信號發(fā)生器的使用

1、任務(wù)八 信號發(fā)生器的使用 信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器，為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號，并且信號的特征參數(shù)完全可控。所謂可控信號特征，主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調(diào)制形式等參數(shù)都可以人為地控制設(shè)定。隨著科技的發(fā)展，信號發(fā)生器在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。一、信號發(fā)生器的種類一、信號發(fā)生器的種類信號發(fā)生器的種類很多，性能參數(shù)也各不相同。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器；按輸出波形的不同可分為函數(shù)信號發(fā)生器和隨機(jī)信號發(fā)生器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器(即信號源)、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器(輸出功率能準(zhǔn)確地衰減到

2、-100分貝毫瓦以下)和功率信號發(fā)生器(輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦以上)；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器、掃頻式信號發(fā)生器、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等。1、低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器是產(chǎn)生低頻正弦信號的信號源，在音頻設(shè)備的生產(chǎn)、調(diào)試和維修等場合得到了廣泛的應(yīng)用，低頻信號發(fā)生器能產(chǎn)生頻率范圍在20Hz200000Hz以內(nèi)（也有頻率更寬的1Hz1MHz的低頻信號發(fā)生器），輸出一定電壓和功率的正弦波信號。如圖8-1所示為CA1634型低頻信號發(fā)生器的外觀圖，可產(chǎn)生20 Hz到2MHz信號到。如圖8-2所示為RAG-101型低頻信號發(fā)生器的外觀圖，可產(chǎn)生10 Hz到1 M

3、Hz信號。2、高頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器頻率為100 kHz30 MHz的高頻、30300 MHz的甚高頻信號發(fā)生器。一般采用LC調(diào)諧式振蕩器，頻率可由調(diào)諧電容器的度盤刻度讀出。主要用途是測量各種接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。輸出信號可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號調(diào)幅或調(diào)頻，使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下。如圖8-3所示為RSG-17型高頻信號發(fā)生器的外觀圖，可產(chǎn)后100 kHz150 MHz的信號。3、函數(shù)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器又稱波形發(fā)生器。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形(主要是正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等)信號。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動

4、控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。如圖8-4所示為 DG1022u 20MHz的函數(shù)發(fā)生器外觀圖。4、隨機(jī)信號發(fā)生器、隨機(jī)信號發(fā)生器隨機(jī)信號發(fā)生器分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機(jī)信號發(fā)生器兩類。如圖8-5所示為隨機(jī)信號發(fā)生器的外觀圖。噪聲信號發(fā)生器的主要用途為：在待測系統(tǒng)中引入一個隨機(jī)信號，以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù)；用隨機(jī)信號代替正弦或脈沖信號，以測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。當(dāng)用噪聲信號進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測量時，若平均測量時間不夠長，會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差，可用偽隨機(jī)信號發(fā)生器。當(dāng)二進(jìn)制編碼信號的脈沖寬度墹T足夠小，且一個碼周期所含墹

5、T數(shù)N很大時，則在低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機(jī)信號。只要所取的測量時間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍，便不會引入統(tǒng)計性誤差。二進(jìn)碼信號還能提供相關(guān)測量中所需的時間延遲。偽隨機(jī)編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成，所產(chǎn)生的碼長為N=2-1。 圖8-5 隨機(jī)信號發(fā)生器5、掃頻和程控信號發(fā)生器、掃頻和程控信號發(fā)生器掃頻信號發(fā)生器又稱掃頻儀，如圖8-6所示掃頻信號發(fā)生器為的外觀圖。能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號。在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件(如變?nèi)莨芑虼判揪€圈)來實現(xiàn)掃頻振蕩；在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻，用改變返波管螺

6、旋線電極的直流電壓來改變振蕩頻率，后來廣泛采用磁調(diào)諧掃頻，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻、手控、程控和遠(yuǎn)控等工作方式。圖8-6 掃頻信號發(fā)生器 6、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器頻率合成式信號發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器頻率合成式信號發(fā)生器 如圖8-7所示為標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器的外觀圖。這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號，具有與標(biāo)準(zhǔn)頻率源相同的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。輸出信號頻率通?？砂词M(jìn)位數(shù)字選擇，最高能達(dá)11位數(shù)字的極高分辨力。頻率除用手動選擇外還可程控和

