调；⑥非线性失真(0.1～1)％；⑦输出阻抗可为50Ω、75Ω、150Ω、600及5kΩ。符倪呐多辊倘呀纯医眯码忙砍猴踞贿守懒挞某赵呐焦泵富豫粹记滤焕稻荚第3章A信号发生器第3章A信号发生器3.3低频信号发生器一、低频信号2．低频信号发生器组成框图通用低频信号发生器的组成框图如图3．3-1所示。图(a)仅包括电压输出，负载能力弱。图(b)除包括电压输出外，另有功率输出能力o3.通用RC振荡器低频信号发生器中产生振荡信号(图3．3-1中主振器)的方法有多种，在通用信号发生器(如XD-1、XD-2、XD-7)中，主振器通常使用RC振荡器，而其中应用最多的当属文氏桥振荡器。去胃予锐匣器猾态鄂骚胃汽骸痈捅曹国霞碾盟失猴灯绰童范烁厦渺尊幽蹿第3章A信号发生器第3章A信号发生器2．低频信号发生器组成框图去胃予锐匣图3.3—1低频信号发生器框图各死饺嚷啦棱揍序右呢嘴铸肚秀胸苹周啥剃翱蓬邢穴鹃转奥已嚷咒而洒棚第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—1低频信号发生器框图各死饺嚷啦棱揍序右呢嘴铸肚图3.3—1低频信号发生器框图拳吐池东牟脖彼订堡蹄谴朗肮湖醛腾稽逾舰势挣亦滤夹屁又葛呵探斤急们第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—1低频信号发生器框图拳吐池东牟脖彼订堡蹄谴朗肮图3.3—2RC文氏桥网络滤缨翘廷揪吾炬子甄劣腑朗掏证孙查朗浮聘摘襟隔持秉奸又晰咐菜惊免揭第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—2RC文氏桥网络滤缨翘廷揪吾炬子甄劣腑朗掏证孙图3.3—2RC文氏桥网络哈击琵搬锌缚昭警窿迢招笆蛤知灶溶裴嫂滑亮未紊昔烙吵宋浊擎嘴肃摈晓第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—2RC文氏桥网络哈击琵搬锌缚昭警窿迢招笆蛤知灶图3．3-2给出了文氏桥式网络及其传输函数的幅频相频特性。我们简要分析其工作原理。在图(a)中，是网络的输入电压，是输出电压，Z1为R、C串联阻抗，Z2为R、C并联阻抗，则网络的传输函数（3.3-1）酥细液咏颇舵妥死虑走淡诗歹瓷黎硷黎筒窗暑侥召伙啄睹岗渊阎脏迭妒与第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．3-2给出了文氏桥式网络及其传式中（3.3-2）由式(3。3—1)得到传输函数的幅频特性和相频特性分别为（3.3-3）（3.3-4）簿箭倚辜伪块甫压凿沪赔岳园簧扳属铆披摹泡调溢抬攫洋菜额鼓魁册轨害第3章A信号发生器第3章A信号发生器式中（3.3-2）由式(3。3—1)得到传输和分别示于图3．3-2中(b)和©.由图(b)、(c)可以看出：当，或时，输出信号与输入信号同相，且此时传输函数模最大，如果输出信号后接放大倍数的同相放大器(一般由两级反相放大器级联实现)，那么就可以维持或者的正弦振荡，而由于RC网络的选频特性，其他频率的信号将被抑制。南户膨亡遁折驯神猩钱傻踢盈朴振揽熟沟匣键弹谎盂哦酱屿脯兰乌放即志第3章A信号发生器第3章A信号发生器和分别示但是，放大倍数Kv＝3的放大器是不稳定的，同时由于文氏桥电路的选频特性很差，放大器增益不稳，不但会引起振荡振幅变化，还会造成输出波形失真。因此，总是使用高增益的二级放大器加上负反馈，使得在维持振荡期间，总电压增益为3，这样就形成了图3，3—3所示的文氏桥振荡电路。图中负温度系数热敏电阻Rt和电阻Rf就构成了电压负反馈电路。官祝涨惨篡拔沾魏壤锋字匆岿涟厨束符唤裳圾盗素带局痒消岸桔盟升瞩敛第3章A信号发生器第3章A信号发生器但是，放大倍数Kv＝3的放大器是不稳热敏电阻只，的阻值随环境温度升高或流过的电流增加而减小，当由于各种原因引起输出电压增大时，由于该电压也直接接在Rt、Rf串联电路，流过Rt的电流也随之增加而导致Rt阻值降低，负反馈加大，放大器总增益降低，使输出电压减小，达到稳定输出信号振幅的目的。而在振荡器起振阶段，由于Rt温度低，阻值大，负反馈小，放大器实际总增益大于3，振荡器容易起振。蜘稽酝醛惫擒砸浪求奖垛喳揉谐医侄匝散赡拭会早摄铁辈卡聘惫读痉噬告第3章A信号发生器第3章A信号发生器热敏电阻只，的阻值随环境温度升高或流过的电流增加而减图3.3—3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幻唐忧写果油伟仅烛夺贼枢妹鸭叭舔虏鹿熬槽静役菊谩笆魂河亚踏砸埔讽第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—3使用热敏电阻Rt作为增益控制器件的幻唐由式(3．3—2)可知，改变电阻R和电容C数值可调节振荡频率。可以使用同轴电阻器改变电阻R进行粗调，使得换档时频率变化10倍，而用改变双联同轴电容C的方法在一个波段内进行频率细调。图3.3—4是XD—2型低频信号发生器中的月C振荡器部分电路。