测量用信号发生器

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1、第5章测量用信号发生器5.1信号发生器的种类、组成与技术指标5.2低频信号发生器5.3高频信号发生器5.4函数信号发生器5.5脉冲信号发生器5.6专用(特殊)信号发生器5.7信号发生器的选择思考题55.1信号发生器的种类、组成与技术指标5.1.1信号发生器的分类如图5.1所示，信号源产生不同频率、不同波形或调制的电压/电流信号并加到被测电路与设备上，用其它测量仪器观察、测量被测对象的输出响应，以分析确定被测对象的性能参数。图5.1测量用信号发生器1.按频率范围分按照输出信号的频率范围对无线电测量用正弦信号发生器进行分类是传统的分类方法，如表5.1所示。表5.1信号发生器的频率划分2

2、.按用途分根据用途的不同，信号发生器可以分为通用信号发生器和专用信号发生器两类。3.按输出波形分根据所输出信号波形的不同，信号发生器可分为正弦信号发生器、矩形信号发生器、脉冲信号发生器、三角波信号发生器、钟形脉冲信号发生器和噪声信号发生器等。4.按调制方式分按调制方式的不同，信号发生器可分为调频、调幅、脉冲调制、I-Q矢量调制等类型。5.按性能指标分按信号发生器的性能指标，可分为一般信号发生器和标准信号发生器。5.1.2信号发生器的基本组成不同类型的信号发生器其性能、用途虽不相同，但基本构成是类似的，如图5.2所示，一般包括振荡器、变换器、指示器、电源及输出电路等五部分。图5.2

3、信号发生器的基本组成框图1.振荡器振荡器是信号发生器的核心部分，由它产生各种不同频率的信号，通常是正弦波振荡器或自激脉冲发生器。它决定了信号发生器的一些重要工作特性，如工作频率范围、频率的稳定度等。2.变换器变换器可以是电压放大器、功率放大器或调制器、脉冲形成器等，它将振荡器的输出信号进行放大或变换，进一步提高信号的电平并给出所要求的波形。3.输出电路输出电路为被测设备提供所要求的输出信号电平或信号功率，包括调整信号输出电平和输出阻抗的装置，如衰减器、匹配用阻抗变换器、射极跟随器等电路。信号源的等效电路如图5.3所示。图5.3信号源的等效电路模型5.1.3信号发生器的主要技术指标

4、1.频率特性1)有效频率范围各项指标均能得到保证时的输出频率范围称为信号发生器的有效频率范围。2)频率准确度频率准确度是指输出信号频率的实际值f与其标称值f0的相对偏差，其表达式为(5-1)3)频率稳定度频率短期稳定度定义为信号发生器经规定的预热时间后，频率在规定的时间间隔内的最大变化，表示为4)频谱纯度对于正弦信号发生器，频谱纯度也是其重要指标之一。(5-2)2.输出特性1)输出电平输出电平包括输出电平范围和输出电平准确度。输出电平范围是指输出信号幅度的有效范围，也就是信号发生器的最大和最小输出电平的可调范围，通常采用有效值来度量。2)输出电平的频率响应输出电平的

5、频率响应是指在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化情况，也就是输出电平的平坦度。3)谐波失真(5-3)式中，U1为输出信号基波的有效值(或幅值)；4)输出阻抗输出阻抗的高低随信号发生器类型而异。低频信号发生器一般有50Ω、600Ω、5kΩ等几种不同的输出阻抗，而高频信号发生器一般只有50Ω(或75Ω)不平衡输出，在使用高频信号发生器时，要注意阻抗的匹配。5)输出波形输出波形是指信号发生器所能输出信号的波形。3.调制特性许多信号源还包含调制功能。如高频信号发生器，一般还具有输出一种或多种调制信号的能力，通常为调幅和调频信号，有些还带有调相、脉冲调制、数字调制等功能。调制特性包括

6、调制的种类、频率、调幅系数或最大频偏以及调制线性等。5.2低频信号发生器5.2.1低频信号发生器的组成低频信号发生器组成框图如图5.4所示，主要包括主振器、缓冲放大器、电平调节器、功率放大器、输出衰减器、阻抗变换器和输出指示器等部分。图5.4低频信号发生器的原理框图1.主振器主振器是低频信号发生器的核心部分，产生频率可调的正弦信号，它决定了信号发生器的有效频率范围和频率稳定度。低频信号发生器中产生振荡信号的方法有多种，现代低频信号发生器中，主振器常采用RC文氏电桥振荡电路。其原理框图如图5.5所示。图5.5文氏电桥振荡器的原理框图2.缓冲放大器缓冲放大器兼有缓冲和电压放大的作用。缓

7、冲是为了将后级电路与主振器隔离，防止后级电路、负载等的变化对主振器的影响，保证主振频率稳定，一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。3.功率放大器功率放大器用来对电平调节器送来的电压信号进行功率放大，使之达到额定的功率输出，驱动低阻抗负载。通常采用电压跟随器或BTL电路等。4.输出衰减器图5.6所示电路为低频信号发生器中最常用的输出衰减器。由电位器RP取出一部分信号电压加于R1~R8组成的步进衰减