电子测量与仪器教案第2章.docx

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电子测量与仪器教案第2章

信号发生器

了解信号发生器的分类。

能画出低频信号发生器、高频信号发生器的组成框图，理解各组成部分的作用。

能正确使用低频信号发生器、高频信号发生器进行测量。

信号的产生

信号源概述

1.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

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。

2.信号源的组成信号发生器结构框图

信号源的分类

1.按频率范围

大致可分为六类：

超低频信号发生器

0.0001Hz〜1000Hz

低频信号发生器

1Hz〜1MHz;

视频信号发生器

20Hz〜10MHz；

高频信号发生器

200KHz〜30MHz；

甚高频信号发生器

30KHz〜300MHz；

超高频信号发生器

300MHz以上。

2.按输出波形,大致可分为：

正弦波形发生器；

脉冲信号发生器；

函数信号发生器；

噪声信号发生器。

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；

正弦信号源的性能指标

1.频率特性

（1）频率范围

（2）频率准确度

2.输出特性

（1）输出电平范围。

（2）输出电平的频响

（3）输出电平准确度

（4）输出阻抗

（5）输出信号的非线性失真系数和频谱纯度。

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。

正弦、脉冲及函数发生器

1.低频信号发生器

低频信号发生器频率范围一般为20Hz〜20KHZ，故又称音频信号发生器

2.高频信号发生器

高频信号发生器输出频率范围一般在300KHZ〜1GHz，大多数具有调幅,

调频及脉冲调制等功能

脉冲信号发生器

脉冲发生器的分类（根据用途和产生脉冲的方法）：

通用脉冲发生器、快速

（广谱）脉冲发生器、函数发生器、数字可编程脉冲发生器及特种脉冲发生

1.通用脉冲发生器

通用脉冲发生器能够满足一般测试的要求，能够调节脉冲重复频率、脉冲宽

2•快速（广谱）脉冲发生器

在时域测试中，快速脉冲信号发生器用来提供广谱的激励信号，尤其在微波

网络、宽带元器件的时域测试中，脉冲信号发生器相当于频域测试中的扫频

信号源。

快速脉冲信号的产生技术主要有：

水银开关脉冲发生器、雪崩晶体管脉冲发

生器、阶跃恢复二极管脉冲发生器以及隧道二极管脉冲发生器等。

函数信号发生器

1.多波形信号发生原理

⑴方波三角波发生器

方波、三角波发生器原理框图

f=1

■sc

2C（V1-V2）

设充放电电流为I,输出三角波的频率为fsc，则：

⑵正弦波形成电路⑶锯齿波形成电路

锯齿波可以通过方波与三角波而获得，将下图中（a）所示三角波与图（b）

卡所示方波直接叠加就可得到图所示的交错锯齿波

2.函数发生器的性能和组成

函数发生器能输出方波，三角波，锯齿波，正弦波等波形，具有较宽的频率

范围（0.1Hz〜几十MHz）及较稳定的频率。

函数发生器基本组成原理

仃号农生甜提电子邀蒐仪器中应用絶拥最广泛的仪贋之一。

右电了•枝术弱域申*无论昱研懿佳产強用或堆悠各种电子元器件、电諮部件反懿机牡富茸性能转註几有在第号发生器产圧的一定的电倍号作用时才能显廉出来。

其应用的广眨性还喪观在任何线性E9«M^的特性部可以用它HiESft的响应来表CL可以这样认恃■在电子测整技术中”阵的的移童的测用•几乎都冷佶跡信号发生器来完成“

低頤倍号发生器是信号挖生SS庞大累旅中一个非常重畫的圮披邮分,它几乎鴻透到圧左的E子F：

奥監和就说航谓•低频”，是从过去所说“音硕”的古义中顷化在来的a“音娠”一般按认为是:

嗣0电到2叶弘人耳ij以听到丝丙音预率底点朗的低频儈号发吃妙顷卒也多半益这；■频段施迟但是总対生产实賤汕科学拽存空罷不浙趾筒紂要采，任砸总号发生1S的设讹老«]也不断地向低抽僞询两端场展體仪器的類睾范血当然卫晶体骨和集成吐路出现以后，工也师M秋得了空前有力的各种技术手段去改进他丫】的仪器，便今天的低頻倍号发生蛊具有了许许多多新的功能和犒密的特性，梵频圧花低硕端已与遥低頻信号发生器帽连接，在禹SI端也深人到烏期鴉号发生益的领地中去了&令天，我訂所81的•低JS信号发生虽•一联掴从丨h•到IMH=频段，汝形規正弦被为主，或兼有方披和我他渡形的那一部分境生器。

