電子測量信號發(fā)生器ppt課件

1、第三章 信號發(fā)生器第一節(jié) 信號發(fā)生器概述l 在研制、消費(fèi)、適用、測試和維修各種電子元器件、部件以及整機(jī)設(shè)備時(shí)，都需求有信號源。由它消費(fèi)不同頻率、不同波形的電壓、電流信號并加到被測器件、設(shè)備上，用其他丈量儀器察看、丈量被測者的輸出呼應(yīng)，以分析確定他們的性能參數(shù)測試信號發(fā)生器輸入鼓勵被測設(shè)備輸出呼應(yīng)測試儀器l 這種提供色是用的電信號的安裝，統(tǒng)成為信號發(fā)生器，用在電子丈量領(lǐng)域也成為測試信號發(fā)生器。和示波器、電壓表、頻率計(jì)等儀器一樣信號發(fā)生器是電子丈量領(lǐng)域中最根本、運(yùn)用最廣泛的一類電子儀器。除了電子技術(shù)尤其是電子丈量，信號發(fā)生器在其他領(lǐng)域也有廣泛運(yùn)用。二、信號發(fā)生器的分類一、信號發(fā)生器的用途l 信號發(fā)

2、生器運(yùn)用廣泛，種類型號繁多，性能各異，分類的方法也不盡一致。l 1.按頻率范圍分類l 安裝輸出信號的頻率范圍，有： 名稱 頻率范圍 主要應(yīng)用領(lǐng)域超低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器視頻信號發(fā)生器高頻信號發(fā)生器甚高頻信號發(fā)生器超高頻信號發(fā)生器30KHz以下30kHz300kHz300kHz6MHz6MHz30MHz30MHz300MHz300MHz3000MHz電聲學(xué)、聲納電報(bào)通訊無線電廣播廣播、電報(bào)電視、調(diào)頻、導(dǎo)航雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象l2.按輸出波形分類l 根據(jù)運(yùn)用要求，信號發(fā)生器可以輸出不同波形的信號。以下是集中典型波形：tottoob矩形波a正弦波c鋸齒波t(d) 階梯波te鐘形脈沖oot(f) 數(shù)

3、字編碼脈沖串ol信號發(fā)生器可分為正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器。非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。l3.按信號發(fā)生器的性能分類l 按信號發(fā)生器的新能目的，可分為普通訊號發(fā)生器和規(guī)范信號發(fā)生器。前者指對其輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)延續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號發(fā)生器l3. 其他分類方式l 按照運(yùn)用范圍，可分為通用和公用信號發(fā)生器例如電聲行業(yè)中運(yùn)用的立體聲和調(diào)頻立體聲信號發(fā)生器為公用信號發(fā)生器；l 按照調(diào)理方式可分為普聽信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器和程控信號發(fā)生器；l

4、 按照頻率產(chǎn)生方法又可分為寫真信號發(fā)生器、鎖置信號發(fā)生器及合成信號發(fā)生器。三 信號發(fā)生器的根本構(gòu)成 振蕩器：是信號發(fā)生器的中心部分，由它產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號。產(chǎn)生不同頻率、不同波形的振蕩器原理、構(gòu)造差別很大。 輸出級：其根本功能是調(diào)理輸出信號的電平和輸出阻抗，可以是衰減器、匹配變壓器和射極跟隨器等。振蕩器變換器輸出級調(diào)制器電源指示器圖3.1-3信號發(fā)生器原理框圖變換器：可以是電壓放大器、功率放大器、調(diào)制器或整形器。普通情況下振蕩器輸出的信號都較微弱，需在該部分加以放大。還有像調(diào)幅、調(diào)頻等信號，也需求在這部分有調(diào)制信號對載頻加以調(diào)制。而像函數(shù)發(fā)生器。振蕩器輸出的是三角波，需求在這里由整形

5、電路整構(gòu)成方波或正弦波。指示器：用來監(jiān)視輸出信號，可以是電子電壓表、功率計(jì)、頻率計(jì)好人調(diào)制度表等，有些脈沖信號發(fā)生器還附帶有簡易示波器。電源：提供信號發(fā)生器各個(gè)部分的任務(wù)電源電壓。第二節(jié) 正弦信號發(fā)生器的性能目的l一、頻率范圍l 指信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號頻率范圍，該范圍內(nèi)即可延續(xù)又可由假設(shè)干頻率段或一些列離散頻率覆蓋，在此范圍內(nèi)應(yīng)滿足全部誤差要求。例如國產(chǎn)XD1型信號發(fā)生器，輸出信號頻率范圍為1Hz1MHz，分六檔即六個(gè)頻段 為了保證有效頻率范圍延續(xù)兩相鄰頻段間有相互銜接的公共部分即頻段重疊。又如HP公司HP-8600C型頻率合成器產(chǎn)生的正弦信號的頻率范圍為10KHz2600MHz，可提供間隔

6、為1Hz總共近26億個(gè)分立頻率。l l二、頻率準(zhǔn)確度l頻率準(zhǔn)確度是指信號發(fā)生器度盤或數(shù)字顯示數(shù)值與實(shí)踐輸出信號頻率間的偏向，通常用相對誤差表示：l 式中 為度盤或數(shù)字顯示數(shù)值，也稱欲調(diào)值l 是輸出正弦信號頻率的實(shí)踐值。頻率準(zhǔn)確度實(shí)踐上是輸出信號頻率的任務(wù)誤差。用讀盤讀數(shù)的信號發(fā)生器頻率準(zhǔn)確度約為 。例如協(xié)調(diào)式XFC-6型規(guī)范他信號發(fā)生器。其頻率準(zhǔn)確度優(yōu)于 ，而一些采用頻率合成技術(shù)帶有數(shù)字顯示的信號發(fā)生器其輸出頻率具有基準(zhǔn)頻率晶振的準(zhǔn)確度，假設(shè)機(jī)內(nèi)采用高穩(wěn)定度晶體振蕩器，輸出頻率的準(zhǔn)確度可到達(dá) 。f000010100ffff1%5 .0%1 . 01010108l三、頻率穩(wěn)定度l 頻率穩(wěn)定度目的

7、要求與頻率準(zhǔn)確度相關(guān)。頻率穩(wěn)定度是指其他外界條件恒定不變的情況下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于干涉調(diào)值變化的大小。按照國家規(guī)范，頻率穩(wěn)定度又分為頻率短期穩(wěn)定度和頻率長期穩(wěn)定度。頻率短期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，信號頻率在恣意15min內(nèi)鎖發(fā)生的最大變化，表示為： l l l 式中 為預(yù)調(diào)頻率， 、 分別為15min信號頻率的最大值和最小值。頻率長期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，信號頻率在恣意3h內(nèi)多發(fā)生的最大變化，表示為：%100 0minmaxffff0fmaxfmin 式中x、y是由廠家確定的性能目的值。也可以用上式表示頻率長期穩(wěn)定度。需求指出，許

8、多廠商的產(chǎn)品技術(shù)闡明書中，并未按上述方式給出頻率穩(wěn)定度目的四、由溫度、電源、負(fù)載變化而引起的頻率變動量 在第一章第四節(jié)中曾提到丈量儀器的穩(wěn)定目的，其一為穩(wěn)定度，其二為影響量。前述規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)的頻率漂移即穩(wěn)定度，而由溫度、電源、負(fù)載變化等外界要素呵斥的頻率漂移或變動即為影響量。yHz106x預(yù)調(diào)頻率的l1溫度引起的變動量l 環(huán)境溫度每變化 所產(chǎn)生的相對頻率變化，表示為：預(yù)調(diào)頻率的 ，即：l式中t為溫度變化值， 為預(yù)調(diào)值， 為溫度改動后的頻率值。l 2電源引起的頻率變動量l供電電源變化 所產(chǎn)生的相對頻率變化，示為l即C10Cx/1060f0f1%10106xCfff/10t10)(6060101