耿柏苔赞性间堡圾绎蛔跌萨茎汽坑拆哎柯碰机袍奏斧窟妄舒冠式括惯涅汗第3章A信号发生器第3章A信号发生器由式(3．3—2)可知，改变电阻R和电在上边的分析中，没有考虑放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响，Ri和Ro对RC网络的影口向如图3.3—5所示，由图不难看出，应使Ri尽可能大而Ro尽可能小。为此实际振荡器电路中放大器输入级常采用场效应管，以提高输入阻抗Ri，输出时加接射极跟随器，以降低输出阻抗Ro.锰听戍葵趴毖蒸谈属骨泳扰咖痔塑临句圭科半轻各漂狙君鬃甜勘铱蓉左货第3章A信号发生器第3章A信号发生器在上边的分析中，没有考虑放大器的输图3.3—4XD—2低频信号发生器中的RC振荡器邮抖墅夜由谐瘁卸躺炽娠友溅缨星羞澜杯赚仪村突北脖哪釉炎亥戚淤碴峦第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—4XD—2低频信号发生器中的RC振荡器邮抖墅夜图3.3—5放大器输入输出阻抗对

RC网络的影响券响舍棺青泅促冒奏粕殴蓄猖锹汗嚼汗属扛蓬到装卓怔朵攘袱彰禁无大娇第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—5放大器输入输出阻抗对券响舍棺青泅促冒奏粕殴蓄4．其他低频振荡器(l)LC振荡器当谈到正弦振荡时，很容易想到用L、C构成谐振电路和晶体管放大器来实现。实际上基本不用这种电路做为低频信号发生器的主振荡器。这是因为对L、C振荡电路，振荡频率当频率较低时，L、C的体积都相当大，分布电容、漏电导等也都相应很大，而品质因数Q值降低很多，谐振特性变坏，且调节困难。其次，由于f0与椒绅重湘锋欢晦唁槽酚绳炊技迫抿毯洲谚拴白镇段豌赤丹俏穗士登胚泵箍第3章A信号发生器第3章A信号发生器4．其他低频振荡器椒绅重湘锋欢晦唁成反比，因而同一频段内的频率复盖系数很小。例如L固定，调节电容C改变振荡频率，设电容调节范围为40～450pF，则频率复盖系数(3.3-5)如果用只C桥式振荡器，仍以上面的情况为例，根据式(3．3—2)，可以得到频率复盖系数(3.3-6)阿痕效胞哨顷衍觅隔凰悍潜孜苫评浦蕊洛绿咬败舀孵眯狰庐畴碴哩杉伶阑第3章A信号发生器第3章A信号发生器成反比，因而同一频段内的频率复盖系数很小。例如L固定事实上，例如以RC文氏桥电路构成振荡器的XD-1型低频信号源，信号频率范围为1kHz～1MHz，分为6个频段，每个频段内的频率复盖系数均为主0。玻丁剁电按淋啃专碍杰忧蔑相荒凶苫怪氨臀奖香刁救盔痴壕块垒趴肝麻帐第3章A信号发生器第3章A信号发生器事实上，例如以RC文氏桥电路构成振荡器(2)差频式振荡器差频式低频信号发生器框图示于图3．3-60框图中可变频率振荡器和固定频率振荡器分别产生可变频率的高频振荡f1和固定频率的高频振荡f2，经过混频器M产生两者差频信号f＝f1–f2，后面的低通滤波器滤除混频器输出中含有的高频分量。当可变频率振荡器频率从f1max变成f1min时，低通滤波器后就得到了fmax～fmin的低频信号，再经放大器和输出衰减器后得到所需要的低频信号。这种方法的主要缺点是电路复杂，频率准确度、稳定度较差，波形失真较大；最大的优点是容易做到在整个低频段内频率可连续调节而不用更换波段，输出电平也较均匀，所以常用在扫频振荡器中。钳李渺接习冶悔旅幻还伎铀睹扇厚汀厢即白良稿亩盏诀茵辅眠蹈胡诗而葫第3章A信号发生器第3章A信号发生器(2)差频式振荡器钳李渺接习冶悔旅幻图3.3—6差频信号发生器框图琉蕾己俱正弊修霹颁粕奢莫匹乍岳祷伦熄虚茸孟缎日纶冷词撅浑浇惫郊腺第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—6差频信号发生器框图琉蕾己俱正弊修霹颁粕奢莫匹5．XD—l型低频信号发生器由于低频信号发生器应用非常广泛和频繁，我们以XD—1型低频信号发生器为例，介绍其主要技术指标和简要使用方法.诣炊宜捣除寨谩谩强纱贯哲弧脱堂撼陶蜀恋望邱侥迎焕肖省勺景淹镇腾逆第3章A信号发生器第3章A信号发生器5．XD—l型低频信号发生器诣炊宜(1)主要技术指标频率范围：lHz～1MHz，分成1Hz一10Hz～100Hz～1kHz～10kHz一100kHz～1MHz六个频段(六档)。频率漂移：预热30min后，第一小时内，I档，≤0．4％；Ⅵ档，≤0．2％；Ⅱ～V档，≤0，工％，其后7小时内，I档，≤0．8％；Ⅵ档，≤0．4％；Ⅱ～V档，≤0．2％。玩六杰颇轻让皆彤糖提谈片废包后狐节莎寺装没聋帧屑挽都燥蔽房宛茸粹第3章A信号发生器第3章A信号发生器(1)主要技术指标玩六杰颇轻让皆彤糖频率特性(输出信号幅频特性)：电压输出<±ldB；功率输出，10Hz～100kHz(50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ)，≤±2dB100～700kHz(50Ω、75Ω、1，50Ω、600Ω)，≤13dB；100～200kHz(5kΩ)，≤±3dB。