早期出現的电揪荡器都是LC掘裔器，特斯拉（TMJ和马可尼（Marconi）那皆用火花放电的方注激匱出LC索览的掘藩来。

电十件出现隔何樹斯特朗（Annirroug）用它来补充LC冊胳申的损耗・才翳成了真正的电子LCOSo为了殆到音频电信号.当时只隐靠加大电感覺和电容虽,徑屋大錢盛的电爲的休积和重绥都很呗并11铁芯的非規性也会引总严倉的央真。

契了孔年代，农期了由RC柯戒的电子掖荡薜，从此任锁飯荡塘城就几孚誑被RC振蒜宙折占辄，当然在音频领域*主夏用做扫频的信号源也便用述由两个LC撮薪器和一个混频器构辰的抬频攘荡屈&后来以RC电躍为基础发展起来的也数发生辭憧低频倍号稳的园地更加黑茂To函数发生器的基本枪黑产生于5Q甲代初，时1M2年羔園起夫務克公司（Wavnck）才将它作处低離佶号戏的商品正氏摧出。

在今天，由于它的功能的多挣化和強率调节方式的航灌们使它在许多应用中巳桥占了传缆桥式或辽滂式RC振耦的市场。

但传烧RC报荡谿也目它不可取代的某些优点，如较低的失真系数和辎度能令天丧忤多离档的氐頻值号源,正是这种侵抚RC匸也迄生码的改迸型講回賂的LC振雷需从低頻领域退出以后，在60堆代初，酋苕预卒合成技术从通信覆域祓引进auatt计中来*IX电憨又以撅串合战器的憨式进人了低麵倍号发生器的行列◎頻事合成器的突出优点是它E极好的顿曰隱二T和引昭猜创度価且其S#率様蛊也可以从超低®-®U伸到圧颉和超离频Qffiftffl®?

方面的这种特长便它弥补了其它各种圧频倍号線碩嶽精度不高的StAu

”世纪80年讥，篇频信号祿又有了舸询发舉。

传疣RC报鶴器、匣取发生鑑、频単舍盗濡竽除了日身的不罷兗耨以外，它1H在技术上又址生了和合和梅互髒遴。

例如扯報率含成技术1传境RC融雷審综合起赛，出珂了既杖低夫曳*高理槁的特區，辽时还得离十分好的硕耶精度的AC校邂SU把S0峯合战技未号鶴救发生器粽合起来，也出规了瞬材函敷发生器的多功雷.多逼彩■又有高的剧率常确度的含成曲社发生器。

把權机技术引人霭频信号漂鞋h又出现了枉童妓彫宣生器，它既擂产生一殼磨救雯生JS廉常有的各种波瑕・又龍产生能榄粗善种亲如生物的.生廉的、振动的、擢炸的需你所患要尉任戳波形・这为压烦仿号境生器左电的以掘菲电的领域中的应用*开辟了一个新応临fit机的应用，还慎仪器同椅上的各种机就开关可臥去掉*便擦作变鬻更简轧而JL可以僮低频塔号掷进入整令自动测试系船従计尊机的控制下•实现挣种赴的和耶电的参飲的自自測斎口

按氐趣及用途不同，可齋爺频信号发生器分或讯大娄*但从近年技太的发展看，不同廃湼的仪羽之间窘阴显的栢互穆透、扫互交叉的迪勢，以来冯技术上的互补■餐性能更加完弄，因此这种分英只昱大致的■供读者蛊爭■

CO逼冃RC乘蕩器一文氏桥振紹器，相務闢络撮翡卓，双T桥厳荡器■观积分条藩器*全通腿给报蒜缶等。

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C）城率舍战圈一通用猱半合成畚，频舉合成函St发生8L双相双音駅卑合成署尊。

（0拍频鹽鶴器

（5＞特种僧号笈生署一双相借号发生2h交襪电压校准猱•交施电械楼権畜•三相工巅懺宦匝源*甲相工竝這迸更医电着源等。

产品名称

合成信号发生器

—

功能

对一个或少数几个频率进行加、减、乘、除基本算术运算为特征，把信号发生器的频率稳定度和准确度提高到了晶体振荡器的水平，而且可以在很宽频度范围内进行精细调节。

用途

用于研制、生产、使用或维修各种电子元器件、电路部件和整机设备中，模拟产生测试用信号的源。

工作原理

主振电路及驱动电路是信号发生器的核心，用以产生必要的频率覆盖。

主振电路可选用连续调谐的宽带微波振荡器，主振驱动电路针对微波振荡器的特性进行驱动，使其工作于理想状态。

频率合成器的作用是通过补偿修正主振驱动控制信号，实时修正振荡器的输岀相位误差，使其具备时基的相对准确度和长期稳定度。

调制组件实现电平控制，输岀组件实现输岀信号的滤波放大、电平检测等。