【正文】 測量用信號發(fā)生器 應(yīng)知要點 ? 應(yīng)知 1：什么是信號源及其作用 ? 應(yīng)知 2：信號發(fā)生器的分類 ? 應(yīng)知 3：信號發(fā)生器的基本要求 ? 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? 應(yīng)知 5：信號發(fā)生器的組成和測量方法 ? 應(yīng)知 6：低頻信號發(fā)生器工作原理 ? 應(yīng)知 7：高頻信號發(fā)生器工作原理 ? 應(yīng)知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 ? 應(yīng)知 9：合成信號發(fā)生器原理 應(yīng)知 1：什么是信號源及其作用 ? 信號發(fā)生器又叫 信號源 ， 它是在電子測量中提供符合一定技術(shù)要求的電信號的儀器 。 ? 信號發(fā)生器可產(chǎn)生不同波形 、 頻率和幅度的信號 ， 為測試各種模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)提供不同的信號源 。 ? 應(yīng)用最為廣泛 、 基本 ， 常以各種形式出現(xiàn)在其它設(shè)備中作為一個組成部分 ， 或和其它設(shè)備一起組成一套測試系統(tǒng) 。 正弦信號發(fā)生器（ A題） ? 一 、 任務(wù) ? 設(shè)計制作一個正弦信號發(fā)生器。 ? 二 、 要求 ? 基本要求 ? （ 1） 正弦波輸出頻率范圍： 1kHz～10MHz； ? （ 2） 具有頻率設(shè)置功能 ， 頻率步進：100Hz； ? （ 3） 輸出信號頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于 104； ? ? （ 4） 輸出電壓幅度：在負(fù)載電阻上的電壓峰 峰值 Vopp≥1V； ? （ 5）失真度：用示波器觀察時無明顯失真。 ? 發(fā)揮部分 ? 在完成基本要求應(yīng)知的基礎(chǔ)上 ， 增加如下功能： ? （ 1） 增加輸出電壓幅度：在頻率范圍內(nèi)負(fù)載電阻上正弦信號輸出電壓的峰 峰值 Vopp=6V177。 1V； ? （ 2）產(chǎn)生模擬幅度調(diào)制 (AM)信號：在1MHz~10MHz范圍內(nèi)調(diào)制度 ma可在 10%～ 100%之間程控調(diào)節(jié)，步進量 10%，正弦調(diào)制信號頻率為1kHz，調(diào)制信號自行產(chǎn)生； ? （ 3） 產(chǎn)生模擬頻率調(diào)制 (FM)信號：在100kHz~10MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生 10kHz最大頻偏 ， 且最大頻偏可分為 5kHz/10kHz二級程控調(diào)節(jié) ， 正弦調(diào)制信號頻率為1kHz， 調(diào)制信號自行產(chǎn)生； ? （ 4） 產(chǎn)生二進制 PSK、 ASK信號：在100kHz固定頻率載波進行二進制鍵控 ，二進制基帶序列碼速率固定為 10kbps，二進制基帶序列信號自行產(chǎn)生； ? （ 5） 其他 。 ? 正弦信號發(fā)生器（ A題） ? 三 、 評分標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)知 2：信號發(fā)生器的分類 1． 按輸出波形分類 ① 正弦信號發(fā)生器： 產(chǎn)生正弦波或受調(diào)制的正弦波。 ② 脈沖信號發(fā)生器： 產(chǎn)生脈寬可調(diào)的重復(fù)脈沖波。 ③ 函數(shù)信號發(fā)生器： 產(chǎn)生幅度與時間成一定函數(shù)關(guān)系的信號，即正弦波、三角波、方波等各種信號。 應(yīng)知 2：信號發(fā)生器的分類 ④ 噪聲信號發(fā)生器： 產(chǎn)生各種模擬干擾的電信號 。 2． 按輸出頻率范圍分類 ① 超低頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 ～ 1kHz。 ② 低頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 1Hz～ 1MHz。 應(yīng)知 2：信號發(fā)生器的分類 ③ 視頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 20Hz～ 10MHz。 ④ 高頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 200kHz～ 30MHz。 ⑤ 甚高頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 30～ 300MHz。 ⑥ 超高頻信號發(fā)生器： 頻率范圍為 300MHz以上。 