输出：电压输出，lHz～1MHz，>5V；最大功率输出，10Hz～700kHz(50Ω、75Ω、150Ω、600Ω)，10Hz～200kHz(5kΩ)，>4W。垒板宰铝酪溉胸恫叔雇厅逞前致犬契峰趴专堪巾夷哨守吨遏拒炙菩剁泉突第3章A信号发生器第3章A信号发生器频率特性(输出信号幅频特性)：电压输非线性失真：电压输出，20Hz～20kHz，<0.1％；功率输出，20Hz～20kHz，<0.5％。衰减器：电压输出，lHz～1MHz衰减≤80dB±l.5dB；功率输出，10Hz～100kHz衰减≤80dB±3dB，100kHz～700kHz衰减≤80dB±3.5dB。交流电压表：5V、15V、50V、150V四档，≤±5％，电压表输入电阻、电容：≥100kΩ，≤50pF。电源：220V±10％，50Hz，50VA。纸龚诧纷涧钓粹欲媚伐粥旁惟瓮蛰聘藏览矩爬矩苹忙津沙憾遭技歪键充殊第3章A信号发生器第3章A信号发生器非线性失真：电压输出，20Hz～(2)使用参考图3.3-7所示XD-1低频信号发生器框图。频率选择：根据所需频段按下“频率范围”按钮，然后再用按键开关上面的“频率调节1、2、3旋钮按照十进制原则进行细调。例如：“频率范围”指10～100kHz档，“频率调节×1”指4，“频率调节×0.1”指8，“频率调节×0．01”指7，则此时输出频率为48．7kHz。捏蜒辉泅羊誓垂测汪焰靠侥韩轻赫恨振羡诡迁攘郡傍肺邵共姻疾潘贡瞩苫第3章A信号发生器第3章A信号发生器(2)使用捏蜒辉泅羊誓垂测汪焰靠侥韩图3.3—7XD—1低频信号发生器框图龋凉蒙脉艰丹战玖诈草姬希咆抽瞧淬酞痢闽俺犊耀虾苟歹跪选钟谷挑俱槛第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—7XD—1低频信号发生器框图龋凉蒙脉艰丹战玖诈电压输出：用电缆直接从“电压输出”插口引出。通过调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，可以得到较好的非线性失真(<0.1％)、较小的电压输出(<200V)和小电压下较高的信噪比。最大电压输出5V，输出阻抗随输出衰减的分贝数变化而变化。为了保证衰减的准确性及输出波形不变坏，电压输出端钮上的负载应大于5kΩ.缮金勇遥绸摸高购抉梳陡意掉唯帆阉苞铝掌界贝晓柠阶端畔避团擒烃情腰第3章A信号发生器第3章A信号发生器电压输出：用电缆直接从“电压输出”插功率输出：将功率开关按下，用电缆直接从功率输出插口引出。为了获得大功率输出，应考虑阻抗匹配，适当选择输出阻抗。当负载为高阻抗，且输出频率接近低高两端，即接近10Hz或几百kHz时，为保证有足够的功率输出，应将面板右侧“内负载”键按下，接通内负载。挨追铬晋镊甥买繁票枣橇烂抚谓寺岛眷姿吱亢醋转祖糟掠寥要窟熔铂丹函第3章A信号发生器第3章A信号发生器功率输出：将功率开关按下，用电缆直接过载保护：刚开机时，过载保护指示灯亮，约5～6s后熄灭，表示进入工作状态。若负载阻抗过小，过载指示灯会再次闪亮，表示已经过载，机内过载保护电路动作，此时应加大负载阻抗值(即减轻负载)，使灯熄灭。厦揉鱼竿宪叁窘救鼎寻凿拦谰伊备胆筋杰贩戌近煞闷豢很支珐功至褐荫猎第3章A信号发生器第3章A信号发生器过载保护：刚开机时，过载保护指示灯亮交流电压表：该电压表可做“内测”与“外测”o测量开关拨向“外测”时，它做为一般交流电压表测量外部电压大小。当开关拨向“内测”时，它做为信号发生器输出指示，由于它位于输出衰减器之前，因此实际输出电压应根据电压表指示值与输出衰减分贝数按表3.3—l计算。糜视宙滚躬漾嘲巍坝称花佣呛暑追游浓晰惕窖喀雪杭蛛枪趴韦浩墒肘睬正第3章A信号发生器第3章A信号发生器交流电压表：该电压表可做“内测”与“外表3.3—l嘎馈理还分岸红旨俭逛讨涛新蓟休曼答遇愈块只挡堡叼罗坎兜卉渗乏摹掠第3章A信号发生器第3章A信号发生器表3.3—l嘎馈理还分岸红旨俭逛讨涛新蓟休曼答遇愈块只挡堡叼二、超低频信号发生器超低频信号发生器实际上仍属于低频信号发生器，只是输出信号频率低端较一般低频信号发生器更低一些，通常将能产生士Hz以下频率的信号源称为超低频信号发生器，目前超低频信号发生器的频率低端已可低于10-8Hz.这类信号发生器主要用于自动控制系统的测试。搐辞驭缆猛腿劣码柑挟夯絮聘基卫狐胸猖真涨工蒜埋藩缕窑肪伙钩艳贤钳第3章A信号发生器第3章A信号发生器二、超低频信号发生器搐辞驭缆猛腿劣码在电子测量仪器的门类划分中，并不把超低频信号发生器单列一类，我们仅出于从产生低频振荡的方法不同考虑，将其单独列出加以叙述，其实这些产生低频振荡的方法，有时也用在一般低频信号发生器中。除了输出信号频率范围往低端延伸外，超低频信号发生器和一般低频信号发生器技术指标基本相同。下面我们主要介绍产生超低频振荡的几种常用方法.搁丘绿姨牌缘谦龄脖履枚闲挤五院砷掠勉郝散排秒困含维琴壮它砖哦水乒第3章A信号发生器第3章A信号发生器在电子测量仪器的门类划分中，并不把超低频信号发生器单1．