9、010)(60601fff3負(fù)載變化引起的頻率變動量 負(fù)載電阻從開路變化到額定值時(shí)引起的相對頻率變化，表示為 ，即： 式中 為空載時(shí)的輸出頻率， 為額定負(fù)載是的輸出頻率。 上述溫度、電源、負(fù)載變動引起的頻率變動量，有些廠商的產(chǎn)品技術(shù)闡明書中也叫做穩(wěn)定度，而且大多只對精細(xì)信號發(fā)生器才給出。106x1010)(61612ffff1f2五、非線性失真系數(shù)失真度 正弦信號發(fā)生器的輸出在理想情況下應(yīng)為單一頻率的正弦波，但對于信號發(fā)生器內(nèi)部放大器的元器件的非線性，會使輸出信號產(chǎn)生非線性失真，除了所需求的正弦波頻率外，還有其他諧波分量。人們通常用信號頻譜純度來闡明輸出信號波形接近正弦波的程度，并用非線性是真

10、系數(shù)y表示：式中 為輸出信號基波有效值， 、 、 為各次諧波有效值。由于 、 、 等較 小的多，為了丈量上的方便，也用下面公式定義y：U2%100122332UUUUnyU1U2U3UnU3UnU2U1普通低頻正弦信號發(fā)生器的失真度為0.1%1%，高檔正弦信號發(fā)生器失真度可低于0.005%。六、輸出阻抗作為信號源，輸出阻抗的概念在“電路或“電子電路課程中都有闡明。信號發(fā)生器的輸出阻抗使其類型不同而異。低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗普通為600或1k，功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計(jì)而定，通常有50、75、150、600和5k等檔。高頻信號發(fā)生器普通僅有50或75檔。當(dāng)運(yùn)用高頻信號發(fā)生器時(shí)，

11、要特別留意阻抗的匹配。%1002223122332UUUUUUnnyl七、輸出電平l 輸出電平指的是輸出信號幅度的有效范圍，即由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的信號發(fā)生器的最大輸出電壓和最大輸出功率及其衰減范圍內(nèi)所得到輸出幅度的有效范圍。輸出幅度可用電壓V、mV、V或分貝表示。例如XD-1低頻信號發(fā)生器的最大電壓輸出為1Hz1MHz，5V，最大功率輸出為10Hz700KHz50、75、150、600，4W。l 在圖3.1-3信號發(fā)生器框圖的輸入級中普通都包括其目的是獲得從微伏級V到毫伏級mV的小信號電壓。例如XD-1低頻信號發(fā)生器的最大信號電壓為5V，經(jīng)過080dB的步進(jìn)衰減輸出，可獲得500V的小信號電壓。在

12、信號發(fā)生器的新能目的中，l就包括“衰減特性這一目的，主要指衰減范圍和衰減誤差。l 和頻率穩(wěn)定度目的類似，還有輸出信號幅度穩(wěn)定度及平坦度目的。幅度穩(wěn)定度是指信號發(fā)生器經(jīng)規(guī)定時(shí)間預(yù)熱后，在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)輸出信號幅度對預(yù)調(diào)幅度值的先對變化量l 例如HG1010信號發(fā)生器穩(wěn)定度為0.01%/h。平坦度分別指溫度、電源、頻率等引起的輸出幅度變動量。運(yùn)用者通常主要關(guān)懷幅度隨頻率變化的情況，想靜態(tài)“點(diǎn)頻法丈量興隆器的幅頻特性時(shí)就如此?，F(xiàn)代信號發(fā)生器普通都有自動電平控制電路ALC，可以是平坦度堅(jiān)持在1dB以內(nèi)，即幅度動搖控制在10%以內(nèi)，例如XD8B超低頻信號發(fā)生器的幅頻特性為3%。 八、調(diào)制特性 高頻信號發(fā)

13、生器在輸出正弦波的同時(shí)，普通還能輸出一種或一種以上的已被調(diào)制的信號，多數(shù)情況下都是調(diào)幅信號和調(diào)頻信號，有些還帶有調(diào)相和脈沖調(diào)制等功能。當(dāng)調(diào)制信號有信號發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)，稱為內(nèi)調(diào)制，當(dāng)調(diào)制信號由外部加到信號發(fā)生器進(jìn)展調(diào)制時(shí)，稱為外調(diào)制，這類帶有輸出已調(diào)波功能的信號發(fā)生器，是測試無線電收發(fā)設(shè)備等場所不可短少的儀器。 本節(jié)開場時(shí)曾經(jīng)指出，評價(jià)信號發(fā)生器的性能目的不止上述各項(xiàng)，這里僅就最常見的重要工程作了概括引見。由于運(yùn)用目的、制造工藝、任務(wù)機(jī)理等諸方面要素。各類信號發(fā)生器的性能目的相差是很懸殊的，因此價(jià)錢相差也就越大。所以在選用信號發(fā)生器時(shí)，必需思索合理性和經(jīng)濟(jì)性。 第三節(jié)、低頻信號發(fā)生器l 低頻信

14、號發(fā)生器是信號發(fā)生器大家族中一個(gè)非常重要的組成部分，在模擬電子線路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測試和維修中獲得廣泛運(yùn)用，其中最明顯的一個(gè)例子是收音機(jī)、電視機(jī)、有線廣播和心想設(shè)備中的音頻放大器?，F(xiàn)實(shí)上，“低頻就是從“音頻20Hz20KHz的含義演化而來，由于其他電路測試的需求，頻率向下向上分別延伸至超低頻和高頻段。如今普通“低頻信號發(fā)生器是指1Hz1MHz頻段，輸出波形以正弦波為主，或兼有方涉及其他方式的發(fā)生器。l一低頻信號發(fā)生器l 1.低頻信號發(fā)生器主要性能目的l 通用信號發(fā)生器的主要性能目的：l 頻率范圍為1Hz1MHz延續(xù)可調(diào)；l 頻率穩(wěn)定度0.10.4%h；l 頻率準(zhǔn)確度12%；l 輸出電壓010Vl

15、 輸出功率0.55W延續(xù)可調(diào)；l 非線性失真0.11%l 輸出阻抗可為50、 75、 150、 600、 5k。l l2. 低頻信號發(fā)生器組成框圖l 通用低頻信號發(fā)生器的組成框圖如以下圖所示。圖a僅包括電壓輸出，負(fù)載才干弱。圖b除包括電壓輸出外，另有功率輸出才干。主振器電壓放大器 輸 出 衰減器穩(wěn)壓電源電壓表a電壓放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓輸出功率輸出主振器穩(wěn)壓電源指示電壓123s b電壓輸入 圖 3.3-1 低頻信號發(fā)生器框圖l3.通用通用RC振蕩器振蕩器l 低頻信號發(fā)生器中產(chǎn)生的震蕩信號圖低頻信號發(fā)生器中產(chǎn)生的震蕩信號圖3.3-1中中主振器的方法有多種。在通用信號發(fā)生器中，主

