测量用信号源第六章

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1、第六章测量用信号源6.1引言6.3数字频率合成式信号发生器6.2频率合成器6.1信号源概述一、信号源模型输出电阻常50，75，150，600Ω等数值，有的信号源还备有几种输出电阻可以切换，用户可根据需要选择。信号源的两个输出端均未接仪器底盘，这称为信号源的输出端是浮置的。如果输出有一端接至底盘，并接至电源地线，则称为接地输出。很多信号源能提供浮地输出或接地输出两种方式供用户选择。只需通过开关或跳线就可以在两种方式中任意切换。输出是否需要接地与应用条件有关。若用信号激励双端均浮地的电路，例如，差分电路，则信号源必须使用浮地输出。二

2、、信号源的分类（一）按信号的基波频率分类（1）超低频信号源，频率范围为0.0001~1000Hz；（2）低频信号源，频率范围为1Hz~200kHz。其中使用较多的为20Hz~20kHz，这时又称为间频信号源；（3）视频信号源，频率范围为10Hz~10MHz；（4）高频信号源，频率范围为200kHz~30MHz，有一些信号源频率略窄，例如，只有3~30MHz，亦称为高频信号源；（5）甚高频信号源，甚高频又称为特高频，频率范围为30~300MHz；（6）超高频信号源，频率范围在300MHz以上。（二）按信号的波形分类1．正弦信号发生

3、器2．函数发生器函数发生器通常至少包含正弦波、方波和三角波三种波形。有些还包括正负锯齿波（又称斜波）、脉冲波、阶梯波等波形。其频率上限通常不是太高，大多为几十至上百MHz，有的还要更低。由于任意形状的信号均可分解为若干个正弦信号，并且电子系统对正弦输入信号的稳态响应就是它的频率响应，因此正弦信号是比较重要的信号。有不少信号源就是专门产生正弦信号的，称为正弦信号发生器。函数发生器信号的产生方法主要有两种，一种和后面还要讨论的任意波形发生器相同，即先存储了波形量化后的数据值，再经DAC输出要求的信号；另一种先产生一种波形，再变换为其

4、它要求的波形。由三角波产生方波和正弦波的方框图正弦波变换器在三角波为正电压时，二极管D1，D2等逐次导通，当三角波变为负电压时，二极管D’1，D’2等逐次导通。每导通一个二极管，电阻R与二极管支路构成的分压比就发生变化，形成图所示的非线性输入-输出特性，致使输入的三角波变成输出的近似正弦波。3．扫频信号发生器信号源输出信号的频率可以是固定的或在一定范围内任意设置为某固定值，也可以是频率在某频率区间有规律地扫动，后者称为扫频信号源，简称扫频源。多数扫频源是正弦信号的频率扫动，但也可以是方波、三角波等非正弦信号的基波频率在一定区间扫

5、动。4．脉冲及数字信号发生器脉冲信号发生器及数字信号发生器产生矩形或基本是矩形的信号，但两者也有一些差别。脉冲发生器产生重复频率可以设定的脉冲信号，其脉冲的幅度、宽度、极性、占空比、上升及下降时间等脉冲参数一般均可在一定范围内设置。脉冲发生器的输出通道数目通常不太多。它既可用于模拟电路又可用于数字电路。数字信号发生器又称数据发生器、图形或模式（Pattern）发生器，它主要用于数字电路测试中作为激励源或仿真数据信号，它通常都是多路的。5．调制信号发生器调制信号被广泛用于通信、传输和控制。它将语言、数据、音乐及图像等信号变成电信号

6、，经过调制被高频电磁波或其他高频信号“携带”，以便远距离传输。携带信号的高频信号称为载波，被载波携带的频率较低的信号称为调制信号。将调制信号加于载波的过程称为调制，调制后的信号称为已调制信号。不少信号源都能产生已调制信号，称为调制信号发生器。6．噪声及伪随机信号发生器7．任意波形发生器（三）按是否采用频率合成技术分类频率合成技术是利用一个或少数几个基准频率信号，产生往往是较多频率的信号，所产生信号的频率稳定度和频率准确度均与基准信号相同或相近。（四）按其他特性分类三、信号源的主要技术指标（一）有关输出信号频率的技术指标1、输出频

7、率相对误差2、频率稳定度、老化率和阿仑方差频率稳定度是指在一定时间间隔内，信号源在规定的时间内频率的相对变化，所以实际上是频率不稳定度，它表征频率源维持其工作于恒定频率上的工作能力。影响频率稳定度因素：系统误差和随机误差。信号源厂商给出的频率稳定度所对应的统计时间为15min~24h。测量频率稳定度具体方法：首先规定频率变化对应的时段，在大于或等于的时间内，以明显小于的时间间隔测出信号源的输出频率并绘出变化曲线。频率稳定度衡量频率稳定程度时还常用到基本上只考虑系统误差影响的老化率和基本上只考虑随机误差影响的阿仑方差。◆老化率通常

8、用一天内的频率平均漂移作为长期稳定度的表征，叫做“日老化率”。用一天内频率平均漂移的相对值表示。◆阿仑（Allan）方差阿仑（Allan）方差是反映频率在很短时间内变化的常用指标。由于考虑的时间间隔很短，以致系统误差引起的频率漂移可以忽略不计，所以它只考虑了频率