【正文】 率 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 3—16中加／減 5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、 RS觸發(fā)器、檢測(cè)器等構(gòu)成 ROM的地址譯碼器，根據(jù)譯出地址從ROM中取出相對(duì)應(yīng)的幅度值 (是數(shù)字量 )，經(jīng)模 —數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，配合以相應(yīng)的倒相電路，構(gòu)成圖 3． 3—15所示的階梯波，再經(jīng)低通濾波器加以“平滑”，即濾除階梯波中的高次諧波，得到正弦波輸出。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —15 正弦波的階梯近似 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 ，我們簡(jiǎn)要分析其工作原理。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 3．?dāng)?shù)字合成低頻信號(hào)發(fā)生器 用 RC文氏橋振蕩器以及以積分器為基礎(chǔ)的函數(shù)發(fā)生器，突出的優(yōu)點(diǎn)是 電路簡(jiǎn)單。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —14 XD8B框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 比較器把恒定的正負(fù)極性電位 (177。點(diǎn)電位為 DuT ,1tRCEuD ???? ?() 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —12 函數(shù)發(fā)生器波形圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 將對(duì)稱三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的原理如圖 —13(a)所示。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —10 用積分器構(gòu)成的超低頻信號(hào)發(fā)生器 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —10 用積分器構(gòu)成的超低頻信號(hào)發(fā)生器 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 2．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 在低頻 (或超低頻 )信號(hào)發(fā)生器的家族中，還有一種被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，簡(jiǎn)稱函數(shù) 發(fā)生器，它在輸出正弦波的同時(shí)，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波形，以滿足不同的測(cè)試需求。在圖 (c)中，同樣考慮虛開(kāi)路、虛短路的理想化條件，可以得到 dttuRCdttiCdttiCuRiuii)(1)(1)(111221121??? ????????() 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 由式 (3。為了便于分析，不妨就近似認(rèn)為： ui ≈ 0(習(xí)慣上稱為虛短路，因?yàn)樾〔⒉徽嬲扔诹?)， i ≈ 0(習(xí)慣上稱為虛開(kāi)路 )輸入電阻、開(kāi)環(huán)放大系數(shù)分別近似認(rèn)為 ，這樣就得到圖 3． 38中 (c)的理想化運(yùn)放模型。下面我們主要介紹產(chǎn)生超低頻振蕩的幾種常用方法 . 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 1．用積分器構(gòu)成的超低頻信號(hào)發(fā)生器 (1)運(yùn)算放大器及其理想化模型 圖 3． 38(a)中虛框內(nèi)表示運(yùn)算放大器， (b)中虛框內(nèi)部分為其等效電路，其中只 i為運(yùn)算放大器 (以后簡(jiǎn)稱運(yùn)放 )輸入電阻，必為運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大系數(shù)，圖中 R R1為構(gòu)成實(shí)際放大器的反饋電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)撥向“內(nèi)測(cè)”時(shí)，它做為信號(hào)發(fā)生器輸出指示，由于它位于輸出衰減器之前，因此實(shí)際輸出電壓應(yīng)根據(jù)電壓表指示值與輸出衰減分貝數(shù)按表 —l計(jì)算。當(dāng)負(fù)載為高阻抗，且輸出頻率接近低高兩端，即接近 10Hz或幾百 kHz時(shí)，為保證有足夠的功率輸出，應(yīng)將面板右側(cè)“內(nèi)負(fù)載”鍵按下，接通內(nèi)負(fù)載。通過(guò)調(diào)節(jié)輸出衰減旋鈕和輸出細(xì)調(diào)旋鈕，可以得到較好的非線性失真 (％ )、 較小的電壓輸出 (200 V)和小電壓下較高的信噪比。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 (2)使用 參考圖 XD1低頻信號(hào)發(fā)生器框圖。 交流電壓表： 5V、 15V、 5 0V、 15 0V四檔， ≤177。 衰減器：電壓輸出， lHz～ 1MHz衰減 ≤80dB 177。 