電子測量技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目28第55-56學(xué)時(shí)4.1

1本章基本內(nèi)容：一、通用信號發(fā)生器二、函數(shù)信號發(fā)生器三、專用信號發(fā)生器第五章信號發(fā)生器2一、信號發(fā)生器的分類（一）A按用途分類

專用信號發(fā)生器

通用信號發(fā)生器正弦信號發(fā)生器脈沖信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器合成信號發(fā)生器第一節(jié)概述3（二）

按頻率范圍分類信號發(fā)生器分類類型 頻率范圍 超低頻信號發(fā)生器 0.0001Hz～1kHz

低頻信號發(fā)生器 1Hz～20KHz

視頻信號發(fā)生器 20Hz～10MHz

高頻信號發(fā)生器 30KHz～30MHz

甚高頻信號發(fā)生器 30MHz～300MHz

超高頻信號發(fā)生器 300MHz以上

4（三）

按輸出信號波形分類

正弦信號發(fā)生器矩形信號發(fā)生器脈沖信號發(fā)生器三角波信號發(fā)生器鐘形脈沖信號發(fā)生器噪聲信號發(fā)生器

電視信號發(fā)生器調(diào)頻立體聲信號發(fā)生器5（四）

按調(diào)制方式分類

調(diào)頻調(diào)制調(diào)幅調(diào)制脈沖調(diào)制6

二、信號發(fā)生器的工作特性（一）頻率特性有效頻率范圍：各項(xiàng)指標(biāo)均得到保證的輸出頻率范圍稱為信號發(fā)生器的有效頻率范圍。

頻率準(zhǔn)確度：

頻率穩(wěn)定度：在一定的時(shí)間間隔內(nèi)頻率的相對變化。又分：長期穩(wěn)定度,短期穩(wěn)定度。P10fx

頻率的實(shí)際值

f0標(biāo)稱值工作特性主要體現(xiàn)在其頻率特性和輸出特性(電平)上。7（二）輸出特性

輸出阻抗、輸出電平、輸出波形、平坦度、諧波失真（1）輸出信號幅度的不同度量正弦信號源的輸出信號幅度通常采用兩種表示方式：正弦有效值（單位為V，mV或μV）絕對電平（單位為dBm，dB）。常用電平有兩類，即電壓電平和功率電平。每類電平又分為絕對電平和相對電平兩種。功率之比的對數(shù)定義為電平度量單位dB。（2）不同度量下的輸出電路(略)8（3）輸出特性①輸出電平范圍：表征信號源所能提供的最小和最大輸出電平的可調(diào)范圍。②輸出電平的頻響：指在有效頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)頻率時(shí)，輸出電平的平坦度。③輸出電平準(zhǔn)確度：對常用電子儀器，常采用"工作誤差"來評價(jià)儀器的準(zhǔn)確度。工作誤差指儀器在額定工作條件下，在任何可能組合的各種使用條件下,儀器總的極限誤差。④輸出阻抗⑤輸出信號的頻譜純度：一般信號源的非線性失真應(yīng)小于1%，有些場合要求優(yōu)于0.1%。9（三）調(diào)制特性調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相10

調(diào)幅波形調(diào)頻波形11三、信號發(fā)生器的一般組成

主振器

變換器

輸出級

指示器

電源

輸出

12

信號發(fā)生器的一般組成輸出可變電抗器內(nèi)調(diào)制振蕩器主振器調(diào)制級輸出級輸出電路輸出指示FMAM波段式信號發(fā)生器的組成13

信號發(fā)生器的組成一般測量中的低頻信號發(fā)生器和高頻信號發(fā)生器大都是波段式的，其組成方框圖如圖所示。這兩類振蕩器的頻率覆蓋都不大。由主振級輸出的正弦信號經(jīng)緩沖級（調(diào)制級）輸出級后，再經(jīng)輸出電路輸出。輸出電路的作用是對電壓或電平的進(jìn)行選擇及完成輸出阻抗變換。輸出可變電抗器內(nèi)調(diào)制振蕩器主振器調(diào)制級輸出級輸出電路輸出指示FMAM波段式信號發(fā)生器的組成14