16、振主振器的方法有多種。在通用信號發(fā)生器中，主振器通常運(yùn)用器通常運(yùn)用RC震蕩其，而其中運(yùn)用最多的當(dāng)屬文氏橋震蕩其，而其中運(yùn)用最多的當(dāng)屬文氏橋振蕩器。振蕩器。l 圖3.3-2給出了文氏橋式網(wǎng)絡(luò)及其傳輸函數(shù)的幅頻相頻特性。我們簡要分析其任務(wù)原理。在圖a中 是網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓， 是輸出電壓， 為R、C串聯(lián)阻抗， 為R、C并聯(lián)阻抗，那么網(wǎng)絡(luò)輸出函數(shù)式中UiU0Z1Z2)1(31)(2111CRCRjjNZZZUUo)(31)(310000ffffjjRCRCf21,100 l由3.3-1得到傳輸函數(shù)的幅頻特性 和相頻特性 l 分別為：l 和 分別示于圖3.3-2中b、c可以看出:l 當(dāng) 或 時(shí)，輸出信號與

17、輸入信號一樣，且此時(shí)傳輸函數(shù)模最大 )(N)(222001)()(3jNN3/)(00arctg)(N)(RC/10RCff2/10) 3/1)()(max0NNl假設(shè)輸出信號 后續(xù)接放大倍數(shù) 的同相放大器普通由兩級反向放大器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)，那么就可以維持 或者 的正弦振蕩，而由于RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，其他頻率的信號將被抑制。l 但是，放大倍數(shù) 的放大器是不穩(wěn)定的，同時(shí)由于文氏橋電路的選頻特性很差，放大器增益不穩(wěn)，不但會引起振蕩振幅變化，還會呵斥輸出波形失真。因此，總是運(yùn)用高增益的二級放大器加上負(fù)反響，使得在維持振蕩期間總電壓增益為3，這樣就構(gòu)成了圖3.3-3所示的文氏橋振蕩電路。圖中負(fù)溫度系數(shù)熱敏電

18、阻 和電阻 就構(gòu)成了電壓負(fù)反響電路。熱敏電阻 的阻值隨環(huán)境溫度升高或流過的電流添加而減小，當(dāng)由于各種緣由引起輸出電壓增大時(shí)，由于該電壓也直接接在 、 串聯(lián)電流，流過 的電流也隨之添加而導(dǎo)致 阻值l U03)(/10NKV0RCff2/103KVRtRfRtRfRtRtRt 降低，負(fù)反響加大，放大器總增益降低，使輸出電壓減小，到達(dá)穩(wěn)定輸出信號振幅的目的，而在振蕩器起振階段由于 溫度低，阻值大，負(fù)反響小，放大器實(shí)踐總增益大于3，振蕩器容易起陣Rtl 由式3.3-2可知，改動電阻R和電容C數(shù)值可調(diào)理振蕩頻率?？梢赃\(yùn)用同軸電阻器改動電阻R進(jìn)展粗調(diào)，使得換擋時(shí)頻率變化10倍，而用改動雙聯(lián)通州電容C的方法

19、在一個(gè)波段內(nèi)進(jìn)展頻率細(xì)調(diào)。圖3.3-4是XD-2型低頻信號發(fā)生器中的RC振蕩器部分電路。l 在上邊的分析中，沒有思索放大器的輸入電阻 和輸出電阻 的影響， 和 對RC網(wǎng)絡(luò)的影響如圖3.3-5所示，由圖不難看出，應(yīng)使 盡能夠大而 盡能夠小。為此實(shí)踐振蕩電路中放大器輸入級經(jīng)常采用場效應(yīng)管，以提高輸入阻抗 ，輸出時(shí)加接射極跟隨器，以降低輸出阻抗 。l 假設(shè)僅提供電壓輸出，那么RC振蕩器后加接電壓放大器即可，如圖3.3-3中 。假設(shè)要求功率，l如圖3.3-1b所示RiR0RiR0RiR0RiR0A2l4、XD-1型低頻信號發(fā)生器型低頻信號發(fā)生器 l 由于低頻信號發(fā)生器運(yùn)用非常廣泛和頻繁，我們以由于低頻

20、信號發(fā)生器運(yùn)用非常廣泛和頻繁，我們以XD-1型低頻信號發(fā)生器為例，引見其主要技術(shù)目的和型低頻信號發(fā)生器為例，引見其主要技術(shù)目的和簡要運(yùn)用方法。簡要運(yùn)用方法。l 1主要技術(shù)目的主要技術(shù)目的l頻率范圍：頻率范圍：1Hz1MHz，分成，分成1Hz100Hz1KHz10KHz100KHz1MHz六個(gè)頻段六個(gè)頻段六檔六檔l頻率漂移：預(yù)熱頻率漂移：預(yù)熱30min后，第一小時(shí)內(nèi)，后，第一小時(shí)內(nèi)，檔，檔，0.4%；檔，檔，0.2%；檔，檔，0.1%，其后，其后7小時(shí)內(nèi)，小時(shí)內(nèi)， 檔，檔，0.8%；檔，檔，0.4%；檔，檔，0.2%。l頻率特性輸出信號幅頻特性：電壓輸出頻率特性輸出信號幅頻特性：電壓輸出5V；最

21、大功率輸出，10Hz700KHz50、75、150、600，10Hz200KHz5k，4w。非線性失真：電壓輸出，20Hz20KHz，0.1%;功率輸出，20Hz20KHz，0.5%。衰減器：電壓輸出， 1Hz1MHz衰減80dB0.15dB;功率輸出， 10Hz100KHz衰減80dB3dB， 100KHz700KHz衰減80dB3.5dB交流電壓表：5V、15V、50V、150V四檔5%電壓表輸入阻抗、電容：100k，50pF。電源：220V10%，50Hz，50VA。l2運(yùn)用l參考圖3.3-7所示XD-1低頻信號發(fā)生器框圖l頻率選擇：根據(jù)所需頻段按下“頻率范圍按鈕，然后再用按鍵開關(guān)上面的

22、“頻率調(diào)理1、2、3旋鈕按照十進(jìn)制原那么進(jìn)展細(xì)調(diào)。內(nèi)側(cè)外側(cè)交流電壓表文氏橋RC振蕩器衰減器功率放大器衰減器輸出匹配變壓器直流穩(wěn)壓電源維護(hù)功能電路電壓輸出功率輸出電壓輸出：用電纜直接從“電壓輸出插口引出。經(jīng)過調(diào)理輸出衰減旋鈕和輸出細(xì)調(diào)旋鈕，可以得到較好的非線性實(shí)戰(zhàn)0.1%、較小的電壓輸出200V和小點(diǎn)呀下較高的信噪比。最大電壓輸出5V，輸出阻抗隨輸出衰減的分貝數(shù)而變化。為了保證衰減的準(zhǔn)確性及輸出波形不變壞，電壓輸出端鈕上的負(fù)載應(yīng)大于5K。 功率輸出：降功率開關(guān)按下，用電纜直接從功率輸出插口引出。為了獲得大功率輸出，應(yīng)思索阻抗匹配，適中選擇輸出阻抗。當(dāng)負(fù)載為高阻抗，且輸出頻率接近低高兩端，即接近1

23、0Hz或幾百KHz時(shí)，為保證有足夠的功率輸出，應(yīng)將面板右側(cè)“內(nèi)負(fù)載鍵按下，接通內(nèi)負(fù)載。過載維護(hù)；剛開機(jī)時(shí)，過載維護(hù)指示燈亮，約56s后熄滅，表示進(jìn)入任務(wù)形狀。假設(shè)負(fù)載阻抗過小，過載指示燈會再次閃亮，表示曾經(jīng)過載，機(jī)內(nèi)過載維護(hù)電路動作，此時(shí)應(yīng)加大負(fù)載阻抗值即減輕負(fù)載，使燈熄滅。l交流電壓表：該電壓表可做“內(nèi)側(cè)與外側(cè)。丈量開關(guān)撥向“外側(cè)時(shí)，它作為普通交流電壓表丈量外部電壓大小，當(dāng)開關(guān)撥向“內(nèi)側(cè)時(shí)，它作為信號發(fā)生器輸出指示，由于它位于輸出衰減器之前，因此實(shí)踐輸出電壓應(yīng)根據(jù)電壓表指示值與輸出衰減分貝數(shù)按表3.3-1計(jì)算 衰減dB值電壓衰減倍數(shù) 衰減dB值電壓衰減倍數(shù)103.16601000201070