2dB 100～ 700kHz(50Ω 、 75 Ω 、1， 50 Ω 、 600Ω )， ≤13dB； 100～ 200kHz(5 kΩ )，≤177。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —6 差頻信號(hào)發(fā)生器框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 5． XD—l型低頻信號(hào)發(fā)生器 由于低頻信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用非常廣泛和頻繁，我們以 XD—1型低頻信號(hào)發(fā)生器為例，介 紹其主要技術(shù)指標(biāo)和簡(jiǎn)要使用方法 . 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 (1)主要技術(shù)指標(biāo) 頻率范圍： lHz～ 1MHz，分成 1Hz一 10Hz～100Hz～ 1kHz～ 10kHz一 100kHz～ 1MHz六個(gè)頻段 (六檔 )。例如 L固定，調(diào)節(jié)電容 C改變振蕩頻率，設(shè)電容調(diào)節(jié)范圍為 40～ 450pF，則頻率復(fù)蓋系數(shù) 3404 5 0m i nm a xm i nm a x ????CCffK () 如果用只 C橋式振蕩器，仍以上面的情況為例，根據(jù) 式 (3． 3—2)，可以得到頻率復(fù)蓋系數(shù) 114045 0m i nm a xm i nm a x ????CCffK () 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 事實(shí)上，例如以 RC文氏橋電路構(gòu)成振蕩器的 XD1型低頻信號(hào)源，信號(hào)頻率范圍為 1kHz ～ 1MHz，分為 6個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)的頻率復(fù)蓋系數(shù)均為主 0。為此實(shí)際振蕩器電路中放大器輸入級(jí)常采用場(chǎng)效應(yīng)管，以提高輸入阻抗 Ri，輸出時(shí)加接射極跟隨器，以降低輸出阻抗 Ro. 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —4 XD—2低頻信號(hào)發(fā)生器中的 RC振蕩器 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —5 放大器輸入輸出阻抗對(duì) RC網(wǎng)絡(luò)的影響 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 4．其他低頻振蕩器 (l) LC振蕩器 當(dāng)談到正弦振蕩時(shí)，很容易想到用 L、 C構(gòu)成諧振電路和晶體管放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —3 使用熱敏電阻 Rt作為增益控制器件的 文氏橋式振蕩器方框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 由式 (3． 3—2)可知，改變電阻 R和電容 C數(shù)值可調(diào)節(jié)振蕩頻率。因此，總是使用高增益的二級(jí)放大器加上負(fù)反饋，使得在維持振蕩期間，總電壓增益為 3，這樣就形成了圖3， 3—3所示的文氏橋振蕩電路。在圖 (a)中， 是網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓， 是輸出電壓， Z1為 R、 C串聯(lián)阻抗， Z2為 R、 C并聯(lián)阻抗，則網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù) iU?oU?)(31)(31)1(31)(0000212ffffjjCRCRjZZZUUjNio?????????????????????（ ） 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 式中 RCfRC ?? 21,100 ??（ ） 由式 (3。圖 (a)僅包括電壓輸出，負(fù)載能力 弱。而像 HP8663這類高檔合成信號(hào)發(fā)生器，同時(shí)具有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈沖調(diào)制等多種調(diào)制功能。 ?第 3章 信號(hào)發(fā)生器 八、調(diào)制特性 高頻信號(hào)發(fā)生器在輸出正弦波的同時(shí)，一般還能輸出一種或一種以上的已被調(diào)制的信號(hào)，多數(shù)情況下是調(diào)幅信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)，有些還帶有調(diào)相和脈沖調(diào)制等功能。當(dāng)使用高頻信號(hào)發(fā)生器時(shí)，要特別注意阻抗的匹配。由于 等較 U1小得多，為了測(cè)量上的方便，也用下面公式定義 y： nUUU 、 ?32nUUU 、 ?32%1 0 02222122322 ????????nnUUUUUU???（ ） 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 六、輸出阻抗 作為信號(hào)源，輸出阻抗的概念在“電路”或“電子電路”課程中都有說(shuō)明。前述規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)的頻率漂移即穩(wěn)定度，而由溫度、電源、負(fù)載變化等外界因素造成的頻率漂移 (或變動(dòng) )即為影響量 . (l)溫度引起的變動(dòng)量 環(huán)境溫度每變化工 ℃ 所產(chǎn)生的相對(duì)頻率變化，表示為：預(yù)調(diào)頻率的 ℃ ，即 Ctfff ?/1010)( 60601 ????????