這類信號發(fā)生器，雖然都輸出正弦波，但由于頻率不同，其結(jié)構(gòu)原理是不同的。主振級決定輸出頻率,低于視頻頻段的主振器一般采用RC振蕩器，高頻段的主振器都采用LC振蕩器。15低頻和視頻正弦信號源產(chǎn)生正弦信號，而高頻和超高頻信號源，除了有純正弦波（載波）的輸出之外，還有調(diào)制波形的輸出(AM)，而甚高頻信號發(fā)生器還可輸出調(diào)頻波(FM)。通常把頻率和輸出電平能夠連續(xù)調(diào)節(jié)、能精確讀數(shù)、波形參數(shù)能預(yù)知，并且有良好屏蔽的信號源，稱為標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。

第二節(jié)通用信號發(fā)生器

一、低頻信號發(fā)生器特點(diǎn)：輸出頻率為1Hz～1MHz，有功率放大輸出。電壓表

電壓放大器

輸出衰減器

功率放大器

阻抗變換器

電壓輸出

RP

S

主振器

功放輸出低頻信號發(fā)生器組成:

主振器電平調(diào)節(jié)電壓放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓表1）主振器:產(chǎn)生低頻正弦信號，其振蕩頻率范圍即為信號發(fā)生器的有效頻率范圍。RC文氏電橋振蕩器2）電壓放大器：電壓放大器特點(diǎn)：緩沖、電壓放大作用。緩沖是為了隔離后級電路對主振器的影響，保證主振頻率穩(wěn)定，一般采用射極跟隨器或運(yùn)放組成的電壓跟隨器。放大是為了使信號發(fā)生器的輸出電壓達(dá)到預(yù)定技術(shù)指標(biāo)，要求其頻帶寬、諧波失真小、工作穩(wěn)定等。

3）輸出衰減器

4）功率放大器

5）阻抗變換器

6）電壓表

21輸出衰減器原理框圖R1R2R3R4R5R6R7R8UiUoRp22二、高頻信號發(fā)生器（一）高頻信號發(fā)生器的組成框圖可變電抗衰減級輸出23外調(diào)制信號輸入放大與調(diào)制級載波電壓指示器外S內(nèi)圖2-7XFG-7高頻信號發(fā)生器原理框圖調(diào)幅度指示器調(diào)制信號發(fā)生器細(xì)調(diào)衰減器步進(jìn)衰減器電纜分壓器載波發(fā)生器調(diào)制級輸出級主振級0~1V0~0.1V1V0.1V監(jiān)測級2425高頻信號發(fā)生器的組成：

1）主振級

2）緩沖級

3）調(diào)制級

4）輸出級

5）衰減器

6）內(nèi)調(diào)制振蕩器

7）調(diào)頻器

8）監(jiān)測指示

9）電源供給26高頻信號發(fā)生器的特點(diǎn)：有調(diào)制輸出。高頻信號發(fā)生器輸出波形：正弦波調(diào)幅波調(diào)頻波輸出頻率為：100kHz～30MHz27