24、31603031.6801000040100903160050316表 3.3-1l二、超低頻信號發(fā)生器二、超低頻信號發(fā)生器l 超低頻信號發(fā)生器實(shí)踐上仍屬于低頻信號超低頻信號發(fā)生器實(shí)踐上仍屬于低頻信號發(fā)生器，只是輸出此他好頻率低端較普通低頻信發(fā)生器，只是輸出此他好頻率低端較普通低頻信號發(fā)生器更低一些，通常將能產(chǎn)生號發(fā)生器更低一些，通常將能產(chǎn)生1Hz以下頻率以下頻率的信號源稱為超低頻信號發(fā)生器，目前超低頻信的信號源稱為超低頻信號發(fā)生器，目前超低頻信號發(fā)生器的頻率低端可低于號發(fā)生器的頻率低端可低于 l 。l 這類信號發(fā)生器主要用于自動控制系統(tǒng)的這類信號發(fā)生器主要用于自動控制系統(tǒng)的測試，在電子丈量儀

25、器的門類劃分中，并不把超測試，在電子丈量儀器的門類劃分中，并不把超低頻信號發(fā)生器單列一類，我們僅出于從產(chǎn)生低低頻信號發(fā)生器單列一類，我們僅出于從產(chǎn)生低頻振蕩的方法不同思索，將其單獨(dú)列出加以表達(dá)，頻振蕩的方法不同思索，將其單獨(dú)列出加以表達(dá)，其實(shí)這些產(chǎn)生低頻振蕩的方法，有時(shí)也用在普通其實(shí)這些產(chǎn)生低頻振蕩的方法，有時(shí)也用在普通低頻信號發(fā)生器中。除了輸出信號頻率范圍往低低頻信號發(fā)生器中。除了輸出信號頻率范圍往低端延伸外，超低頻信號發(fā)生器和普通低頻信號發(fā)端延伸外，超低頻信號發(fā)生器和普通低頻信號發(fā)生器技術(shù)目的根本一樣。下面我們主要引見產(chǎn)生生器技術(shù)目的根本一樣。下面我們主要引見產(chǎn)生低頻振蕩的幾種常用方法低頻

26、振蕩的幾種常用方法Hz108l1、用積分器構(gòu)成的超低頻信號發(fā)生器、用積分器構(gòu)成的超低頻信號發(fā)生器l1運(yùn)算放大器及其理想化模型運(yùn)算放大器及其理想化模型l 圖圖3.3-8a中虛框內(nèi)表示運(yùn)算放大器，中虛框內(nèi)表示運(yùn)算放大器，b中虛框內(nèi)部分為其等效電路，其中中虛框內(nèi)部分為其等效電路，其中 為運(yùn)算放大器為運(yùn)算放大器以后簡稱運(yùn)放輸入電阻，以后簡稱運(yùn)放輸入電阻，A為運(yùn)放開環(huán)放大系數(shù)，為運(yùn)放開環(huán)放大系數(shù)，圖中圖中 、 為構(gòu)成為構(gòu)成l 實(shí)踐放大器的反響電阻。由于電子技術(shù)的開展，如今實(shí)踐放大器的反響電阻。由于電子技術(shù)的開展，如今運(yùn)放的性能可以到達(dá)很高，比如輸入電阻運(yùn)放的性能可以到達(dá)很高，比如輸入電阻 和開環(huán)放和開環(huán)

27、放大倍數(shù)大倍數(shù)A可分別到達(dá)可分別到達(dá) 及及 甚至更高。輸出電甚至更高。輸出電壓收到偏置直流電壓限制，普通在壓收到偏置直流電壓限制，普通在-15V+15V范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，當(dāng)運(yùn)放任務(wù)在線性區(qū)時(shí)，當(dāng)運(yùn)放任務(wù)在線性區(qū)時(shí)， ，由此可推算出，由此可推算出 在在幾個(gè)微伏帶幾十微伏之間，相比輸入電壓幾個(gè)微伏帶幾十微伏之間，相比輸入電壓 幾十毫幾十毫伏伏幾伏小到可以忽略，在由于幾伏小到可以忽略，在由于Ri 很大，因此流入運(yùn)很大，因此流入運(yùn)放放RiR1R2101086101085uuiA2uiu1Ri 的電流i更是小于 以下。為了便于分析，無妨就近似以為： ， 輸入電阻、開開環(huán)放大系數(shù)分別近似以為 這樣就得到圖3

28、.3-8中c的理想化運(yùn)放模型。A1080ui0iARi,l如今運(yùn)用理想化運(yùn)放模型分析圖3.3-9中三個(gè)電路的功能。圖a中 (虛開路)， ， 虛短路，所以l因此圖a所示電路具有比例乘法、除法功能。在圖b中 虛開路，而 ， l 虛短路所以l 假設(shè)取 ，由上式成為 l 由式3.3-8、3.3-9可見圖b電路具有加法或比例與加法功能。在圖c中，同樣思索虛開路、虛短路的理想化條件，可以得到ii21iRu111iRu222RRiRiRuu12112212iii12112iRu111111iRu121212iRu222RURURu1212111122RRR12112UUU12112 l由式3.3-10，可以

29、看到c圖電路具有積分功能，積分是常數(shù)由R、C決議，假設(shè)在積分區(qū)間 為常數(shù)U，那么輸出電壓 為l 由上面的分析可以得出結(jié)論，由于運(yùn)放反響通路的構(gòu)成不同，它可以具有乘、除、加、減、積分、微分等運(yùn)算功能，運(yùn)算放大器就因此而得名。l2用運(yùn)放構(gòu)成的超低頻信號發(fā)生器l 仍思索圖3.3-9c積分電路和式3.3-10，當(dāng)輸入 為角頻率 的正弦函數(shù)時(shí)， 也為同頻率正弦函數(shù)，用向量表示有l(wèi) 或者ii21iRu11dttRCdttCdttCuiiu1122111u2 tu1 tu2UUjRC121RCjUUK112 tu1URCtu23.3-123.3-113.3-10l即積分器產(chǎn)生 相移，增益為 。假設(shè)用兩級積分

30、器并聯(lián)在反響環(huán)路中加接一個(gè)反相器 ，如圖3.3-10a那么環(huán)閉增益l或者當(dāng)l時(shí)，環(huán)閉增益 ，這正好是維持振蕩的相位和振幅條件，也就是說圖3.3-10a電路可產(chǎn)生頻率為式3.3-14所表示的正弦振蕩。在實(shí)踐振蕩器中，為了調(diào)理方便，構(gòu)造簡單，普通取 ， ，并在兩級積分器前各加一個(gè)由同軸電位器構(gòu)成的分壓電路，分壓比均為如圖3.3-10b所示不難得出其振蕩頻率為2/RC/11KCCRRK212121CCRR212101CCRRff21210211KRRR21CCC21RCRCf2,00 3.3-153.3-143.3-13l實(shí)踐振蕩器中，用改動R、C的方法改動頻段，改動進(jìn)展頻率細(xì)調(diào)。圖3.3-9 運(yùn)算

