【正文】 )(?N)(???????????????3/)(a r c t a n)()(31)()(0022002???????????? jNN（ ） （ ） 第 3章 信號發(fā)生器 和 分別示于圖 3． 32中 (b)和 169。圖 (b)除包括電壓輸出外，另有功率輸出能力 o 3. 通用 RC振蕩器 低頻信號發(fā)生器中產(chǎn)生振蕩信號 (圖 3． 31中主振器 )的方法有多種，在通用信號發(fā)生器 (如 XD1 、 XDXD7)中，主振器通常使用 RC振蕩器，而其中應(yīng)用最多的當(dāng)屬 文氏橋振蕩器。 第 3章 信號發(fā)生器 低頻信號發(fā)生器 一、低頻信號發(fā)生器 1．低頻信號發(fā)生器主要性能指標(biāo) 通用低頻信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)：①頻率范圍為 lHz～ 1MHz連續(xù)可調(diào)；②頻率穩(wěn)定度 (～ )％／ h；⑧頻率準(zhǔn)確度 177。當(dāng)調(diào)制信號由信號發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生時，稱為內(nèi)調(diào)制，當(dāng)調(diào)制信號由外部加到信號發(fā)生器進行調(diào)制時，稱為外調(diào)制。 第 3章 信號發(fā)生器 七、輸出電平’ 輸出電平指的是輸出信號幅度的有效范圍，即由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信號發(fā)生器的最大輸出電壓和最大輸出功率及其衰減范圍內(nèi)所得到輸出幅度的有效范圍。信號發(fā)生器的輸出阻抗視其類型不同而異。 10％所產(chǎn)生的相對頻率變化，表示為： ，即 610??x60601 1010)( ?????fff? （ ） 第 3章 信號發(fā)生器 (3)負載變化引起的頻率變動量 負載電阻從開路變化到額定值時所引起的相對頻率變化，表示為： ，即 610??x61612 1010)( ?????fff? （ ） 式中 f1為空載時的輸出頻率， f2為額定負載時的輸出頻率。頻率長期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，信號頻率在任意 3h內(nèi)所發(fā)生的最大變化，表示為： 預(yù)調(diào)頻率的 yH zx ?? ? 610（ ） 式中 x、 y是由廠家確定的性能指標(biāo)值。 第 3章 信號發(fā)生器 三、頻率穩(wěn)定度 頻率穩(wěn)定度指標(biāo)要求與頻率準(zhǔn)確度相關(guān)。用度盤讀數(shù)的信號發(fā)生器頻率準(zhǔn)確度約為 177。例如國產(chǎn) XDl型信號發(fā)生器，輸，出信號頻率范圍為 1Hz～ 1MHz，分六檔即六個頻段，為了保證有效頻率范圍連續(xù)，兩相鄰頻段間有相互銜接的公共部分即頻段重迭。不過由于各種儀器的用途不同，精度等級不同，并非每類每臺產(chǎn)品都用全部指標(biāo)進行考核。 第 3章 信號發(fā)生器 正弦信號發(fā)生器的性能指標(biāo) 在各類信號發(fā)生器中，正弦信號發(fā)生器是最普通、應(yīng)用最廣泛的一類，幾乎滲透到所有的電子學(xué)實驗及測量中。 第 3章 信號發(fā)生器 四、信號發(fā)生器的發(fā)展趨勢 由于電子測量及其他部門對各類信號發(fā)生器的廣泛需求及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號發(fā)生器種類日益增多，性能日益提高，尤其隨著 70年代微處理器的出現(xiàn)，更促使信號發(fā)生器向著自動化、智能化方向發(fā)展。使用時可通過指示器來調(diào)整輸出信號的頻率、幅度及其他特性。還有像調(diào)幅、調(diào)頻等信號，也需在這部分由調(diào)制信號對載頻加以調(diào)制。 第 3章 信號發(fā)生器 三、信號發(fā)生器的基本構(gòu)成 雖然各類信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的方法及功能各有不同，但其基本的構(gòu)成一般都可用圖 3． 1—3的框圖描述，下面對框圖中各個部分作扼要介紹 .振蕩器：振蕩器是信號發(fā)生器的核心部分，由它產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號。比如按照使用范圍，可分為通用和專用信號發(fā)生器 (例如電聲行業(yè)中使用的立體聲和調(diào)頻立體聲信號發(fā)生器就屬于專用信號發(fā)生器 )；按照調(diào)節(jié)方式，可分為普通信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器和程控信號發(fā)生器；按照頻率產(chǎn)生方法又可分為諧振信號發(fā)生器、鎖相信號發(fā)生器及合成信號發(fā)生器等。