电子测量技术基础3—信号发生器

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1、第三章信号发生器掌握要点：1.了解信号发生器的分类与性能指标等2.掌握文氏桥及低频信号发生器的工作原理3.掌握函数信号发生器的工作原理及使用方法4.了解锁相信号发生器及合成信号发生器的工作原理3.1概述信号发生器又称信号源，它能够产生不同频率、不同幅度的正弦信号、AM/FM等调制信号以及方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号等，其输出信号的频率、幅度、调制度等参数均可按需要进行调节。信号发生器使用灵活，广泛应用在试验、测量、校准以及维修领域。信号发生器的用途信号发生器被测设备测试仪器输入激励输出响应1.激励源2

2、.信号仿真3.校准源1.激励源作为电气设备的激励信号。例如，激励扬声器发出声音、测试放大器的基本参数、激励超声波探头等等2.信号仿真信号仿真是当要研究一个电气设备在某种实际环境下所受影响时，需要施加具有与实际环境相同特性的信号。例如，1，研究高频干扰信号，就需要对干扰信号进行仿真。2，研究通信系统的性能、3，信道仿真、4，系统模型的辨识等等3.校准源校准源用于对一般信号源进行校准（或比对），有时称为标准源信号发生器的分类按输出波形分类按输出频率范围分类按调制类型按信号产生方式标准信号源按输出波形分类按输出信

3、号波形的不同，主要有正弦信号发生器和非正弦波信号发生器。非正弦波信号发生器又包括：函数（波形）信号发生器、脉冲信号发生器和噪声信号发生器等。实际应用中，正弦信号发生器应用最广泛。函数信号发生器也比较常用，因为它不仅可以输出多种波形，而且信号频率范围也较宽且可调。脉冲信号发生器主要用来测量脉冲数字电路的工作性能按输出频率范围分类按调制类型按调制方式不同，主要有调幅(AM)、调频(FM)、调相及脉冲调制(PM)信号发生器。有谐振法和合成法信号发生器等等。按信号产生方式AWG5000高性能任意波形发生器AWG50

4、00任意波形发生器为复杂多变的混合信号生成提供理想的解决方案。AWG5000提供模拟和数字信号混合输出性能,允许在一台仪器上同时生成数字和模拟I/Q和IF。AFG3000任意波形/函数发生器系列AFG3000任意波形/函数发生器系列具有12种标准波形、任意波形功能以及信号衰减选项，可满足广泛的应用需求。3.2信号发生器的性能指标信号发生器的技术指标较多，针对信号发生器的用途不同，其技术指标也不相同。主要有：1.频率特性常用以下4项技术指标来描述信号发生器的频率特性。（1）有效频率范围：各项指标均能得到保证的

5、输出频率范围。（2）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（3）频率稳定度：是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对预设值变化的大小。它表征信号发生器维持工作于恒定频率的能力。又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。长期稳定度是指长时间内频率的变化，如变化时间为3小时、12小时。短期稳定度是指信号发生器经规定的预热时间后，频率在规定的时间间隔（15min)内的最大变化。定义为（4）非线性失真和频谱纯度：实际中，信号发生器不易产生理想的正弦波。通

6、常，用非线性失真来表征低频信号发生器输出波形的好坏，约为0.1%～1%；用频谱纯度表征高频信号发生器输出波形的质量。频谱不纯的主要来源为高次谐波和非谐波。非线性失真系数定义为或2.输出特性（1）输出电平调节范围：低频和高频信号发生器的输出电平通常用电压电平表示，微波信号发生器则用功率电平表示。电平表示的方法可用电压，也可用分贝表示。一般输出电平并不高，但调节范围较宽，可达107。例如，HP8640B输出电平范围为+19dB～-145dB。（2）输出电平准确度：一般在±3%～±10%的范围内。（3）输出电平稳

7、定度和平坦度：输出电平稳定度是指输出电平随时间变化的情况，而平坦度是指调节频率时输出电平幅度的变化情况。例如HP8640B的平坦度为±0.5dB。（4）输出阻抗：低频信号发生器的输出阻抗有50Ω、600Ω、5000Ω三种，而高频信号发生器则为50Ω或75Ω两种。使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配。3.调制特性（1）调制类型：通常包含如下几种类型。调幅(AM)适用于整个射频频段，但主要用于高频段。调频(FM)主要用于甚高频或超高频段。脉冲调制(PM)主要用于微波波段。视频调制(VM)主要用于电视使用的

8、频段，即30MHz～1000MHz。（2）调制频率及其范围:调制频率可以是固定的或连续可调的，可以是内调制也可以是外调制（由外部向仪器提供调制信号）。调幅的调制频率通常为400Hz、1000Hz；而调频的调制频率在10Hz~110kHz范围内。（3）调制系数的有效范围：调幅系数的范围为0~80%;调频的频偏通常不小于75kHz。（4）调制系数的准确度：一般优于10%。（5）调制线性度：一般在1%～5%的范围内。（