31、放大器的運(yùn)算功能l2、函數(shù)信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器l在低頻或超低頻信號發(fā)生器的家族中，還有一種被在低頻或超低頻信號發(fā)生器的家族中，還有一種被稱為函數(shù)信號發(fā)生器，簡稱函數(shù)發(fā)生器，它在輸出正弦稱為函數(shù)信號發(fā)生器，簡稱函數(shù)發(fā)生器，它在輸出正弦波的同時(shí)，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波的同時(shí)，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波形，以滿足不同的測試需求。函數(shù)發(fā)生器的根本任務(wù)波形，以滿足不同的測試需求。函數(shù)發(fā)生器的根本任務(wù)原理是現(xiàn)有積分電路和觸發(fā)電路產(chǎn)生三角波和方波，然原理是現(xiàn)有積分電路和觸發(fā)電路產(chǎn)生三角波和方波，然后經(jīng)過函數(shù)轉(zhuǎn)換器例如二極管整形網(wǎng)絡(luò)將三角波整后經(jīng)過函數(shù)轉(zhuǎn)換器例如二極管整形

32、網(wǎng)絡(luò)將三角波整構(gòu)成方波。圖構(gòu)成方波。圖3.3-11是函數(shù)發(fā)生器的原理圖，圖中由雙是函數(shù)發(fā)生器的原理圖，圖中由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，比較器穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，比較器、和積分器構(gòu)成方涉及三角波和積分器構(gòu)成方涉及三角波振蕩電路，然后由二極管整形網(wǎng)絡(luò)將三角波整構(gòu)成正弦振蕩電路，然后由二極管整形網(wǎng)絡(luò)將三角波整構(gòu)成正弦波。其簡要任務(wù)原理如下：波。其簡要任務(wù)原理如下：l設(shè)開場任務(wù)時(shí)，雙穩(wěn) 輸出端電壓為-E，經(jīng)過電位器P分壓，設(shè)分壓系數(shù) ，根據(jù)式3.3-11，積分器輸出端D點(diǎn)電位隨時(shí)間t正比上升l當(dāng)經(jīng)過時(shí)間 ， 上升到 時(shí)，比較器輸出觸發(fā)脈沖使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)， 端輸出電壓為E并輸入給積分器，那么積分器輸出端D點(diǎn)電位為l再經(jīng)過

33、時(shí)間 ， 下降到 時(shí)，比較器輸出觸發(fā)脈沖使雙穩(wěn)態(tài)電路再次翻轉(zhuǎn)， 端重新輸出-E，如此周而復(fù)始，在 端產(chǎn)生周期性方波，在積分器輸出端產(chǎn)生三角波。假設(shè)比較器QT1uDUmQRRR212tRCEuD tRCEuD3.3-163.3-17T2uDUmQQ Ql、正負(fù)比較電平完全一樣，那么得到的將是完全對稱的方波和三角波。假設(shè)改動積分器正向、反向積分時(shí)間常數(shù)，比如用二極管替代電阻R，由式3.3-16、3.3-17可以看到， 到達(dá)+ 和- 各自所需時(shí)間 將不等于 ；從而可以產(chǎn)生鋸齒波和不對稱方波，上 述情況下函數(shù)發(fā)生器的波形如圖3.3-12所示。UmUmT1T2 uDl將對稱三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的原理如圖3

34、.3-13a所示。正弦波可看成是由許多斜率不同的直線段組成,只需直線段足夠多，由折線構(gòu)成的波形就可以相當(dāng)好地接近正弦波形，斜率不同的直線段可由三角波經(jīng)電阻分壓得到各段相應(yīng)的分壓系數(shù)不同。因此，只需將三角波 經(jīng)過一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)，根據(jù) 的大小改動分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓系數(shù)，便可以得到近似的正弦波輸出。二極管整形網(wǎng)絡(luò)就可實(shí)現(xiàn)這種功能，我們用圖3.3-13b所示的二極管整形網(wǎng)絡(luò)來闡明其任務(wù)原理。圖中 、 、 l及- 、- 、- 等為由正負(fù)電源+E和-E經(jīng)過分壓電阻 、 、 分壓得到的不同電位和各二極管串聯(lián)的電阻 、 、 、 及 都比 、 、 、 大得多，因此他們的接入不會影響 、 、 等值。uiE1E2E3E1

35、E2E3R7R8R14R1R2R6R0R7R8R14E1E2 uil開場階段 ，二極管 全部截止，輸出電壓 等于輸入電壓 ； 階段， l二極管 導(dǎo)通，此階段 等于 經(jīng)過 和 l分壓輸出， 上升斜率減??；在 階段，l此時(shí) 、 都導(dǎo)通， 等于 經(jīng) 和l分壓輸出，上升斜率進(jìn)一步減?。划?dāng) 即 后，l 、 、 全部導(dǎo)通， 等于 經(jīng) 和l分壓輸出，上升斜率最??；當(dāng)?shù)竭_(dá) 后 逐漸減小，二極管 、 、 依次截止， 下降斜率又逐漸增大完成正弦波的正半周近似；負(fù)半周情況類似，通常將正弦波一個(gè)周期分成22段或26段，用10個(gè)或12個(gè)二極管組成整形網(wǎng)絡(luò)，只需點(diǎn)亮參數(shù)選擇的合理、對稱，可以得到非線性失真小于0.5%的波

36、形良好的正弦波Eutti11,DD61u0uittt21EuEi21D3u0uiR0R3u0ttt32 EuEi32D3D2u0uiR0RR32/Eui3tt3D3D2D1u0ui R0RRR123/tt/3uiD1D2D3u0 l圖3.3-14為XD8B超低頻信號發(fā)生器框圖它由積分電路、比較電路、正弦波成形電路、功率放大器、衰減器、及穩(wěn)壓電源等部分組成。l 比較器把恒定的正負(fù)極性電位6V交替地送到積分器去積分而得到三角波，三角波又反響到比較器是她交替翻轉(zhuǎn)，構(gòu)成振蕩環(huán)路，從及den器得到三角波，從比較器得到方波。三角波經(jīng)過由10只二極管組成的電阻網(wǎng)絡(luò)和緩沖放大器組成的正弦折線成形電路變換成正弦

37、波。假設(shè)將二極管并接在積分電阻R上由于二極管正、反向電阻的宏大差別而使正負(fù)積分時(shí)間常數(shù)不同，可以獲得鋸齒波和脈沖信號。l 方波、三角波、正弦波、等七種波形經(jīng)過功率放大器輸出，輸出幅度可經(jīng)過衰減器調(diào)理。由式3.3-16、3.3-17可以看到，正反向積分時(shí)間 、 與RC成正比，與成反比，而周期 ，因此，振蕩頻率那么與RC成反比，與成正比，通?？捎酶膭覴或C的方法改換頻段，調(diào)理分壓系數(shù)來進(jìn)展頻段內(nèi)頻率細(xì)調(diào)。T1T2TTT21 lXD8B可以產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波、正負(fù)極性的矩形脈沖等七種波形的信號，同時(shí)具有 和l 雙相輸出；頻率范圍為0.01Hz100KHz；最大輸出電壓為15V，分15V