（ ） 式中△ t為溫度變化值， f0為預(yù)調(diào)值， f1為溫度改變后的頻率值 . 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 (2) 電源引起的頻率變動(dòng)量 供電電源變化 177。頻率短期穩(wěn)定度定義為信號(hào)發(fā)生器經(jīng)過(guò)規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，信號(hào)頻率在任意 發(fā)生的最大變化，表示為 %1000m i nm a x ???fff?（ ） 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 式中 fo為預(yù)調(diào)頻率， fmax、 fmin分別為任意 15min信號(hào)頻率的最大值和最小值。 1％，而一些采用頻率合成技術(shù)帶有數(shù)字顯示的信號(hào)發(fā)生器，其輸出頻率具有基準(zhǔn)頻率 (晶振 )的準(zhǔn)確度，若機(jī)內(nèi)采用高穩(wěn)定度晶體振蕩器，輸出頻率的準(zhǔn)確度可達(dá)到 l08～ 1010。頻率準(zhǔn)確度實(shí)際上是輸出信號(hào)頻率的工作誤差。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 一、頻率范圍 指信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)頻率范圍，該范圍內(nèi)既可連續(xù)又可由若干頻段或一系列離散頻率復(fù)蓋，在此范圍內(nèi)應(yīng)滿足全部誤差要求。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 通常用頻率特性、輸出特性和調(diào)制特性 (俗稱三大指標(biāo) )來(lái)評(píng)價(jià)正弦信號(hào)發(fā)生器的性能，其中包括 30余項(xiàng)具體指標(biāo)。我們將在后面各節(jié)陸續(xù)介紹當(dāng)前各類有代表性信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)。通常是將 50Hz交流市電整流成直流并有良好的穩(wěn)壓措施。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 指示器：指示器用來(lái)監(jiān)視輸出信號(hào)，可以是電子電壓表、功率計(jì)、頻率計(jì)和調(diào)制度表等，有些脈沖信號(hào)發(fā)生器還附帶有簡(jiǎn)易示波器。一般情況下，振蕩器輸出的信號(hào)都較微弱，需在該部分加以放大。例如國(guó)產(chǎn) EEl631型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，頻率復(fù)蓋范圍為 0． 005H2～ 40MHz，跨越了超低頻、低頻、視頻、高頻到甚高頻幾個(gè)頻段，可以輸出包括正弦波、三角波＼方波、鋸齒波、脈沖波、調(diào)幅波、調(diào)頻波及 TTL波等多種波形的信號(hào)。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 還有其他的分類方法。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 表 —1 名 稱 頻率范圍 主要應(yīng)用領(lǐng)域 超低頻信號(hào)發(fā)生器 低頻信號(hào)發(fā)生器 視頻信號(hào)發(fā)生器 高頻信號(hào)發(fā)生器 甚高頻信號(hào)發(fā)生器 超高頻信號(hào)發(fā)生器 30kHz以下 30 kHz～ 300 kHz 300 kHz～ 6 MHz 6 MHz～ 30 MHz 30 MHz～ 300 MHz 300 MHz～ 3000 MHz 電聲學(xué)、聲納 電報(bào)通訊 無(wú)線電廣播 廣播、電報(bào) 電視、調(diào)頻廣播、導(dǎo)航 雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 2．按輸出波形分類 根據(jù)使用要求，信號(hào)發(fā)生器可以輸出不．同波形的信號(hào)，圖 —2是其中幾種典型波形。和示波器、電壓表、頻率計(jì)等儀器一樣，信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 這種提供測(cè)試用電信號(hào)的裝置，統(tǒng)稱為信號(hào)發(fā)生器，用在電子測(cè)量領(lǐng)域，也稱為測(cè)試信號(hào)發(fā)生器。 按照輸出信號(hào)的頻率范圍，有表 —1所示的劃分。前者指對(duì)其輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類發(fā)生器；后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。隨著電子技術(shù)水平的不斷發(fā)展，信號(hào)發(fā)生器的功能越來(lái)越齊全，性能越來(lái)越優(yōu)良，同一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器往往具有相當(dāng)寬的頻率復(fù)蓋，又具有輸出多種波形信號(hào)的功能。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 1—3信號(hào)發(fā)生器原理框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 變換器：可以是電壓放大器、功率放大器、調(diào)制器或整形器。 輸出級(jí)：其基本功能是調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的電平和輸出阻抗，可以是衰減器、匹配變壓器和射極跟隨器等。