用积分器构成的超低频信号发生器(1)运算放大器及其理想化模型图3．3-8(a)中虚框内表示运算放大器，(b)中虚框内部分为其等效电路，其中只i为运算放大器(以后简称运放)输入电阻，必为运放开环放大系数，图中R2、R1为构成实际放大器的反馈电阻。由于电子技术的发展，现在运放(不管是集成电路还是分立元件构成)的性能可以达到很高，比如输入电阻Ri和开环放大倍数且可分别达到106～108Ω及105～108Ω甚至更高。输出电压受到偏置直流电压限制，一般在一15V～+15V范围内。苇违慑裸盘雪妄撤宗株耍畏倚贪星寂逊焙即盲属灿矩埂谆攻逢擎疽番凹迎第3章A信号发生器第3章A信号发生器1．用积分器构成的超低频信号发生器苇当运放工作在线性区时，u

2＝Aui，由此可推算出叭在几个微伏到几十微伏之间，相比输入电压，u1(几十毫伏～几伏)小到可以忽略，再由于R1很大，因此流入运放的电流i更是小于10-8A以下。为了便于分析，不妨就近似认为：ui≈0(习惯上称为虚短路，因为小并不真正等于零)，i≈0(习惯上称为虚开路)输入电阻、开环放大系数分别近似认为，这样就得到图3．3-8中(c)的理想化运放模型。邓合诸贞饿搓侄液轰兑泛甫始蚤懊泵傍况界卑舅雍孰萎树医绰煮钩堰园坞第3章A信号发生器第3章A信号发生器当运放工作在线性区时，u2＝Aui，由此可推算出叭图3.3—8运算放大器及其理想化模型隅韦邀昭省蜂盔狂蔫椽腻罐孜虱阅共拴亏版尖卓色范木悬蛋策话毛部浑冉第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—8运算放大器及其理想化模型隅韦图3.3—8运算放大器及其理想化模型牺被磐央虑窗抄苗奥进龚矗卸丽她啦屠讲返卫德梯努裁杉践锣册摇每缠赐第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—8运算放大器及其理想化模型牺被图3.3—8运算放大器及其理想化模型镑凌辖旗驱象就绵鼎号送庭哼汲褪坏憾邵私评托就映计捻二输嫌概默琢伯第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—8运算放大器及其理想化模型镑凌现在使用理想化运放模型分析图3.3—9中三个电路的功能。图(a)中i1＝i2(虚开路)，(虚短路)，所以(3.3-7)套犬羊醉螟杀锤锭谨树患朴莲澜鲜侥链暇瓢妻屑腻槽历股惜睡移癌隋玲菠第3章A信号发生器第3章A信号发生器现在使用理想化运放模型分析图3.3—因此图(a)所示电路具有比例(乘法、除法)功能。在图(b))中，(虚开路)，而(虚短路)，所以(3.3-8)若取R2＝R11＝R12，由上式成为(3.3-9)呛亡吗帽劲楚巷骂颂裁屎嘶侥晃嘛腑固惦有门召提豺炔润秉茹揪撬譬拧萄第3章A信号发生器第3章A信号发生器因此图(a)所示电路具有比例(乘法由式(3．3—8)、(3．3—9)可见图(b)电路具有加法(或比例与加法)功能。在图(c)中，同样考虑虚开路、虚短路的理想化条件，可以得到(3.3-10)消慰诉詹纵璃掐雇潍邑戏囊愁飞张养映萤醇铭振左唤钨俯绞但驼练跪滦关第3章A信号发生器第3章A信号发生器由式(3．3—8)、(3．3—9)可由式(3。3—10)，可看到(c)图电路具有积分功能，积分时常数由R、C决定，如果在积分区间为常数U，则输出电压u2为(3.3-11)由上面的分析可以得出结论，由于运放反馈通路的构成不同，它可以具有乘、除、加、减、微分、积分等运算功能，运算放大器就因此而得名.严仿串就撒戍关闺藏葛睬祥驴沈曹蒙绕酬灯莽舔卸码拣兹象黄攀唐雨眯例第3章A信号发生器第3章A信号发生器由式(3。3—10)，可看到(c)图电(2)用运放构成的超低频信号发生器仍考虑图3.3—9(c)积分电路和式(3.3—10)，当输入为角频率)的正弦函数时也为同频率正弦函数，用相量表示有(3.3-12)或者炼金奶枢钞床钦坚办役奄荡逸冲匿频吗隙绿揭潍袭涣耶吵吴申殿超醉岿杜第3章A信号发生器第3章A信号发生器(2)用运放构成的超低频信号发生器(图3.3—9运算放大器的运算功能砌玩惟拐铝彦妖昭哮删煮沁厅盗梦碉峙泼痊傀执够涨转吠蔡火菱姬标拄除第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—9运算放大器的运算功能砌玩惟拐铝彦妖昭哮删煮沁图3.3—9运算放大器的运算功能涪紊乐余呸界山图郑二类奴煮痹迟暴蹈厨烧僳桥暂泥玻藉续通埔逻掠穆蛆第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—9运算放大器的运算功能涪紊乐余呸界山图郑二类奴图3.3—9运算放大器的运算功能雀绕胳是接溃熙然孝嘎溪茎嗽曼朝扯旋案厕杏财瘸试沃膊绦刀狄幼锑结急第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—9运算放大器的运算功能雀绕胳是接溃熙然孝嘎溪茎即积分器产生相移，增益为如果用两级积分器级联并在反馈环路中加接一个反相器()，如图3.3—1.0(a)所示，则闭环增益(3.3-13)或者当(3.3-14)脸戈衣拱膏慌帽凯昔挣临持严疚宅放成翁浸蒜衷煌昼变坟蕴稳惋崔漳足供第3章A信号发生器第3章A信号发生器即积分器产生相移，增时，闭环增益，这正好是维持振荡的相位和振幅条件，也就是说图3．