按照輸出信號的波形特性，信號發(fā)生器可分為正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器。除了電子技術(shù)尤其是電子測量，信號發(fā)生器在其他領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，例如機械部門的超聲波探傷，醫(yī)療部門的超聲波診斷、頻譜治療儀等。第 3章 信號發(fā)生器 第 3章 信號發(fā)生器 信號發(fā)生器概述 正弦信號發(fā)生器的性能指標(biāo) 低頻信號發(fā)生器 射頻信號發(fā)生器 掃頻信號發(fā)生器 脈沖信號發(fā)生器 噪聲發(fā)生器 習(xí) 題 三 第 3章 信號發(fā)生器 信號發(fā)生器概述 一、信號發(fā)生器的用途 在研制、生產(chǎn)、使用、測試和維修各種電子元器件、部件以及整機設(shè)備時，都需要有信號源，’由它產(chǎn)生不同頻率、不同波形的電壓、電流信號并加到被測器件、設(shè)備上，用其他測量儀器觀察、測量被測者的輸出響應(yīng)，以分析確定它們的性能參數(shù)，如圖3． 1—l所示。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —1 測試信號發(fā)生器 第 3章 信號發(fā)生器 二、信號發(fā)生器的分類 信號發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類型號繁多，性能各異，分類方法也不盡一致，下面介紹幾種常見的分類。非正弦信號發(fā)生器又可包括：脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等 . 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —2 幾種典型的信號波形 第 3章 信號發(fā)生器 3．按信號發(fā)生器的性能分類 按信號發(fā)生器的性能指標(biāo)，可分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 第 3章 信號發(fā)生器 上面所述僅是常用的幾種分類方式，而且是大致的分類。產(chǎn)生不同頻段、不同波形信號的振蕩器原理、結(jié)構(gòu)差別很大。而像函數(shù)發(fā)生器，振蕩器輸出的是三角波，需在這里由整形電路整形成方波或正弦波。通常情況下指示器接于衰減器之前，并且由于指示儀表本身準(zhǔn)確度不高，其示值僅供參考，從輸出端輸出信號的實際特性需用其他更準(zhǔn)確的測量儀表來測量?，F(xiàn)在，許多信號發(fā)生器除帶有微處理器，因而具備了自校、自檢、自動故障診斷和自動波形形成和修正等功能外，還帶有 IEEE488或 RS232總線，可以和控制計算機及其他測量儀器一起方便地構(gòu)成自動測試系統(tǒng)。其原因除了正弦信號容易產(chǎn)生，容易描述又是應(yīng)用最廣的載波信號外，還由于任何線性雙口網(wǎng)絡(luò)的特性，都可以用它對正弦信號的響應(yīng)采表征。另外各生產(chǎn)廠家出廠檢驗標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)說明書中的術(shù)語也不盡一致。又如 (美 )HP公司 HP—8660C型頻率合成器產(chǎn)生的正弦信號的頻率范圍為主 0kHz～ 2 600MHz，可提供間隔為 1Hz總共近 26億個分立頻率。 (1％～ 10％ )，精密低頻信號發(fā)生器頻率準(zhǔn)確度可達 177。頻率穩(wěn)定度是指其他外界條件恒定不變的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于預(yù)調(diào)值變化的大小。 第 3章 信號發(fā)生器 四、由溫度、電源、負載變化而引起的頻率變動量 在第一章第 167。 第 3章 信號發(fā)生器 五、非線性失真系數(shù) (失真度 ) 正弦信號發(fā)生器的輸出在理想情況下應(yīng)為單一頻率的正弦波，但由于信號發(fā)生器內(nèi)部放大器等元、器件的非線性，會使輸出信號產(chǎn)生非線性失真，除了所需要的正弦波頻率外， 還有其他諧波分量。低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗一般為 600Q(或 1 kΩ )，功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計而定，通常有 50Ω 、 75Ω 、 150Ω 、 600Ω和5kΩ等檔。