38、、1.5V、150mV、15mV四檔，延續(xù)可調(diào)；正弦波失真1%；方波上升時(shí)間0.3s；正弦波幅度穩(wěn)定度0.3%/h0o180o l3、數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器、數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器l 用用RC文氏橋振蕩器以及以積分器為根底的函數(shù)發(fā)生器，文氏橋振蕩器以及以積分器為根底的函數(shù)發(fā)生器，突出的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單。但頻率準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度較差，突出的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單。但頻率準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度較差，非線性失真較大，而且輸出信號的幅頻特性不太平坦。非線性失真較大，而且輸出信號的幅頻特性不太平坦。數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器可以有效地提高上述性能目的。數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器可以有效地提高上述性能目的。這種儀器中，正弦波由階梯波合

39、成，如圖這種儀器中，正弦波由階梯波合成，如圖3.3-15所示，所示，而階梯波的構(gòu)成石油存貯在制度存貯器而階梯波的構(gòu)成石油存貯在制度存貯器ROM中的中的數(shù)字信息經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字信息經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A構(gòu)成的圖構(gòu)成的圖3.3-16是基于是基于這種方法的數(shù)字合成低頻振蕩器方框圖，我們簡要分析這種方法的數(shù)字合成低頻振蕩器方框圖，我們簡要分析其任務(wù)原理。設(shè)要產(chǎn)生的正弦波其任務(wù)原理。設(shè)要產(chǎn)生的正弦波為為 ，l 周期周期T=1/f，我們把它的每個(gè)周期平均分成，我們把它的每個(gè)周期平均分成 p個(gè)區(qū)間，個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間間隔為每個(gè)區(qū)間間隔為 ，在每個(gè)，在每個(gè) 區(qū)間內(nèi)，區(qū)間內(nèi)， 的的值看做不變的常數(shù)，即以為當(dāng)值看做不變

40、的常數(shù)，即以為當(dāng) 時(shí)時(shí)ut=u0；l 時(shí)時(shí)fttUum2sin)(pTT/T)(tuTTt2TUufttm2sin)( Tt ,0l等等，即在 區(qū)間l 由于l 所以l 通常正弦信號峰值電壓恒定，比如 ，這樣我們可以用32個(gè)字節(jié)8比特的存貯器ROM來存貯i等于不同數(shù)值的電壓 或 ，最小分辨率為1mV。TTiti) 1(TUuifttm2sin)(TpTf11)(2sin)(iupitUum mVUm225)(tu)(iu 時(shí)TTt32TUufttm22sin)(l由于正弦信號四個(gè)象限內(nèi)數(shù)值的對稱性，一個(gè)周期分成p=128等份，只需32個(gè)獨(dú)立的數(shù)值，因此用32個(gè)字節(jié)的ROM存貯數(shù)據(jù)就夠了。由式3.

41、3-19看出，輸出信號的頻率取決于 ，改動 即可等到不同的輸出頻率，這經(jīng)過圖3.3-16中的晶體振蕩器和分頻器實(shí)現(xiàn)。由分頻器輸出的計(jì)數(shù)脈沖周期為 設(shè)晶體振蕩器振蕩頻率為 ，分頻系數(shù)為q那么輸出信號頻率l圖3.3-16中加/減5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、RS觸發(fā)器、檢測器等構(gòu)成ROM的地址譯碼器，根據(jù)譯出地址從ROM中取出相對用的幅度值是數(shù)字量，經(jīng)過模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，配合以相應(yīng)的倒像電路，構(gòu)成3.3-15所示的階梯波，再經(jīng)低通濾波器加以“平滑，即濾除階梯波中的高次諧波，得到正弦波輸出。TTTffqpTp011l這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)包括：輸出頻率準(zhǔn)確度高，根本上等于機(jī)內(nèi)晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度

42、。由于各區(qū)間的振幅值以數(shù)字方式存于ROM中不會改動，加上如今數(shù)-模轉(zhuǎn)換器性能穩(wěn)定，因此輸出信號的幅頻特性很好輸出信號的非線性失真很小，可低于0.1%。l三、低頻信號產(chǎn)生器的開展現(xiàn)狀三、低頻信號產(chǎn)生器的開展現(xiàn)狀l由于需求的廣泛和電子技術(shù)的開展，低頻信號發(fā)生器的由于需求的廣泛和電子技術(shù)的開展，低頻信號發(fā)生器的性能目的不斷得到提高，表性能目的不斷得到提高，表3.3-2列出了當(dāng)前國外、國列出了當(dāng)前國外、國內(nèi)有代表性產(chǎn)品的主要性能目的。表中所列的頻率合成內(nèi)有代表性產(chǎn)品的主要性能目的。表中所列的頻率合成器也是低頻信號發(fā)生器中的重要一類，其任務(wù)原理將在器也是低頻信號發(fā)生器中的重要一類，其任務(wù)原理將在后面予以

43、引見。后面予以引見。l表表3.3-2性能國 外國 內(nèi)頻率覆蓋（美）KH4300A 10Hz10MHzKH4024 0.001Hz110KHzHG 1030 0.1Hz1MHz HG1010 0.001Hz110KHz失真KH4024 0.001%ZN1030 0.003%幅度穩(wěn)定度KH4024 0.01%/hHG1010 0.01%/h其他功能KH4024 快速穩(wěn)幅 ， 雙相輸出HG1010 快速穩(wěn)幅 ， 雙相輸出0o90o0o90o(1)通用RC振蕩器主要性能目的性能國外（美）Wavetek178國內(nèi)ee1631頻率覆蓋波形種類正弦、三角、鋸齒、方波、半三角、半鋸齒、調(diào)幅、直流正弦、三角、鋸

44、齒、方波、脈沖、調(diào)幅、調(diào)頻、TTL其他功能連續(xù)線性、對數(shù)掃描、頻標(biāo)輸出、相位調(diào)制、門控、觸發(fā)等連續(xù)線性、對數(shù)掃描、頻標(biāo)輸出、相位調(diào)制、門控、觸發(fā)等l函數(shù)發(fā)生器的主要性能目的MHzHz50106 MHzHz401053l3頻率合成器性 能國 外國 內(nèi)頻率覆蓋美 HP3325A DC21MHzHP3335 200Hz80MHzPO-17 0.1Hz50MHz失 真HP8904A -66dBDF1412 -45dB頻率精度HP3335A /天 Po-17 /天105910510第六節(jié)、脈沖信號發(fā)生器 一、脈沖信號一、脈沖信號 脈沖具有脈動和沖擊的含義，脈沖信號通常指脈沖具有脈動和沖擊的含義，脈沖信號

45、通常指繼續(xù)時(shí)間較短的特定變化規(guī)律的電壓或電流信號。繼續(xù)時(shí)間較短的特定變化規(guī)律的電壓或電流信號。常見的脈沖信號有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形、常見的脈沖信號有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形、數(shù)字編碼序列等參見圖數(shù)字編碼序列等參見圖3.1-2，其中最根本的，其中最根本的脈沖信號是矩形脈沖信號，如圖脈沖信號是矩形脈沖信號，如圖3.6-1所示。下面所示。下面就以矩形脈沖為例，引見表征脈沖信號的主要參就以矩形脈沖為例，引見表征脈沖信號的主要參數(shù)：數(shù)：脈沖幅度 ：定義為脈沖波從底部到頂部之間的值。脈沖上升時(shí)間 ：定義為脈沖波從0.1 上升到0.9 所閱歷的時(shí)間，也叫脈沖前沿。脈沖下降時(shí)間 ：定義為脈沖波從0.9

