电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第03章.ppt

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1、第3章　信号发生器3.1信号发生器概述3.2正弦信号发生器的性能指标3.3低频、超低频信号发生器3.4射频信号发生器3.5扫频信号发生器3.6脉冲信号发生器*3.7噪声信号发生器小结习题33.1信号发生器概述3.1.1信号发生器的用途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，以分析和确定它们的性能参数，如图3.1-1所示。图3.1-1测试信号发生器提供测试用电信号的装置统称为信号发生器。3.1.2信号发生器的分类1.按频率范围分类表3.1-1中频段的划分不是绝对的。比如在电子仪器的门类划分中，“低

2、频信号发生器”指1Hz~1MHz频段，波形以正弦波为主，或兼有方波及其他波形的信号发生器；“射频信号发生器”则指能产生正弦信号，频率范围部分或全部覆盖30kHz~1GHz(允许向外延伸)，并且具有一种或一种以上调制功能的信号发生器。可见，这里两类信号发生器的频率范围有重叠，而所谓“射频信号发生器”包含了表3.1-1中视频以上各类信号发生器。2.按输出波形分类根据使用要求，信号发生器可以输出不同波形的信号。图3.1-2几种典型的信号波形按照输出信号的波形特性，信号发生器可分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器又包括脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频

3、信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。3.按信号发生器的性能分类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。此外，还有其他的分类方法。比如按照使用范围，可分为通用和专用信号发生器(例如电声行业中使用的立体声和调频立体声信号发生器就属于专用信号发生器)；按照调节方式，可分为普通信号发生器、扫频信号发生器和程控信号发生器；按照频率的产生方法又可分为谐振信号发生器、锁相信号发生器及合成信号发生器等。上面所述仅是常用的几种分类方式，而且是大致的分类。随着电子技术水平的不断发展，信号发生器的功能越来越齐全，性能越来越优良，同一台

4、信号发生器往往具有相当宽的频率覆盖范围，又具有输出多种波形信号的功能。例如，国产EE1631型函数信号发生器的频率覆盖范围为0.005Hz~40MHz，跨越了超低频、低频、视频、高频到甚高频几个频段，可以输出包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲波、调幅波、调频波等多种波形的信号。3.1.3信号发生器的基本构成振荡器：是信号发生器的核心部分，由它产生不同频率、不同波形的信号。产生不同频段、不同波形信号的振荡器其原理、结构差别很大。振荡器输出级变换器指示器电源变换器：可以是电压放大器、功率放大器、调制器或整形器。一般情况下，振荡器输出的信号都较微弱，需在该部分加以放

5、大。此外，调幅、调频等信号也需在这部分由调制信号对载频加以调制，而函数发生器、振荡器输出的是三角波，需在这里由整形电路整形成方波或正弦波。输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以是衰减器、匹配变压器和射极跟随器等。指示器：用来监视输出信号。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用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。3.1.4信号发生器的发展趋势当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖范围、高频率

6、精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。3.2正弦信号发生器的性能指标正弦信号发生器是最普通、应用最广泛的一类。其原因是：正弦信号容易产生，容易描述，又是应用最广的载波信号，任何线性双口网络的特性都可以用它对正弦信号的响应来表征。信号发生器作为测量系统的激励源，因此被测器件、设备的各项性能参数的测量质量将直接依赖于信号发生器的性能。通常用频率特性、输出特性和调制特性(俗称三大指标)来评价正弦信号发生器的性能，其中包括30余项具体指标。本节仅介绍信号发生器中几项最基本、最常用的性能指标。3.2.1频率范围频率范围指信号发生器所产生的信号频率范围，该范围内既可

7、连续，又可由若干频段或一系列离散频率覆盖，在此范围内应满足全部误差要求。为了保证有效频率范围连续，两相邻频段间有相互衔接的公共部分，即频段重叠。3.2.2频率准确度频率准确度是指信号发生器度盘(或数字显示)数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示：式中，f0为度盘或数字显示数值，也称预调值；f1是输出正弦信号频率的实际值。频率准确度实际上是输出信号频率的工作误差。(3.2-1)用度盘读数的信号发生器的频率准确度约为±(1%~10%)，精密低频信号发生器的频率准确度可达±0.5%。例如，调谐式XFC-6型标准信号发生器的频率准确度优于±1%，而一些采用