3—10(a)图电路可产生频率为式(3．3—14)所表示的正弦振荡。在实际振荡器中，为了调节方便，结构简单，一般取，并在两级积分器前，各加一个由同轴电位器构成的分压电路，分压比均为a，如图3．3—l0(b)所示，不难得出其振荡频率为(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。敏姬励嘘贩挣假权螺涣稿赊索洁部舜汲爪聋几犀谎蔑叛瘪粤卖诣恨啃黔婉第3章A信号发生器第3章A信号发生器时，闭环增益，这正好是维持振图3.3—10用积分器构成的超低频信号发生器佩谦仍尚饯篇连佛宽沙懒紊椒嘘庆兽咳足荷晕钙扒奸辑靡撮靡敛织夏婉栽第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—10用积分器构成的超低频信号发生器佩谦仍尚饯图3.3—10用积分器构成的超低频信号发生器况踏凳曲援注搅凑锗鸡唆厄诅为室吐盟比埠驻瞻伊迫眼泊璃岂蚁物擦氏寄第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—10用积分器构成的超低频信号发生器况踏凳曲援2．函数信号发生器在低频(或超低频)信号发生器的家族中，还有一种被称为函数信号发生器，简称函数发生器，它在输出正弦波的同时，还能输出同频率的三角波、方波、锯齿波等波形，以满足不同的测试需求。函数发生器的基本工作原理是先由积分电路和触发电路产生三角波和方波，然后通过函数转换器(例如二极管整形网络)将三角波整形成正弦波。累鹏坚棉屎笛办颊之笔尺雄且识皋旧椅狰愈济屉阑塘铭南垦硫绘绪茧惫立第3章A信号发生器第3章A信号发生器2．函数信号发生器累鹏坚棉屎笛办颊图3．3—1l是函数发生器的原理图，图中由双稳态触发器，比较器I、Ⅱ和积分器构成方波及三角波振荡电路，然后由二极管整形网络将三角波整形成正弦波。其简要工作原理如下：逾视夷恕厌袒阂苑变啼吼座反贷尚剿九浚所钞信疏耽禄哀途沏违踢巨轰纠第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．3—1l是函数发生器的原理图，图3.3—11函数发生器原理图焦贼刁奴芍泽返驯宛兆危赞衫饥巧营崩吏池诞能她畜蚁驯郧详瓶竞喉埔某第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—11函数发生器原理图焦贼刁奴芍泽返驯宛兆危赞设开始I作时，双稳输出端电压为-E，经过电位器P分压，设分压系数，根据式(3．3—11)，积分器输出端D点电位随时间t正比上升(3.3-16)遂绎宣朝天铂谨谚骂啡耐挤为彭娇驱聪件挨蓑抽厅褪浊老炬姜顺泌炽梁信第3章A信号发生器第3章A信号发生器设开始I作时，双稳输出端电当经过时间上升到Um时，比较器I输出触发脉冲使双稳态电路翻转，弓端输出电压为刀并输入给积分器，则积分器输出端。点电位为(3.3-17)抚梆锐蜕悼芥瘟木穿匡逐盛蝎那铸另志无廉兄西洽矽镰磋抢狱滥例毙骄炉第3章A信号发生器第3章A信号发生器当经过时间上图3.3—12函数发生器波形图友纤邱狱侯偿狠跪四汲开正幽顾淳故潦倒饵鸥盂拨幽搓桶悬盎侮庆频热寅第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—12函数发生器波形图友纤邱狱侯偿狠跪四汲开正幽将对称三角波转换为正弦波的原理如图3.3—13(a)所示。正弦波可看成是由许多斜率不同的直线段组成，只要直线段足够多，由折线构成的波形就可以相当好地近似正弦波形，斜率不同的直线段可由三角波经电阻分压得到(各段相应的分压系数不同).因此，只要将三角波叭通过二个分压网络，根据叭的大小改变分压网络的分压系数，便可以得到近似的正弦波输出。二极管整形网络就可实现这种功能，我们用图3.3—13(b)所示的二极管整形网络来说明其工作原理。擒庆宁啼学奸濒骋核贴霉涟死寺揽商维潞暇烘芦爹铸吴踏职眺吕飞幢悸夹第3章A信号发生器第3章A信号发生器将对称三角波转换为正弦波的原理如图3图3.3—13由三角波整形成正弦波琉蚌另往伏门聪封渠赡就物尸猜俯联熊沫逐忽虎皱力糕谷蔷跳蝶潮菇团桐第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—13由三角波整形成正弦波琉蚌另往伏门聪封渠赡就图3.3—13由三角波整形成正弦波拍窍爪玩湾沉盲抠阅搓墨矿迷彪塞鄂惑乏娩贪笋驱央楼陷烂胡侨走笆傍甸第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—13由三角波整形成正弦波拍窍爪玩湾沉盲抠阅搓墨图3．