46、 下降到0.1 所閱歷的時(shí)間，也叫脈沖后沿。脈沖寬度：即脈沖的繼續(xù)時(shí)間，普通指脈沖前、后沿分別等于0.5 時(shí)相應(yīng)的時(shí)間間隔。平頂降落 ：表征脈沖頂部不能堅(jiān)持平直而呈現(xiàn)傾斜降落的數(shù)值，也常用其對脈沖幅度的百分比值來表示。脈沖過沖：脈沖過沖包括上沖和下沖。上沖指上升超越頂值 以上所呈現(xiàn)的突出部分，如圖3.6-1a中b；下沖是指下降邊超越底值以下所呈現(xiàn)的向下突出部分，如圖3.6-1a中ftrtfUUmUmUmUmUmUmUm脈沖周期和反復(fù)頻率：周期性脈沖相鄰兩脈沖之間的時(shí)間間隔稱為脈沖周期，用 表示，脈沖周期的倒數(shù)稱為反復(fù)頻率，用f 表示，如圖3.6-1b中所示。脈沖的占空系數(shù) ：脈沖寬度 與脈沖周

47、期 的比值稱為占空系數(shù)或空度比 3.6-1國際電工委員會于1974年公布了IEC469-1號規(guī)范脈沖技術(shù)與儀器的第一部分：脈沖術(shù)語及定義和IEC469-2號規(guī)范脈沖技術(shù)與儀器規(guī)范的第二部分：脈沖丈量與分析的普通思索兩個(gè)規(guī)范文件，規(guī)范中給出了一致的、數(shù)學(xué)上嚴(yán)密的而且通用的脈沖及其丈量技術(shù)的術(shù)語和定義見13第二章本書仍采用目前國內(nèi)較通用的一些規(guī)范和術(shù)語。二、脈沖信號發(fā)生器分類二、脈沖信號發(fā)生器分類 脈沖信號發(fā)生器是專門用來產(chǎn)生脈沖波形的信號源，脈沖信號發(fā)生器是專門用來產(chǎn)生脈沖波形的信號源，是電子丈量儀器中的一個(gè)重要門類。脈沖信號發(fā)生器廣泛是電子丈量儀器中的一個(gè)重要門類。脈沖信號發(fā)生器廣泛運(yùn)用于電子

48、丈量系統(tǒng)以及數(shù)字通訊、雷達(dá)、激光、航天、運(yùn)用于電子丈量系統(tǒng)以及數(shù)字通訊、雷達(dá)、激光、航天、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制等領(lǐng)域。它可用于測試視頻放大器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制等領(lǐng)域。它可用于測試視頻放大器、寬帶電路的振幅特性、過渡特性，邏輯元件的開關(guān)速度、寬帶電路的振幅特性、過渡特性，邏輯元件的開關(guān)速度、數(shù)字電路研討以及示波器的檢定與測試等。數(shù)字電路研討以及示波器的檢定與測試等。 按照用途和產(chǎn)生脈沖的方法不同，脈沖信號發(fā)生器可按照用途和產(chǎn)生脈沖的方法不同，脈沖信號發(fā)生器可分為通用脈沖發(fā)生器、快沿脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)分為通用脈沖發(fā)生器、快沿脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可編程脈沖信號發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生

49、器等。字可編程脈沖信號發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生器等。 通用脈沖發(fā)生器是最常用的脈沖發(fā)生器，其輸出脈沖通用脈沖發(fā)生器是最常用的脈沖發(fā)生器，其輸出脈沖頻率、延遲時(shí)間、脈沖繼續(xù)時(shí)間、脈沖幅度均可在一定范頻率、延遲時(shí)間、脈沖繼續(xù)時(shí)間、脈沖幅度均可在一定范圍內(nèi)調(diào)理，普通輸出，脈沖都有圍內(nèi)調(diào)理，普通輸出，脈沖都有“+“-兩種極性，有些兩種極性，有些產(chǎn)品還具有前、后沿可調(diào)、雙脈沖、群脈沖、閘門、外觸產(chǎn)品還具有前、后沿可調(diào)、雙脈沖、群脈沖、閘門、外觸發(fā)發(fā)等功能。像國外的HP8080A，頻率達(dá)1000MHZ，前、后沿小于300ps，國內(nèi)也已消費(fèi)出頻率達(dá)500MHZ，前后沿小于100ps的通用脈沖發(fā)生器。 快沿脈沖發(fā)

50、生器以快速前沿為其特征，主要用于各類電路瞬態(tài)特性測試，特別是測試示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)。國內(nèi)小幅度5V快沿脈沖發(fā)生器前沿可小于60ps，大幅度50V快沿脈沖發(fā)生器的前沿可小于1ns。 函數(shù)信號發(fā)生器在前面已有過引見，由于它普通可輸出多種波形信號，因此已成為通用性極強(qiáng)的一類信號發(fā)生器。但作為脈沖信號源，當(dāng)前主要問題是上限頻率不夠高50MHZ左右，前、后沿也難提高，不能完全取代通用脈沖信號發(fā)生器。 數(shù)字可編程脈沖信號發(fā)生器是隨著集成電路技術(shù)、微處置器技術(shù)開展而產(chǎn)生的一代新型脈沖發(fā)生器，普通帶有GPIB接口，可編程控制，使之進(jìn)入自動測試系統(tǒng)。 特種脈沖信號發(fā)生器是指那些具有特殊用途，對某些性能目的有特定要

51、求的脈沖信號源，如穩(wěn)幅、高壓、精細(xì)延遲等脈沖發(fā)生器以及功率脈沖發(fā)生器和數(shù)字序列發(fā)生器等。三、脈沖信號發(fā)生器的構(gòu)造 1、根本脈沖信號發(fā)生器 一臺根本的脈沖信號發(fā)生器，由圖3.6-2中主要單元構(gòu)成，XC-15型及XC-20型脈沖信號發(fā)生器采用了這種構(gòu)造，可輸出頻率、脈沖寬度可調(diào)的正、負(fù)極性矩形脈沖。圖中各單元功能如下： 1主振級：該單元是脈沖信號源的中心震蕩源，普通采用恒流源射級耦合自激多諧振蕩器產(chǎn)生矩形波，調(diào)理振蕩器中電容和鉗位電壓可進(jìn)展振蕩頻率粗調(diào)頻段和細(xì)調(diào)。也可采用正弦振蕩、限幅放大和積分電路等構(gòu)成主振級。 2脈沖構(gòu)成級：脈沖構(gòu)成級主要由延時(shí)單元和脈沖構(gòu)成單元構(gòu)成。延時(shí)單元將主振級送出的信號

52、轉(zhuǎn)換成構(gòu)成單元所需的延時(shí)脈沖，如XC15型脈沖發(fā)生器中采用電子延遲電路，用一積分器對主振級送來的脈沖信號進(jìn)展積分，待積分電壓值增大到一定值時(shí)，使其中一穩(wěn)壓管導(dǎo)通，輸出一個(gè)延時(shí)脈沖。構(gòu)成級單元在延時(shí)脈沖作用下，構(gòu)成寬度準(zhǔn)確、波形良好的矩形脈沖，脈沖寬度可在該級進(jìn)展獨(dú)立調(diào)理。通常采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作為脈沖構(gòu)成電路。 3輸出級：通常包括有脈沖放大器、倒相器等，輸出信號的幅度、極性在輸出級進(jìn)展調(diào)理。 XC-20型脈沖信號發(fā)生器采用上述根本構(gòu)造，性能目的為：頻率范圍3KHz200MHz；延遲時(shí)間2.5ns100us；脈沖寬度2.5ns100us；輸出幅度150mV5V；前、后沿1.5ns；輸出波形有正、負(fù)

