255388annizj电子测量仪器教案第3章

课题第三章信号源概括正弦信号源（一）教课目的知识与能力：1．掌握信号源的定义、种类。2．掌握正弦信号发生器的主要技术特征：频次特征、输出特征和调制特征。过程与方法：经过察看和解说，掌握信号源的特征感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点正弦信号发生器的主要技术特征教课难点新讲课概括信号源种类：（1）按性能指标分类一般讯号发生器：用于对输出信号的频次、幅度的正确度和稳固度以及波形失真等要求不高的场合。标准信号发生器：要求输出信号的频次、幅度、调制系数等在必定范围内连续可调，而且读数正确、稳固，障蔽优秀。（2）按输出波形分类正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦发生器又包含：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。正弦信号源正弦信号发生器的主要技术特征1．频次特征1）有效频次范围定义：各项指标都能获取保证的输出信号的频次范围。在有效频次范围内，频次调理能够是连续的，也能够是失散的。当频次范围很宽时，常区分为若干频段。（2）频次正确度定义：输出频次的实质值与显示器或频次刻度盘的示值之间的相对偏差。要求：用刻度盘读数的信号发生器，其频次正确度在（1~10%）的范围内；标准信号发生器优于1；合成信号发生器优于10-6。3）频次稳固度定义：在一准时间内保持其输出信号频次不变得能力。表示：用必定的时间内的相对频次偏移。要求：比频次正确度高1～2个数目级。2．输出特征1）输出电平定义：输出信号幅度的有效值范围（有很宽的调理范围）。表示：可用绝对电平（Ｖ，mV，V）或相对电平（dB）。2）输出电平的正确度输出电平的实质值与显示器的显示值之间的相对偏差，一般在（3%~10%）范围内。3）输出阻抗输出阻抗视信号发生器的种类不一样而异。低频信号发生器：电压输出端的输出阻抗一般为600Ω），功率输出端依输出般配变压器的设计而定，往常有50150、600和5k等档。

（或、75

1k、高频信号发生器：一般仅有50或75档。3．调制特征（1）调制信号调制信号能够由内调制振荡器产生，也能够由外面输入。调制信号的频次能够是固定的，也能够是连续调理的。2）调制系数的有效范围定义：各项指标都能获取保证的调制系数的范围。调幅时：调制系数一般为（0~80）；调频时：频偏不小于75kHz。练习习题小结1．信号源的定义：是为电子丈量供给切合必定技术要求的电信号的设施，是电子丈量中最基本、使用最宽泛的电子仪器之一。2．信号源种类：（1）按性能指标分类：一般讯号发生器和标准信号发生器。（2）按输出波形分类：正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦发生器又包含：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。3．正弦信号发生器的主要技术特征包含频次特征、输出特征和调制特征。部署作业习题课题正弦信号源（二）教课目的知识与能力：掌握低频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。过程与方法：经过察看和解说，掌握低频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点低频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。教课难点低频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。新讲课低频信号发生器定义：用来产生1Hz~1MHz的低频正弦信号。用途：模拟电子线路与系统的设计、测试和维修；高频信号发生器的外调信号源。1．低频信号发生器的主要指标频次范围：1Hz~1MHz连续可调；频次稳固度：（~2）；输出电压：0~10V连续可调；输出功率：（~5）W连续可调；非线性失真：（~1）；输出阻抗一般有50、75、150、600和5k等档。2．低频信号发生器的基本构成原理构成框图以下列图所示。1）主振器（主要零件）作用：产生低频的正弦波信号，并实现频次调理功能。构成：文氏电桥振荡器，以下列图是文氏电桥振荡器的原理电路。图中R1、C1、R2、C2构成正反应网络，负温度系数热敏电阻Rt和电阻Rf构成负反应支路，两者共同构成构成文氏电桥。文氏电桥和放大器构成的反应环路称为文氏电桥振荡。一般取R1=R2=R，C1=C2=C。当知足振幅均衡条件和相位均衡条件时，振荡器的输出频次为f0

