【正文】 第六章 測量用信號源 第六章 測量用信號源 6 .1 引言 6 .3 數字頻率合成式信號發(fā)生器 6 .2 頻率合成器 第六章 測量用信號源 6 .1 信號源概述 一、信號源模型 輸出電阻常 50， 75， 150， 600Ω 等數值，有的信號源還備有幾種輸出電阻可以切換，用戶可根據需要選擇。 信號源的兩個輸出端均未接儀器底盤，這稱為信號源的輸出端是浮置的。如果輸出有一端接至底盤，并接至電源地線，則稱為接地輸出。很多信號源能提供浮地輸出或接地輸出兩種方式供用戶選擇。只需通過開關或跳線就可以在兩種方式中任意切換。輸出是否需要接地與應用條件有關。若用信號激勵雙端均浮地的電路，例如，差分電路，則信號源必須使用浮地輸出。 第六章 測量用信號源 二、信號源的分類 （一）按信號的基波頻率分類 （ 1）超低頻信號源，頻率范圍為 ~1000Hz； （ 2）低頻信號源，頻率范圍為 1Hz~200kHz。其中使用較多的為 20Hz~20kHz，這時又稱為間頻信號源； （ 3）視頻信號源，頻率范圍為 10Hz~10MHz； （ 4）高頻信號源，頻率范圍為 200kHz~30MHz，有一些信號源頻率略窄，例如，只有 3~30MHz，亦稱為高頻信號源； （ 5）甚高頻信號源，甚高頻又稱為特高頻，頻率范圍為 30~300MHz； （ 6）超高頻信號源，頻率范圍在 300MHz以上。 第六章 測量用信號源 （二）按信號的波形分類 1．正弦信號發(fā)生器 2．函數發(fā)生器 函數發(fā)生器通常至少包含正弦波、方波和三角波三種波形。有些還包括正負鋸齒波（又稱斜波）、脈沖波、階梯波等波形。其頻率上限通常不是太高，大多為幾十至上百 MHz，有的還要更低。 由于任意形狀的信號均可分解為若干個正弦信號，并且電子系統(tǒng)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應就是它的頻率響應，因此正弦信號是比較重要的信號。有不少信號源就是專門產生正弦信號的，稱為正弦信號發(fā)生器。 第六章 測量用信號源 函數發(fā)生器信號的產生方法主要有兩種，一種和后面還要討論的任意波形發(fā)生器相同，即先存儲了波形量化后的數據值，再經 DAC輸出要求的信號；另一種先產生一種波形，再變換為其它要求的波形。 由三角波產生方波和正弦波的方框圖 第六章 測量用信號源 正弦波變換器 在三角波為正電壓時，二極管 D1， D2等逐次導通，當三角波變?yōu)樨撾妷簳r，二極管 D’ 1， D’ 2等逐次導通。每導通一個二極管，電阻 R與二極管支路構成的分壓比就發(fā)生變化，形成圖所示的非線性輸入 輸出特性，致使輸入的三角波變成輸出的近似正弦波。 第六章 測量用信號源 第六章 測量用信號源 3．掃頻信號發(fā)生器 信號源輸出信號的頻率可以是固定的或在一定范圍內任意設置為某固定值，也可以是頻率在某頻率區(qū)間有規(guī)律地掃動，后者稱為掃頻信號源，簡稱掃頻源。多數掃頻源是正弦信號的頻率掃動，但也可以是方波、三角波等非正弦信號的基波頻率在一定區(qū)間掃動。 4．脈沖及數字信號發(fā)生器 脈沖信號發(fā)生器及數字信號發(fā)生器產生矩形或基本是矩形的信號，但兩者也有一些差別。 第六章 測量用信號源 脈沖發(fā)生器產生重復頻率可以設定的脈沖信號，其脈沖的幅度、寬度、極性、占空比、上升及下降時間等脈沖參數一般均可在一定范圍內設置。脈沖發(fā)生器的輸出通道數目通常不太多。它既可用于模擬電路又可用于數字電路。 數字信號發(fā)生器又稱數據發(fā)生器、圖形或模式（ Pattern）發(fā)生器，它主要用于數字電路測試中作為激勵源或仿真數據信號，它通常都是多路的。 第六章 測量用信號源 5．調制信號發(fā)生器 調制信號被廣泛用于通信、傳輸和控制。它將語言、數據、音樂及圖像等信號變成電信號，經過調制被高頻電磁波或其他高頻信號 “ 攜帶 ” ，以便遠距離傳輸。攜帶信號的高頻信號稱為載波，被載波攜帶的頻率較低的信號稱為調制信號。將調制信號加于載波的過程稱為調制，調制后的信號稱為已調制信號。不少信號源都能產生已調制信號，稱為調制信號發(fā)生器。 6．噪聲及偽隨機信號發(fā)生器 7．任意波形發(fā)生器 第六章 測量用信號源 （三）按是否采用頻率合成技術分類 頻率合成技術是利用一個或少數幾個基準頻率信號，產生往往是較多頻率的信號，所產生信號的頻率穩(wěn)定度和頻率準確度均與基準信號相同或相近。 （四）按其他特性分類 第六章 測量用信號源 三、信號源的主要技術指標 （一）有關輸出信號頻率的技術指標 輸出頻率相對誤差 cccfffff ???? 0?約定真值標稱值::0cff第六章 測量用信號源 頻率穩(wěn)定度、老化率和阿侖方差 頻率穩(wěn)定度是指在一定時間間隔內，信號源在規(guī)定的時間內頻率的相對變化，所以實際上是頻率 不穩(wěn)定度 ，它表征頻率源維持其工作于恒定頻率上的工作能力。 影響頻率穩(wěn)定度因素：系統(tǒng)誤差和隨機誤差。 信號源廠商給出的頻率穩(wěn)定度所對應的統(tǒng)計時間為 15min~24h。 測量頻率穩(wěn)定度具體方法：首先規(guī)定頻率變化對應的 時段 ，在大于或等于 的時間 內，以明顯小于 的時間間隔 測出信號源的輸出頻率并繪出變化曲線。 1t1t 2t 1tt?第六章 測量用信號源 頻率穩(wěn)定度 時段）在 10m i nm a x ( tfff ???第六章 測量用信號源 衡量頻率穩(wěn)定程度時還常用到基本上只考慮系統(tǒng)誤差影響的老化率和基本上只考慮隨機誤差影響的阿侖方差。 ◆ 老化率 通常用一天內的頻率平均漂移作為長期穩(wěn)定度的表征，叫做 “ 日老化率 ” 。用一天內頻率平均漂移的相對值表示。 )24(0hffK ??第六章 測量用信號源 ◆ 阿侖（ Allan）方差 阿侖（ Allan）方差是反映頻率在很短時間內變化的常用指標。由于考慮的時間間隔很短，以致系統(tǒng)誤差引起的頻率漂移可以忽略不計，所以它只考慮了頻率的隨機變化。 阿侖方差是討論 m組相鄰測量時間為 τ 的頻率值之差異。期中每組都是在兩相鄰時間 τ 內測得，因此又稱為雙取樣測量。其測量值分別為 fi1及 fi2，其中 i表示第i組， fi1表示該組第一個時間 τ 內的測量值，實際上是第一個時間 τ 內頻率的平均值， fi2是該組第二個時間 τ內的測量值。根據第二章求方差估計值的公式（ 2