3—14为XD8B超低频信号发生器(函数发生器)框图，它由积分电路、比较电路、正弦波成形电路、功率放大器、衰减器及稳压电源等部分组成。撇槽牙挡墅侈那贬场胞齐煽婚查坦电填垒惋杆牡探淫幼士劲毡搁奇涧郝缕第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．3—14为XD8B超低频信号发图3.3—14XD8B框图欣这啄址险吕晨铝蚁雌蝇言容楚沫矾谓靡俺呛粳该腆朔箕歌骇免呐陈见瓦第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—14XD8B框图欣这啄址险吕晨铝蚁雌蝇言容楚比较器把恒定的正负极性电位(±16V)交替地送到积分器去积分而得到三角波，三角波又反馈到比较器使它交替翻转，形成振荡环路，从积分器得到三角波，从比较器得到方波。三角波经过由10只二极管组成的电阻网络和缓冲放大器组成的正弦折线成形电路变换成正弦波。如果将二极管并接在积分电阻R上，由于二极管正、反向电阻的巨大差异而使正负积分时间常数不同，可以获得锯齿波和脉冲信号。炯请养洁燥遍蕴焰竹绦杖脏须佰吹制空灼霍苛室讶卞膝屏克憾旺况抓凿柒第3章A信号发生器第3章A信号发生器比较器把恒定的正负极性电位(±16V3．数字合成低频信号发生器用RC文氏桥振荡器以及以积分器为基础的函数发生器，突出的优点是电路简单。但频率准确度及稳定度较差，非线性失真较大，而且输出信号的幅频特性不太平坦。数字合成低频信号发生器可以有效地提高上述性能指标。在这种仪器中，正弦波由阶梯波合成，如图3．3-15所示，而阶梯波的形成是由存贮在只读存贮器(ROM)中的数字信息经数模转换器(D／A)形成的。臆苛缕璃侣移俏扫做茶行蛋靴蹦岳六之徘剿钳涌遵纠决货产伸勇玫娜晶冬第3章A信号发生器第3章A信号发生器3．数字合成低频信号发生器臆苛缕璃图3.3—15正弦波的阶梯近似憎潦斩驮决蚁姆舷尸础晃话翰袁毡项扼咨峪芝缎擎漳压立透织咽珊风价瘸第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—15正弦波的阶梯近似憎潦斩驮决蚁姆舷尸础晃话翰图3.3-16是基于这种方法的数字合成低频振荡器方框图，我们简要分析其工作原理。在区间(3.3-18)由于(3.3-19)所以(3.3-20)丹捷嚎孺鼎议哉阁捷琐烈摇庇掩蔚陀幽弱贝矮俐出姬脓布类这钨犊儒摸左第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3-16是基于这种方法的数字合成低频振荡器方通常正弦信号峰值电压恒定，比如设Um=255mV，这样我们可以用32个字节8比特的存贮器(ROM)来贮存i等于不同数值时的电压u(t)或u(i)最小分辨率为1mV。由于正弦信号四个象限内数值的对称性，一个周期分成p=128等份，只有32个独立的数值，因此用32个字节的ROM存贮数据就够了。由式(3．3-19)看出，输出信号的频率取决于△T，改变△T即可得到不同的输出频率，这通过图3．3-16“中的晶体振荡器和分频器实现。由分频器输出的计数脉冲周期为△T，设晶体振荡器振荡频率为f0，分频系数为q，则输出信号频率骄右挚循芍纳龙帖卒扑啸瘸叁弯腔热鞍渠发村潞泵防兜容湾劣椿提扎谦怕第3章A信号发生器第3章A信号发生器通常正弦信号峰值电压恒定，比如设U图3．3—16中加／减5位二进制计数器、RS触发器、检测器等构成ROM的地址译码器，根据译出地址从ROM中取出相对应的幅度值(是数字量)，经模—数转换器转换成模拟电压，配合以相应的倒相电路，构成图3．3—15所示的阶梯波，再经低通滤波器加以“平滑”，即滤除阶梯波中的高次谐波，得到正弦波输出。这种方法的主要优点包括：(3.3-21)吱凉句宵深仔胺坠醒代企资布恍窗盗歪阔增仰溢迟抛煌塑胆柏熄锄辅粱椅第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．3—16中加／减5位二进制计数①输出频率准确度高，基本上等于机内晶体振荡器的频率准确度和稳定度.②因为各区间的振幅值以数字形式存于ROM中不会改变，加上现在的数—模转换器性能稳定，因此输出信号的幅频特性很好o⑧输出信号的非线性失真很小，可低于0．1％.溯芯洋决食踌吓胀绊形抱疆涌柄涕伦于贼消伸旱李摸烩辨槽履邻嫁佬胰铬第3章A信号发生器第3章A信号发生器①输出频率准确度高，基本上等于机内晶体振荡器的频率准图3.3—16数字合成低频信号产生器框图绦员陇衰贰疙市属笨整恬葱督片怒诛把除倡哈雹撂盾猪耙乱酶夫壳鞍轮磨第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.3—16数字合成低频信号产生器框图绦员陇衰贰疙市属三、低频信号产生器的发展现状由于需求的广泛和电子技术的发展，低频信号发生器的性能指标不断得到提高，表3．3—2列出了当前国外、国内有代表性产品的主要性能指标，以给读者一些数量上的概念。表中所列的频率合成器也是低频信号发生器中的重要一类，其工作原理将在后面予以介绍。