12πRC热敏电阻Rt拥有稳幅作用。电路中频次粗调（频段变换）和细调分别经过改变双连电位器和双连电容器实现。（2）电压放大器和功率放大器电压放大器作用：放大主振级产生的振荡信号，知足信号发生器对输出信号幅度的要求，并将振荡器与功率输出器隔绝，防备因输出负载变化而影响振荡频次的稳固。功率放大器作用：供给足够的输出功率。要求放大器的频次特征好，非线性失真小。（3）衰减器和般配器衰减器的作用：调理输出电压使之达到所需要的值。采纳连续衰减器和步级衰减器配合进行衰减。下列图所示电路就是一个步级衰减器电路，其衰减倍数为1（0dB）、10（20dB）、100（40dB）、1000（60dB）和10000（80dB）五种。般配器（变压器）作用：使输出端连结不一样的负载时都获取最大的输出功率。注意：在低频段（20Hz~2kHz）和高频段（2~20kHz）采纳不一样的般配变压器。4）检测电压表作用：监测振荡器输出电压的大小，监测输出功率。3．XD1型低频信号发生器XD1型低频信号发生器产生从1Hz~1MHz非线性失真很小的正弦波信号，有电压输出和功率输出两档。1）主要技术性能2）使用方法XD1型低频信号发生器面板装置如图。①频次选择依据所需频段按下“频次范围”按键，而后再用按键开关上边的“频次调理”1，2，3旋钮依据十进制进行细调。②电压输出用电缆直接从“电压输出”插口引出。经过调理输出衰减开关和输出细调旋钮，能够获取非线性失真小（＜）、信噪比较高的小电压输出（＜200V）。最大输出电压5V。将板右边“内负载”键按下，接通内负载。③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。为了获取大功率输出，应试虑阻抗般配。当负载为高阻抗，且输出频次凑近10Hz或几百千赫时，应将面板右边“内负载”键按下，接通内负载。④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。若负载阻抗小，过载指示灯会再次闪亮，此时应加大负载阻抗值（即减少负载），使灯熄灭。⑤沟通电压表该电压表可进行“内测”与“外测”。拨向“外测”时，它作为一般沟通电压表丈量外面电压；当拨向“内测”时，它作为信号发生器输出指示。练习习题小结1．低频信号发生器：用来产生1Hz~1MHz的低频正弦信号。这类信号在模拟电子线路与系统的设计、测试和维修中获取宽泛的应用，也可用作高频信号发生器的外调信号源。2．低频信号发生器的基本构成主要包含主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（功率放大器）、阻抗变换器（输出变压器）和检测电压表。部署作业习题课题正弦信号源（三）教课目的知识与能力：1．掌握高频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。2．认识XD1型低频信号发生器和XFG-7主要技术特征和使用方法过程与方法：经过察看和解说，掌握高频信号发生器主要技术指标、基本组成原理感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点高频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。教课难点高频信号发生器主要技术指标、基本构成原理。新讲课高频信号发生器用途：向各样高频电子设施和电路供给高频信号能量或高频标准信号。1．主要性能指标2．基本构成原理初期的原理框图以下列图所示。弊端：没有调频功能；调制级的输入阻抗低，易造成主振级频次不稳和产生寄生调频。现代的高频信号发生器构成框图以下列图。（1）主振级作用：产生拥有必定频次调理范围的高频正弦波信号。发生器的频次特征由主振级决定。电路构成：电感反应或变压器反应的单管振荡电路或双管推挽振荡电路（保证较高的频次稳固度）。（2）放大及调制器作用：放大主振级输出的高频信号，在输出级间起隔绝作用（所以也叫缓冲放大器）以提升振荡频次的稳固性；调幅信号的调幅器，使高频信号发生器能输出调频信号。（3）调制信号发生器内调制信号：由简单的LC振荡器或RC振荡器产生，频次一般为400Hz和1000Hz两种。外调制信号：经过面板接线柱输入。（4）输出级电路作用：放大、衰减及调制输出信号，使输出电平有足够的调理范围；滤出不需要的频次重量；保证输出端有固定的输出阻抗（50）。构成：放大器、滤波器和粗、细衰减器等。要求：输出电平既能步级衰减，又能连续调理。