應(yīng)知 3：信號發(fā)生器的基本要求 ① 產(chǎn)生一個具有 指定波形的振蕩信號 ； 信號的頻率應(yīng)在其有效范圍內(nèi)可調(diào) (步進或連續(xù)可調(diào) )，波形的參數(shù)已知；波形失真足夠小。 ② 信號的 振幅應(yīng)在其有效范圍內(nèi)可調(diào) (步進或連續(xù)可調(diào) )。 ③ 有 合適的輸出阻抗 ，高頻信號發(fā)生器通常為 50Ω或 75 Ω ，低頻信號發(fā)生器一般為 600Ω或 1k。具有功率輸出時，可以選擇 50 Ω， 75 Ω， 150 Ω，600 Ω和 5K Ω等檔 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) 主要包括頻率范圍、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。 ? ① 頻率范圍 ? 信號發(fā)生器的頻率范圍是指各項指標(biāo)都能得到保證的輸出頻率范圍，是“有效頻率范圍”的簡稱。 ? 有效頻率范圍，可以通過 波段式或差頻式、或合成式方法獲得較寬頻率范圍的覆蓋 。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ② 頻率準(zhǔn)確度 ? 信號發(fā)生器的頻率準(zhǔn)確度是指頻率的實際值 fx對其標(biāo)稱值 f0的相對偏差，其表達式為 ? 式中， Δf為頻率的絕對偏差。 000xff faff? ???應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ?度盤讀數(shù)時，信號發(fā)生器的頻率準(zhǔn)確度約為 177。 (%~10%)，采用數(shù)字式儀器，其輸出頻率的準(zhǔn)確度可達 108~1010量級。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ③ 頻率穩(wěn)定度 ? 是指在一定的時間間隔內(nèi)，在其它環(huán)境條件不變時，頻率源維持其工作于恒定頻率的能力。 ? 可分為長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? 短期穩(wěn)定度 定義為信號發(fā)生器經(jīng)規(guī)定的預(yù)熱時間后，頻率在規(guī)定時間間隔內(nèi) (15分鐘 )的最大變化，表示為 ? 式中， fmax， fmin分別是頻率在任何一個規(guī)定時間間隔內(nèi)的最大值和最小值。 m a x m i n0fff? ??應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ?實際上可以看到，上式指的是頻率的不穩(wěn)定度。 ?頻率長期穩(wěn)定度是指長時間 (年、月的范圍內(nèi) )頻率的變化。 ?一般 振蕩器的頻率穩(wěn)定度應(yīng)高于準(zhǔn)確度 1~2個數(shù)量級。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ? 信號發(fā)生器的輸出特性包括它的輸出阻抗、輸出電平、波形及輸出衰減等。 ? ① 輸出阻抗 ? 低頻信號發(fā)生器一般為 600Ω或 1KΩ。 ? 高頻信號發(fā)生器一般使用 50或 75Ω檔。使用高頻信號發(fā)生器時，應(yīng)注意輸出阻抗與負(fù)載匹配。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ② 電平特性 ? 它是指輸出波形的電平的有效范圍、頻率響應(yīng)及輸出電平的準(zhǔn)確度。 ? 如，一般標(biāo)準(zhǔn)高頻信號發(fā)生器的輸出電壓為 ~1V，電平振蕩器的輸出電平為+10~60dB。 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ③ 波形特性 ? 包括輸出波形的種類及其參數(shù) 。 ? 信號發(fā)生器一般可以輸出正弦、脈沖等波形，函數(shù)信號發(fā)生器還可以輸出方波、三角波、鋸齒波、階梯波，甚至任意波形。 圖 21 電子測量中的幾種常用波形 應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) 能夠輸出多種波形的信號發(fā)生器，對其它非正弦波的參數(shù)都有著不同的要求。輸出脈沖的，有脈寬可調(diào)、符合測試要求的上升時間、下降時間等參數(shù)指標(biāo)。 ? 三角波輸出時，則要限制非線性等。 電壓、電流中的非線性失真度是用基波成分除外的總諧波有效值與基波有效值之比化為百分?jǐn)?shù)來表示。 2 2 2231100%nu u uu? ? ????應(yīng)知 4：信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo) ? ? 對高頻信號發(fā)生器來說，一般還具有輸出一種或多種調(diào)制信號的能力，