主振級振蕩電路通常采用LC振蕩器，并通過改變振蕩回路的可變電容來對振蕩頻率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié),通過切換振蕩回路中不同的電感來改變頻段。調(diào)制是一個(gè)使連續(xù)波或脈沖波的某些特性隨確定的調(diào)制信號變化的過程。輸出級的作用是對調(diào)制信號進(jìn)行放大和濾波，得到足夠大的輸出電平，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對輸出電平較大范圍的調(diào)節(jié)及輸出阻抗的轉(zhuǎn)換。監(jiān)測電路是用來指示載波電壓大小和調(diào)幅度百分?jǐn)?shù)的，通常由電壓表和調(diào)制度計(jì)組成。28調(diào)制調(diào)幅主要用于高頻段（100KHZ—30MHZ）調(diào)頻主要用于甚高頻段或超高頻段（4—300MHZ）脈沖調(diào)制主要用于微波段（＞300MHZ）2930DG1000系列雙通道函數(shù)任意波形發(fā)生器頻率范圍：100mHz～200MHz（單通道）DG1000提供了3種界面顯示模式：單通道常規(guī)模式、單通道圖形模式、雙通道常規(guī)模式。這3種顯示模式可通過前面板左側(cè)的View按鍵切換。用戶可通過

鍵來切換活動(dòng)通道，以便于設(shè)定每通道的參數(shù)及觀察比較波形。31

32Sine:輸出正弦信號Square:輸出方波信號Ramp:輸出鋸齒波信號（對稱時(shí)稱三角波）Pulse:輸出脈沖波信號Noise:輸出噪聲信號Arb:輸出任意波形信號3334按下此鍵可輸出經(jīng)過調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相的波形。并可以通過改變類型、內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、深度、頻率、調(diào)制波等參數(shù)，來改變輸出波形。按鍵此鍵，對正弦波、方波、鋸齒波或任意波形產(chǎn)生掃描（掃頻）。在掃描模式中，DG1000在指定的掃描時(shí)間內(nèi)從開始頻率到終止頻率而變化輸出。按下次鍵，可以產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波或任意波形的脈沖串波形輸出，噪聲只能用于門控脈沖串?？稍O(shè)置N循環(huán)脈沖串、門控脈沖串等。使用Mod按鍵，可輸出經(jīng)過調(diào)制的波形。DG1000可輸出AM、FM、FSK或PM調(diào)制波形。根據(jù)不同的調(diào)制類型，需要設(shè)置不同的調(diào)制參數(shù)。幅度調(diào)制時(shí)，可對內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、深度、頻率和調(diào)制波進(jìn)行設(shè)置；頻率調(diào)制時(shí)，可對內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、頻偏、頻率和調(diào)制波進(jìn)行設(shè)置；頻移鍵控調(diào)制時(shí)，可對內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、跳頻和速率進(jìn)行設(shè)置；相位調(diào)制時(shí)，可對內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、相移、頻率、調(diào)制波進(jìn)行設(shè)置。以下將根據(jù)調(diào)制類型的不同，分別介紹各種調(diào)制參數(shù)的設(shè)置。35Mod幅度調(diào)制AM：已調(diào)制波形由載波和調(diào)制波形組成。在AM（調(diào)幅）中，載波的幅度是隨調(diào)制波形的瞬時(shí)電壓而變化的。按Mod類型AM，進(jìn)入如下所示界面36Mod頻率調(diào)制FM：已調(diào)制波形由載波和調(diào)制波組成。在調(diào)頻中，載波的頻率是隨調(diào)制波形的瞬時(shí)電壓而變化的。頻率調(diào)制所使用的載波通過前面板上Sine、Square、Ramp、Arb功能鍵設(shè)置按Mod類型FM，進(jìn)入如下所示菜單。37Mod相位調(diào)制PM：已調(diào)制波形由載波和調(diào)制波形組成。在PM（調(diào)相）中，載波的相位是隨調(diào)制波形的瞬時(shí)電壓而變化的。相位調(diào)制所使用的載波通過前面板上Sine、Square、Ramp、Arb功能鍵設(shè)置。按Mod類型PM，進(jìn)入下圖所示界面。38設(shè)置掃頻波形Sweep在掃描模式中，DG1000在指定的掃描時(shí)間內(nèi)從開始頻率到終止頻率變化輸出?？墒褂谜?、方波、鋸齒波或任意波形產(chǎn)生掃頻波形（不允許掃描脈沖、噪聲和DC）。使用