（5）可变电抗器可变电抗器与主振级的谐振电路耦合，使主振级产生调频信号。采纳变容二极管调频电路。3．XFG-7型高频信号发生器XFG-7（旧型号×C-2）型是一种应用比较广的高频信号发生器，一般作为接受调整与测试及高频信号源使用。主要技术指标（见书）。4．QF1050型标准信号发生器QF1050型主要技术性能（见书）。练习习题小结1．高频信号发生器：主要用来向各样高频电子设施和电路供给高频信号能量或高频标准信号，以便测试其电器性能。2．高频信号发生器构成：主振级、调制级、内调制振荡器、输出级、调制度指标、输出载波电压指示等构成。部署作业习题课题正弦信号源（四）教课目的知识与能力：1．掌握合成信号发生器定义、长处、核心、合成方法。2．掌握锁相环的构成及电路形式。过程与方法：经过察看和解说，掌握合成信号发生器感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点合成信号发生器定义、长处、核心、合成方法教课难点锁相环的构成及电路形式新讲课正弦信号源合成信号发生器定义：用频次合成器取代信号发生器的主振器。长处：有优秀的输出特征和调制特征；拥有频次合成器的高稳固度、高分辨力，同时输出信号的频次、电平、调制深度等均可程控。核心：频次合成器：把一个（或少量几个）高稳固度频次源fs经过加、减、乘、除及组合运算，产生在必定频次范围内拥有必定频次间隔的一系列失散频次。频次合成方法：直接合成法和间接合成法直接合成法：变换速度快，频谱纯度高，但需要众多的混频器、分频器和滤波器，因此显得粗笨。间接合成法（又称锁相合成法）：经过锁相环来达成频次加、减、乘、除及其组合运算，产生在必定频次范围内拥有滤波作用，其通带能够做得很窄，而且中心频次易调，又能自动追踪输入频次，有益于简化构造、降低成本，便于集成。锁相：自动实现相位同步。锁相环：能达成两个电信号相位同步的自动控制系统。基本锁相环构成：由鉴相器（PD）、低通滤波器（LPF）、压控振荡器（VCO）。以下图。鉴相器：相位比较装置，它将输入信号ui(t)和输出信号uo(t)的相位进行比较，其输出是与两信号的相位差成正比率的偏差电压u(t)。低通滤波器：滤出偏差电压u(t)中的高频重量和噪声。压控振荡器：接受滤波器输出电压uf(t)的控制，使其振荡器频次向输入信号频次凑近，直至锁定。环路锁定后，VCO的振荡频次等于输入信号频次，VCO的相位与输入信号相位同样或相差某一个常数。所以，当环路锁准时，鉴相器PD的输出电压是一个直流电压。频次合成器种类：倍频器锁相环、分频式锁相环、混频式锁相环和组合式锁相环，分别以下图。图（d）能在71~MHz的频次范围内产生300个输出频次，最小间隔为100kHz。练习习题小结1．合成信号发生器定义：用频次合成器取代信号发生器的主振器。长处：有优秀的输出特征和调制特征；拥有频次合成的高稳固度、高分辨力，同时输出信号的频次、电平、调制深度等均可程控。核心：频次合成器：把一个（或少量几个）高稳固度频次源fs经过加、减、乘、除及组合运算，产生在必定频次范围内拥有必定频次间隔的一系列失散频次。频次合成方法：直接合成法和间接合成法2．频次合成器种类：倍频器锁相环、分频式锁相环、混频式锁相环和组合式锁相环。部署作业习题课题正弦信号源（五）教课目的知识与能力：认识PQ12型频次合成器的构成原理过程与方法：经过察看和解说，认识PQ12型频次合成器的构成原理感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点PQ12型频次合成器的构成原理教课难点PQ12型频次合成器的构成原理新讲课下边介绍PQ12型频次合成器。（1）主要技术指标（见书）（2）构成原理PO12型频次合成器的构成原理以下图。由图能够看出，它是由基准频次发生器、内插振荡器（频次20~21MHz）、七级十进锁相合成单元（末一级十进合成单元少一个固定的十进分频电路）、倍频器、输出混频器、输出放大器和输出衰减器等构成。单元①：由石英晶体振荡器产生5MHz频次信号，经倍频或分频后分别输出100kHz、2MHz、15MHz、100MHz的基准频次。单元②：由六个同样的合成单元相串连，达成“×10Hz”、“×Hz”、“×1kHz”、“×10kHz”、“×100kHz”、“×1MHz”位的频次合成。每一个合成单元的构成都同样。单元③：达成“×10MHz”位的频次合成。单元④：一个10倍频锁相环。将前一单元送来的20~21MHz频次倍乘到200~210MHz。单元⑤：一个10倍频电路。将前一单元送来的频次信号倍增至~信号。

