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。

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

（3）频率稳定度

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

常见的脉冲信号有矩形、锯齿形、阶梯形、钟形和数字编码序列等：

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器等。

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、脉冲宽度、输出幅度及极性等。

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

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）所示方波直接叠加就可得到图（c）所示的交错锯齿波，再经过全波整流，就得到了图（d）所示的锯齿波。

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。

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出相位误差，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，输出组件实现输出信号的滤波放大、电平检测等。