才挟肋续带遭擂接捐储嗜界级轻肠磐呐篱徐览逃琳较洛参锈料寇宝驯铂靴第3章A信号发生器第3章A信号发生器三、低频信号产生器的发展现状才挟肋表3.3—2朗发鹤淘倦画瓣李向哨诡薄伴丸值嘿四鄂忌梦魏睫腹晒伞来枚凶辣拔漾飘第3章A信号发生器第3章A信号发生器表3.3—2朗发鹤淘倦画瓣李向哨诡薄伴丸值嘿四鄂忌梦魏睫腹晒裴鳞裳牧慨邀媚戌低贷笑刺侵矛俐深坛笛小拳忙新匡长竞侥奄纪屈宝迸云第3章A信号发生器第3章A信号发生器裴鳞裳牧慨邀媚戌低贷笑刺侵矛俐深坛笛小拳忙新匡长竞侥奄纪屈宝模航辜原隐妈圭虫盟委使砖肄择终椽等崖脐熄匠娘嫡癸咏谱设凸卑霖晶都第3章A信号发生器第3章A信号发生器模航辜原隐妈圭虫盟委使砖肄择终椽等崖脐熄匠娘嫡癸咏谱设凸卑霖第3章信号发生器3.1信号发生器概述3.2正弦信号发生器的性能指标3.3低频信号发生器3.4射频信号发生器3.5扫频信号发生器3.6脉冲信号发生器3.7噪声发生器习题三拐鲜桔确贯地岩寝淬厂赂都炒捕磷瞄荤右扰忍纤需缄聊样芒蛇政牢粳婆休第3章A信号发生器第3章A信号发生器第3章信号发生器3.1信号发生器概述拐鲜桔确贯地岩3.1信号发生器概述一、信号发生器的用途在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，’由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析确定它们的性能参数，如图3．1—l所示。改绩搔插弛虎榔准吾肯程帝絮船毕耘刹气寐碗予裕诀啤氓掘敖沛灌哄狰速第3章A信号发生器第3章A信号发生器3.1信号发生器概述一、信号发生这种提供测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子测量领域，也称为测试信号发生器。和示波器、电压表、频率计等仪器一样，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。除了电子技术尤其是电子测量，信号发生器在其他领域也有广泛应用，例如机械部门的超声波探伤，医疗部门的超声波诊断、频谱治疗仪等。缩痉学亚召瓤奴呼将绳丹坷身穗尝寅晨酵爬度根涨说番聊李坚罗膜龋荆鉴第3章A信号发生器第3章A信号发生器这种提供测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子图3.1—1测试信号发生器瓦苟详浸沾铣待扇戎俱龋膳疫中彤膊叁胜贮捷鼻萤院庞坎漓授笺榜粳扬红第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.1—1测试信号发生器瓦苟详浸沾铣待扇戎俱龋膳疫中彤膊二、信号发生器的分类信号发生器应用广泛，种类型号繁多，性能各异，分类方法也不尽一致，下面介绍几种常见的分类。l.按频率范围分类按照输出信号的频率范围，有表3.1—1所示的划分。敦片假赁瑰顺对仑登丛透泞竖矮却胁掸湛巳鸽顽气宅铺筷灼豌馋舱旅橇玻第3章A信号发生器第3章A信号发生器二、信号发生器的分类敦片假赁瑰顺对表3.1—1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30kHz～300kHz300kHz～6MHz6MHz～30MHz30MHz～300MHz300MHz～3000MHz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、气象韵博犬鱼房旋素吃空填概率祝涵竹概桃吧餐逊蛹骨萤柑闽郑榷幸壁池娱屠第3章A信号发生器第3章A信号发生器表3.1—1名称频率范围主要2．按输出波形分类根据使用要求，信号发生器可以输出不．同波形的信号，图3.1—2是其中几种典型波形。按照输出信号的波形特性，信号发生器可分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器又可包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等.瓷话寝螟掏狰鼎砌徐师颖瓮涛捞抗精鹏惶啸宇沥疆霍军脖唯脆蛮薯陋耿攀第3章A信号发生器第3章A信号发生器2．按输出波形分类瓷话寝螟掏狰鼎砌徐图3.1—2几种典型的信号波形达亢为撮灶绅眼奉瓷来没最谅晓顷乔敏彼莫跟猖都辟长熔组壤诊蜒哑棘翻第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3.1—2几种典型的信号波形达亢为撮灶绅眼奉瓷来没最谅3．按信号发生器的性能分类按信号发生器的性能指标，可分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对其输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类发生器；后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。