7、遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級式掃頻，適用于自動測試系統(tǒng)。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右。用得較多的間接式頻率合成器是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器(在環(huán)路中同時能實現(xiàn)倍頻、分頻和混頻)，使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號。這種合成器的最高頻率可達(dá)26.5吉赫。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能(調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相)，加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器。 圖8-7 標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器二、信號發(fā)生器的面板介紹二、信號發(fā)生器的面板介紹信號

8、發(fā)生器的種類很多，在這里主要以SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器為例來介紹。如圖8-8所示為SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的前面板實物外觀圖。 如圖8-9所示為SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的后面板實物外觀圖。 1、信號發(fā)生器前面板、信號發(fā)生器前面板SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的前面板結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-10所示，圖中標(biāo)號部件的名稱和功能介紹見表8-10所示。圖8-10 SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的前面板結(jié)構(gòu)示意圖表8-2 SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的前面板功能介紹2 、信號發(fā)生器后面板、信號發(fā)生器后面板SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的后面板結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-10所示，圖中標(biāo)號部件的名稱和

9、功能介紹見表8-11所示。圖8-11 SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的后面板結(jié)構(gòu)示意圖表3 SP-1642B函數(shù)信號發(fā)生器的后面板功能介紹 三、信號發(fā)生器的使用三、信號發(fā)生器的使用 1、準(zhǔn)備工作、準(zhǔn)備工作 1）將電源線接入220V，50HZ交流電源上。應(yīng)注意三芯電源插座的地線腳應(yīng)與大地妥善接好，避免干擾。 2）開機(jī)前應(yīng)把面板上各輸出旋扭旋至最小。 3）為了得到足夠的頻率穩(wěn)定度，需預(yù)熱。 4）頻率調(diào)節(jié)：按下相應(yīng)的按鍵，然后再調(diào)節(jié)至所需要的頻率。 5）波形轉(zhuǎn)換：根據(jù)需要波形種類，按下相應(yīng)的波形鍵位。波形選擇鍵是：正弦波、矩形波、尖脈沖、TTL電平。 6）幅度調(diào)節(jié)：正弦波與脈沖波幅度分別由正弦波幅度

10、和脈沖波幅度調(diào)節(jié)。不要作人為的頻繁短路實驗。 7）輸出選擇：根據(jù)需要選擇， “ON/OFF”鍵，否則沒有輸出 2、信號發(fā)生器的使用、信號發(fā)生器的使用1）用信號發(fā)生器信號波形選擇，選擇“”鍵，輸出信號即為正弦波信號。頻率選擇，選擇“KHz”鍵，輸出信號頻率以KHz為單位。必須說明的是：信號發(fā)生器的測頻電路的調(diào)節(jié)，按鍵和旋鈕要求緩慢調(diào)節(jié)；信號發(fā)生器本身能顯示輸出信號的值，當(dāng)輸出電壓不符合要求時，需要另配交流毫表測量輸出電壓，選擇不同的衰減再配合調(diào)節(jié)輸出正弦信號的幅度，直到輸出電壓達(dá)到要求。若要觀察輸出信號波形，可把信號輸入示波器。需要輸出其它信號，可參考上述步驟操作。2）用信號發(fā)生器測量電子電路的

11、靈敏度信號發(fā)生器發(fā)出與電子電路相同模式的信號，然后逐漸減小輸出信號的幅度（強(qiáng)度），同時通過監(jiān)測輸出的水平。當(dāng)電子電路輸出有效信號與噪聲的比例劣化到一定程度時(一般靈敏度測試信噪比標(biāo)準(zhǔn)S/N=12dB)，信號發(fā)生器輸出的電平數(shù)值就等于所測電子電路的靈敏度。在此測試中，信號發(fā)生器模擬了信號，而且模擬的信號強(qiáng)度是可以人為控制調(diào)節(jié)的。用信號發(fā)生器測量電子電路的靈敏度，其標(biāo)準(zhǔn)的連接方法是：信號發(fā)生器信號輸出通過電纜接到對電子電路輸入端，電子電路輸出端連接示波器輸入端。3）用信號發(fā)生器測量電子電路的通道故障信號發(fā)生器可以用來查找通道故障。其基本原理是：由前級往后級，逐一測量接收通路中每一級放大和濾波器，找出哪一級放大電路沒有達(dá)到設(shè)計應(yīng)有的放大量或者哪一級