輸出幅度可用電壓 (V， mV， V)或分貝表示。這類帶有輸出已調(diào)波功能的信號發(fā)生器，是測試無線電收發(fā)設(shè)備等場合不可缺少的儀器。 (1～ 2)％；④輸出電壓 0—10v連續(xù)可調(diào)；⑤ 輸出功率約 (～ 5)w連續(xù)可調(diào)；⑥非線性失真 ( ～ 1)％；⑦輸出阻抗可為 50 Ω 、 75 Ω 、 150 Ω 、 600 及 5k Ω 。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —1 低頻信號發(fā)生器框圖 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —1 低頻信號發(fā)生器框圖 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —2 RC文氏橋網(wǎng)絡(luò) 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —2 RC文氏橋網(wǎng)絡(luò) 第 3章 信號發(fā)生器 圖 3． 32給出了文氏橋式網(wǎng)絡(luò)及其傳輸函數(shù)的幅頻相頻特性。.由圖 (b)、 (c)可以看出：當(dāng) ，或 時，輸出信號與輸入信號同相，且此時傳輸函數(shù)模最大 ，如果輸出信號 后接放大倍數(shù) 的同相放大器(一般 由兩級反相放大器級聯(lián)實現(xiàn) )，那么就可以維持 或者 的正弦振蕩，而 由于 RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，其他頻率的信號將被抑制。 第 3章 信號發(fā)生器 熱敏電阻只，的阻值隨環(huán)境溫度升高或流過的電流增加而減小，當(dāng)由于各種原因引起輸出電壓增大時，由于該電壓也直接接在 Rt、 Rf串聯(lián)電路，流過 Rt的電流也隨之增加而導(dǎo)致 Rt阻值降低，負反饋加大，放大器總增益降低，使輸出電壓減小，達到穩(wěn)定輸出信號振幅的目的。圖 —4是 XD—2型低頻信號發(fā)生器中的月 C振蕩器部分電路。這是因 為對 L、 C振蕩電路，振蕩頻率 當(dāng)頻率較低時， L、 C的體積都相當(dāng)大，分布電容、漏電導(dǎo)等也都相應(yīng)很大，而品質(zhì)因數(shù) Q值降低很多， 諧振特性變壞，且調(diào)節(jié)困難。當(dāng)可變頻率振蕩器頻率從 f1max變成 f1min時，低通濾波器后就得到了 fmax ～ fmin的低頻信號，再經(jīng)放大器和輸出衰減器后得到所需要的低頻信號。 第 3章 信號發(fā)生器 頻率特性 (輸出信號幅頻特性 )：電壓輸出 177。 輸出：電壓輸出， lHz～ 1MHz， 5V；最大功率輸出， 10Hz～ 7 0 0kHz(5 0Ω 、 75 Ω 、 150Ω 、 600 Ω )， 10 Hz～ 200 kHz(5 kΩ )， 4W。 3dB，100kHz～ 700kHz衰減 ≤80dB 177。 電源： 220V 177。例如：“頻率范圍”指 10～100kHz檔，“頻率調(diào)節(jié) 1‖指 4，“頻率調(diào)節(jié) ‖指8，“頻率調(diào)節(jié) 0． 01‖指 7，則此時輸出頻率為 48． 7 kHz。為了保證衰減的準(zhǔn)確性及輸出波形不變壞，電壓輸出端鈕上的負載應(yīng)大于 5kΩ . ?第 3章 信號發(fā)生器 功率輸出：將功率開關(guān)按下，用電纜直接從功率輸出插口引出。若負載阻抗過小，過載指示燈會再次閃亮，表示已經(jīng)過載，機內(nèi)過載保護電路動作，此時應(yīng)加大負載阻抗值 (即減輕負載 )，使燈熄滅。 第 3章 信號發(fā)生器 在電子測量儀器的門類劃分中，并不把超低頻信號發(fā)生器單列一類，我們僅出于從產(chǎn)生低頻振蕩的方法不同考慮，將其單獨列出加以敘述，其實這些產(chǎn)生低頻振蕩的方法，有時也用在一般低頻信號發(fā)生器中。輸出電壓受到偏置直流電壓限制，一般在一 15V～ +15V范圍內(nèi)。圖 (a)中 i1＝ i2(虛開路 )， (虛短路 )，所以 111222 , iRuiRu ???12112212RRiRiRuu ????() 第 3章 信號發(fā)生器 因此圖 (a)所示電路具有比例 (乘法、除法 )功能。在實際振蕩器中，為了調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡單，一般取 ，并在兩級積分器前，各加一個由同軸電位器構(gòu)成的分壓電路，分壓比均為 a，如圖 3． 3—l0(b)所示，不難得出其振蕩頻率為 1?K?CCCRRR ???? 2121 ,RC