电子测量技术（西电版）第6章测量用信号源

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1、第6章　测量用信号源6.1信号源概述6.2信号产生方法及信号发生器发展趋势6.3频率合成技术及锁相频率合成6.4直接数字频率合成技术6.5频率合成技术的发展思考与练习6.1信号源概述6.1.1信号源的作用能产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形的信号发生器称为信号源，信号源在电子系统的研制、生产、测试、校准及维护中有着广泛的应用。例如在电子测量中，一个系统电参数的数值或特性(如电阻的阻值、放大器的放大倍数、四端网络的频率特性等)必须在一定的电信号作用下才能表现出来。这时可以借助于信号源，将其产生的信号作为输入激励信号，观察系统响应的方法进行测量。另一方面，许多电子系统的性能只有在一定信号

2、的作用下才能显现出来，如扬声器，电视机等。扬声器只有在外加音频信号时才能发声，如果不给电视机外加电视信号，其屏幕上就不会有图像。和示波器、电压表、频率计等仪器一样，信号源是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。在其他领域，信号源也有着广泛的应用，例如机械部门的超声波探伤、医疗部门的超声波诊断、频谱治疗仪等。归纳起来，信号源的用途主要有以下三个方面：(1)激励源。在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件及整机设备时，都需要有信号源作为激励信号，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析确定它们的性能参数。(

3、2)标准信号源。如标准的正弦波发生器、方波发生器、脉冲波发生器、电视信号发生器等。这些信号一类是用于产生一些标准信号，提供给某类设备测量专用；另一类是用作对一般信号源校准，亦称为校准源。(3)信号仿真。若要研究设备在实际环境下所受到的影响，而又暂时无法到实际环境中测量时，可以利用信号源给其施加与实际环境相同特性的信号来测量，这时信号源就要仿真实际的特征信号，如噪声信号、高频干扰信号等。6.1.2信号源的分类信号源的应用领域广泛，种类繁多，性能指标各异，分类方法亦不同。按用途有专用和通用之分；按性能有一般和标准信号源之分；按调试类型可以分为调幅、调频、调相、脉冲调制及组合调制信号发生器等；

4、按频率调节方式可分为扫频、程控信号发生器等。下面介绍几种主要的分类方法。按照输出信号的频率来分，大致可以分为6类：超低频率信号发生器，频率范围为0.001～1000Hz；低频信号发生器，频率范围1Hz～1MHz;视频信号发生器，频率范围为20Hz~10MHz；高频信号发生器，频率范围为200kHz～30MHz；甚高频信号发生器，频率范围在30kHz～300MHz；超高频信号发生器，频率在300MHz以上。应该指出，按频段划分的方法并不是一种严格的界限，目前许多信号发生器可以跨越几个频段。按输出的波形可以分为：正弦波形发生器，产生正弦波形或受调制的正弦信号；脉冲信号发生器，产生脉冲宽度不同的

5、重复脉冲；函数信号发生器，产生幅度与时间成一定函数关系的信号；噪声信号发生器，产生模拟各种干扰的电压信号。按照信号发生器的性能标准，可以分为一般的信号发生器和标准信号发生器。标准信号发生器的技术指标要求较高，有的标准信号发生器用于为收音机、电视机和通讯设备的测量校准提供标准信号；还有一类高精度的直流或交流标准信号源是用于对数字多用表等高精度仪器或一般信号源进行校准，其输出信号的频率、幅度、调制系数等可以在一定范围内调节，而且准确度、稳定度、波形失真等指标要求很高。而一般信号源对输出信号的频率、幅度的技术指标要求相对低一些。6.1.3信号发生器的基本组成信号源的种类很多，信号产生方法各不相

6、同，但其基本结构是一致的，如图6-1所示。它主要包括主振器、缓冲级、输出级及相关的外部环节。图6-1信号发生器的结构框图主振器：它是信号源的核心，由它产生不同频率、不同波形的信号。由于要产生的信号频率、波形不同，其原理、结构差异很大。缓冲级：对主振器产生的信号进行放大、整形等。调制级：在需要输出调制波形时，对原始信号按照调幅、调频等要求进行调制。输出级：输出级的功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以由衰减器、匹配变压器以及射极跟随器等构成。指示器：指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功率计、频率计和调制度表等，有些脉冲信号发生器还附带有简易示波器。使用时可通过指示器来调整输出

7、信号的频率、幅度及其他特征。通常情况下指示器接于衰减器之前，并且由于指示仪表本身准确度不高，其示值仅供参考，从输出端输出信号的实际特性需要其他更准确的测量仪表来测量。电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将50Hz交流市电整流成直流，并有良好的稳压措施。6.1.4正弦信号发生器的性能指标在各类信号发生器中，正弦信号发生器是最普通、应用最广泛的一类，几乎渗透到所有的电子学实验及测量