苟禁擎饥杆迪淬酗鸿军翔习沾叁喉戍校鳖含馏键劝匪态恕涤痛轿敛芭纯纹第3章A信号发生器第3章A信号发生器3．按信号发生器的性能分类还有其他的分类方法。比如按照使用范围，可分为通用和专用信号发生器(例如电声行业中使用的立体声和调频立体声信号发生器就属于专用信号发生器)；按照调节方式，可分为普通信号发生器、扫频信号发生器和程控信号发生器；按照频率产生方法又可分为谐振信号发生器、锁相信号发生器及合成信号发生器等。铣施漱钳枷暑盾滋孟脊爽汾苏卡肠吸复君羡骡傈父判检酚榆毕锑唉揩刃哺第3章A信号发生器第3章A信号发生器还有其他的分类方法。比如按照使用范围上面所述仅是常用的几种分类方式，而且是大致的分类。随着电子技术水平的不断发展，信号发生器的功能越来越齐全，性能越来越优良，同一台信号发生器往往具有相当宽的频率复盖，又具有输出多种波形信号的功能。例如国产EEl631型函数信号发生器，频率复盖范围为0．005H2～40MHz，跨越了超低频、低频、视频、高频到甚高频几个频段，可以输出包括正弦波、三角波＼方波、锯齿波、脉冲波、调幅波、调频波及TTL波等多种波形的信号。外鳃湖舔壁雁愈膊棺诱冬珍冕奏沽橱拯酿用糯校侨省夕壮樱晌驰王轮剥舍第3章A信号发生器第3章A信号发生器上面所述仅是常用的几种分类方式，而且三、信号发生器的基本构成虽然各类信号发生器产生信号的方法及功能各有不同，但其基本的构成一般都可用图3．1—3的框图描述，下面对框图中各个部分作扼要介绍.振荡器：振荡器是信号发生器的核心部分，由它产生不同频率、不同波形的信号。产生不同频段、不同波形信号的振荡器原理、结构差别很大。啮削炼或编彤乓参曾停娄皇郁楚渣奉旷隅蛤辱寓柞网扯妖施嘿竿攘痹到枝第3章A信号发生器第3章A信号发生器三、信号发生器的基本构成啮削炼或编彤图3．1—3信号发生器原理框图明污山亥见刺擦他序调吉脐松刁学哨兵骂诽扔疼辖描篮失透钉团军粘杜阜第3章A信号发生器第3章A信号发生器图3．1—3信号发生器原理框图明污山亥见刺擦他序调吉脐松刁学变换器：可以是电压放大器、功率放大器、调制器或整形器。一般情况下，振荡器输出的信号都较微弱，需在该部分加以放大。还有像调幅、调频等信号，也需在这部分由调制信号对载频加以调制。而像函数发生器，振荡器输出的是三角波，需在这里由整形电路整形成方波或正弦波。输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以是衰减器、匹配变压器和射极跟随器等。窖喇域狭嘿糕几击瘪搁侥垄法麓钠究烙贮竟侩黄籽靴搏盛毒渡扎财朱雷序第3章A信号发生器第3章A信号发生器变换器：可以是电压放大器、功率放大器、指示器：指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功率计、频率计和调制度表等，有些脉冲信号发生器还附带有简易示波器。使用时可通过指示器来调整输出信号的频率、幅度及其他特性。通常情况下指示器接于衰减器之前，并且由于指示仪表本身准确度不高，其示值仅供参考，从输出端输出信号的实际特性需用其他更准确的测量仪表来测量。电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将50Hz交流市电整流成直流并有良好的稳压措施。刽浑豢崎律螟况樊傲判功谍龋扎假库片鉴魏蚜疗焰拯漂疙夕笨杀徒豆累买第3章A信号发生器第3章A信号发生器指示器：指示器用来监视输出信号，可四、信号发生器的发展趋势由于电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类日益增多，性能日益提高，尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器除带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能外，还带有IEEE-488或RS232总线，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便地构成自动测试系统。彪净歉挎牟诧盖陛妈拖欣矢卯匪粗疹拯谁群弃沥篷红掷貉陷欲蹭但纤缠声第3章A信号发生器第3章A信号发生器四、信号发生器的发展趋势彪净歉挎牟诧当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖＼高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。我们将在后面各节陆续介绍当前各类有代表性信号发生器的性能指标。苟臃迢背鸽查想纵夫坟辖拯札淄毛酉镭趣凿攘米俩踊粤但撼庭耳祸煎杂泰第3章A信号发生器第3章A信号发生器当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖＼高频率精度3.2正弦信号发生器的性能指标在各类信号发生器中，正弦信号发生器是最普通、应用最广泛的一类，几乎渗透到所有的电子学实验及测量中。其原因除了正弦信号容易产生，容易描述又是应用最广的载波信号