53、矩形脈沖，正、負(fù)倒置矩形脈沖，直流偏置-1V+1V；有外觸發(fā)輸入端和手動單次脈沖觸發(fā)。2、前后沿可調(diào)理的脈沖信號發(fā)生器 除矩形脈沖外，有時(shí)還需求其他波形的脈沖信號如梯形、三角形、鋸齒形等，這些信號可用改動矩形脈沖的前后沿寬度來實(shí)現(xiàn)，如圖3.6-3所示。因此在前面所述的根本脈沖發(fā)生器中，添加相應(yīng)的脈沖前后沿調(diào)理電路，即可獲得不同波形的脈沖信號輸出。圖3.6-4是XC-14型脈沖信號發(fā)生器的原理框架圖，和XC-13、XC-19等型號一樣，XC-14屬于通用脈沖信號發(fā)生器門類。下面簡要引見其任務(wù)原理，各單元電路的輸出波形圖在圖3.6-5中。 圖3.6-4中外觸發(fā)電路、自激多諧振蕩器、延遲電路構(gòu)成觸發(fā)

54、脈沖發(fā)生單元。延遲電路和前述延時(shí)級的電路方式及延時(shí)調(diào)理方法一樣，輸出波形c比自激多諧振蕩器或外觸發(fā)脈沖信號a延遲了 時(shí)間，b波形表示a信號進(jìn)展積分并與一比較電平 相比較產(chǎn)生延遲脈沖的過程。 圖3.6-4中積分調(diào)寬電路、比較整形電路和相減電路構(gòu)成脈沖構(gòu)成單元。積分調(diào)寬電路和比較整形電路的作用與前述延遲電路類似，構(gòu)成比信號c延時(shí) 的脈沖e，而后信號c、e共同作用在相減電路上輸出窄脈沖f，調(diào)理積分器電容C和積分器中恒流源可以使 在10ns1000us間延續(xù)可變。 極性變換電路、前后沿調(diào)理電路、輸出電路構(gòu)成脈沖輸出單元。極性變換電路實(shí)踐上是一個(gè)倒相器，用開關(guān)K選擇輸出脈沖的正、負(fù)極性。前后沿調(diào)理電路和

55、延遲電路d1中積分器原理類似，調(diào)理積分電容C和被積恒流源來調(diào)理脈沖前后沿，可使輸出脈沖變換為矩形、梯形、三角形、鋸齒形，以供不同的需求。輸出電路是由兩極電流放大器構(gòu)成的脈沖放大器，能保證在50 負(fù)載上獲得波形良好的脈沖輸出。輸出脈沖的幅度和直流偏置電平也在該級進(jìn)展調(diào)理。 XC-13、XC-14和XC-19型脈沖信號發(fā)生器是目前國內(nèi)運(yùn)用較普遍的通用型脈沖信號源，表3.6-1列出了其主要性能目的，以供參考。性能指標(biāo)XC-13AXC-14AXC-19A頻率范圍100Hz10MHz1KHz50MHz300Hz30MHz延遲范圍30ns3000s10ns1000s15ns1000s脈沖寬度30ns300

56、0s10ns1000s15ns1000s前后沿時(shí)間10ns1000s4ns300s5ns300s輸出波形正負(fù)脈沖、正負(fù)倒置脈沖直流偏置-1V+1V連續(xù)可調(diào)正負(fù)脈沖、正負(fù)倒置脈沖直流偏置-1V+1V連續(xù)可調(diào)正負(fù)脈沖、正負(fù)倒置脈沖直流偏置-1V+1V連續(xù)可調(diào)輸出幅度200mV5V連續(xù)可調(diào)200mV5V連續(xù)可調(diào)200mV5V連續(xù)可調(diào)外觸發(fā)有有有單詞觸發(fā)手動手動手動表 3.6-13、多用信號源 在前面表達(dá)的脈沖信號源分類中包括函數(shù)發(fā)生器，實(shí)踐上它是一種多用信號源，在一些要求不高的場所，這種“一機(jī)多用而價(jià)錢不高的信號源還是很受歡迎的。圖3.6-6給出了XD-11型多用信號源的框圖。 和前面脈沖信號源不同

57、，這里首先由文氏橋振蕩器產(chǎn)生正弦振蕩，在正弦波單元緩沖、放大由按鍵開關(guān)K選擇輸出。后面各單元的功能在框圖中已有闡明，不在贅述。四、脈沖信號源的運(yùn)用四、脈沖信號源的運(yùn)用 在第一章在第一章1.3節(jié)丈量方法分類中，我們曾按被丈量性節(jié)丈量方法分類中，我們曾按被丈量性質(zhì)將丈量分為頻域、時(shí)域、數(shù)據(jù)域和隨機(jī)丈量。隨機(jī)丈量質(zhì)將丈量分為頻域、時(shí)域、數(shù)據(jù)域和隨機(jī)丈量。隨機(jī)丈量又稱統(tǒng)計(jì)丈量。已超出本書范圍。數(shù)據(jù)域丈量將在第十章又稱統(tǒng)計(jì)丈量。已超出本書范圍。數(shù)據(jù)域丈量將在第十章予以引見。頻域丈量本質(zhì)上就是系統(tǒng)正弦穩(wěn)態(tài)特性的丈量，予以引見。頻域丈量本質(zhì)上就是系統(tǒng)正弦穩(wěn)態(tài)特性的丈量，包括系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性。在正弦丈

58、量中，最重要包括系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性。在正弦丈量中，最重要的信號源就是正弦信號發(fā)生器見圖的信號源就是正弦信號發(fā)生器見圖3.5-1，最常用的，最常用的丈量儀器是電子電壓表點(diǎn)頻法丈量時(shí)或掃頻儀掃頻丈量儀器是電子電壓表點(diǎn)頻法丈量時(shí)或掃頻儀掃頻法丈量時(shí)。正弦丈量可以全面準(zhǔn)確地確定被測系統(tǒng)的特法丈量時(shí)。正弦丈量可以全面準(zhǔn)確地確定被測系統(tǒng)的特性。不過如前面所述，點(diǎn)頻丈量費(fèi)時(shí)費(fèi)事，掃頻法丈量用性。不過如前面所述，點(diǎn)頻丈量費(fèi)時(shí)費(fèi)事，掃頻法丈量用的掃頻儀又很昂貴，而且正弦丈量不能直觀地表征系統(tǒng)的的掃頻儀又很昂貴，而且正弦丈量不能直觀地表征系統(tǒng)的瞬態(tài)呼應(yīng)特性。時(shí)域丈量恰在這方面有其突出的優(yōu)點(diǎn)。時(shí)瞬態(tài)呼應(yīng)特性。時(shí)域丈量恰在這方面有其突出的優(yōu)點(diǎn)。時(shí)域丈量的原理表示圖域丈量的原理表示圖3.6-7.圖中脈沖信號源輸出方波等脈圖中脈沖信號源輸出方波等脈沖信號施加于被測系統(tǒng)，用示波器觀測系統(tǒng)的輸出波形沖信號施加于被測系統(tǒng)，用示波器觀測系統(tǒng)的輸出波形為便于分析比較，通常運(yùn)用雙蹤示波器以便同時(shí)顯為便于分析比較，通常運(yùn)用雙蹤示波器以便同時(shí)顯示輸入和輸出波形，即可非常直觀地獲得被測系統(tǒng)的瞬態(tài)呼應(yīng)特性，而且可邊調(diào)試電路邊進(jìn)展觀測，這是正弦點(diǎn)頻法所不及的。雖然從實(shí)際上講，系統(tǒng)的頻率特性和瞬態(tài)呼應(yīng)特性間有一一對應(yīng)的關(guān)系，但經(jīng)過丈量結(jié)果從頻率特性推斷出瞬態(tài)呼應(yīng)