200~210MHz单元⑥：将单元①送来的

100MHz基准频次信号经过倍频器倍频后在由带通滤波器选用、、、、GHz的五个频次的信号。单元⑦：该单元内部由微波混频、宽带放大和衰减器三部分组成。来自单元⑤的~信号分别与单元⑥的、、、、GHz的信号在混频器中混频，取其差频重量，经低通滤波器输出500MHz以下的合成频率信号。此信号经宽带放大器和自动增益电路，保证获取平展的输出频次响应。衰减器可在70dB范围内改变输出电平。单元⑧：一个可连续变化的内插振荡器。既可连续改变频次，又可作扫频之用。它可在100MHz位以下随意插入。练习习题小结基本锁相环的构成：鉴相器（PD）、低通滤波器（LPF）、压控振荡器（VCO）构成。部署作业习题课题函数发生器（一）教课目的知识与能力：理解函数发生器定义，构成方案。过程与方法：经过察看和解说，理解函数发生器定义，构成方案。感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点理解函数发生器定义，构成方案。教课难点理解函数发生器定义，构成方案。新讲课函数发生器概括函数发生器：输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形的信号源。有的拥有调制功能，进行调幅、调相、脉冲调制和VCO控制。宽的频次范围（从几赫到几十兆赫）。函数发生器的构成方案产生信号的方法：（1）（施密特电路）方波三角波和正弦波。（2）正弦波方波和三角波。（3）三角波方波和正弦波。1．由方波产生三角波、正弦波的方案下列图所示为函数发生器构成方案之一。工作过程：双稳态触发器产生方波信号；用积分器将方波信号变为三角波信号；用函数变换网络（如二极管整形网络）将三角波信号变换成正弦波信号；各样信号经过各自独立的输出电路同时输出，或经过同一的输出电路，用开关变换。（1）方波—三角波变换原理函数发生器中常用的方波—三角波变换原理以下图（由积分器和比较器实现）。工作原理：u1>0u2线性降落降落到等于参照电平Er2，电压比较器使双稳态触发器翻转，u1<0，u2将线性上涨上涨到等于参照电平Er1，电压比较器1使双稳态触发器又返回本来状态，达成一个循环周期。双稳态触发器输出端：方波信号；积分器输出端：三角波信号。其振荡波形如图（b）。练习习题小结1．函数发生器：一种能够输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形的信号源。有的函数发生器还拥有调制功能，能够进行调幅、调相、脉冲调制和VCO控制。2．产生信号的方法：（1）用施密特电路产生方波，而后经变换获取三角波和正弦波。（2）先产生正弦波再获取方波和三角波。（3）先产生三角波再变换为方波和正弦波。部署作业习题课题函数发生器（二）教课目的知识与能力：掌握函数方生器构成方案，波形变换原理过程与方法：经过察看和解说，函数方生器构成方案，波形变换原理感情、态度与价值观：培育学生的谨慎的科学态度教课要点函数方生器构成方案，波形变换原理教课难点函数方生器构成方案，波形变换原理新讲课（2）三角波—正弦波变换原理实现：函数变换网络（利用分段迫近法实现波形变换）所示。

，以下列图此中（a）是输入—输出特征曲线；（b）输入信号；（c）输出信号。折线的段数越多，电路的输出波形越凑近正弦波。下列图为实质的正弦波形成网络。电路顶用二极管的通断达成转折，直流稳压电压和电阻供给适合的偏压用以控制转折点的地点。一对二极管可获取6段折线，由这类正弦波形成网络所获取的正弦信号失真小，用5对二极管时可小于1，用6对时，可小于