【文章內容簡介】 ”指 10～100kHz檔，“頻率調節(jié) 1‖指 4，“頻率調節(jié) ‖指8，“頻率調節(jié) 0． 01‖指 7，則此時輸出頻率為 48． 7 kHz。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —7 XD—1低頻信號發(fā)生器框圖 第 3章 信號發(fā)生器 電壓輸出：用電纜直接從“電壓輸出”插口引出。通過調節(jié)輸出衰減旋鈕和輸出細調旋鈕，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。最大電壓輸出 5V，輸出阻抗隨輸出衰減的分貝數變化而變化。為了保證衰減的準確性及輸出波形不變壞，電壓輸出端鈕上的負載應大于 5kΩ . ?第 3章 信號發(fā)生器 功率輸出：將功率開關按下，用電纜直接從功率輸出插口引出。為了獲得大功率輸出，應考慮阻抗匹配，適當選擇輸出阻抗。當負載為高阻抗，且輸出頻率接近低高兩端，即接近 10Hz或幾百 kHz時，為保證有足夠的功率輸出，應將面板右側“內負載”鍵按下，接通內負載。 第 3章 信號發(fā)生器 過載保護：剛開機時，過載保護指示燈亮，約 5～6s后熄滅，表示進入工作狀態(tài)。若負載阻抗過小，過載指示燈會再次閃亮，表示已經過載，機內過載保護電路動作，此時應加大負載阻抗值 (即減輕負載 )，使燈熄滅。 第 3章 信號發(fā)生器 交流電壓表：該電壓表可做“內測”與“外測” o測量開關撥向“外測”時，它做為一般交流電壓表測量外部電壓大小。當開關撥向“內測”時，它做為信號發(fā)生器輸出指示，由于它位于輸出衰減器之前，因此實際輸出電壓應根據電壓表指示值與輸出衰減分貝數按表 —l計算。 第 3章 信號發(fā)生器 表 —l 第 3章 信號發(fā)生器 二、超低頻信號發(fā)生器 超低頻信號發(fā)生器實際上仍屬于低頻信號發(fā)生器，只是輸出信號頻率低端較一般低頻信號發(fā)生器更低一些，通常將能產生士 Hz以下頻率的信號源稱為超低頻信號發(fā)生器，目前超低頻信號發(fā)生器的頻率低端已可低于 108 測試。 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，其實這些產生低頻振蕩的方法，有時也用在一般低頻信號發(fā)生器中。除了輸出信號頻率范圍往低端延伸外，超低頻信號發(fā)生器和一般低頻信號發(fā)生器技術指標基本相同。下面我們主要介紹產生超低頻振蕩的幾種常用方法 . 第 3章 信號發(fā)生器 1．用積分器構成的超低頻信號發(fā)生器 (1)運算放大器及其理想化模型 圖 3． 38(a)中虛框內表示運算放大器， (b)中虛框內部分為其等效電路，其中只 i為運算放大器 (以后簡稱運放 )輸入電阻，必為運放開環(huán)放大系數，圖中 R R1為構成實際放大器的反饋電阻。由于電子技術的發(fā)展，現在運放 (不管是集成電路還是分立元件構成 )的性能可以達到很高，比如輸入電阻 Ri和開環(huán)放大倍數且可分別達到 106～ 108Ω及 105～ 108 Ω甚至更高。輸出電壓受到偏置直流電壓限制，一般在一 15V～ +15V范圍內。 第 3章 信號發(fā)生器 當運放工作在線性區(qū)時， u 2＝ Aui，由此可推算出叭在幾個微伏到幾十微伏之間，相比輸入電壓， u1(幾十毫伏～幾伏 )小到可以忽略，再由于 R1很大，因此流入運放的電流 i更 是小于 108 A以下。為了便于分析，不妨就近似認為： ui ≈ 0(習慣上稱為虛短路，因為小并不真正等于零 )， i ≈ 0(習慣上稱為虛開路 )輸入電阻、開環(huán)放大系數分別近似認為 ，這樣就得到圖 3． 38中 (c)的理想化運放模型。 ???? AR i ,第 3章 信號發(fā)生器 圖 —8 運算放大器及其理想化模型 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —8 運算放大器及其理想化模型 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —8 運算放大器及其理想化模型 第 3章 信號發(fā)生器 現在使用理想化運放模型分析圖 —9中三個電路的功能。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。在圖 (b))中， (虛開路 )，而 (虛短路 )，所以 12112 iii ??222121212111111 , iRuiRuiRu ?????????????1212111122 RURURu() 若取 R2＝ R11＝ R12，由上式成為 )( 12112 uuu ???() 第 3章 信號發(fā)生器 由式 (3． 3—8)、 (3． 3—9)可見圖 (b)電路具有加法(或比例與加法 )功能。在圖 (c)中，同樣考慮虛開路、虛短路的理想化條件，可以得到 dttuRCdttiCdttiCuRiuii)(1)(1)(111221121??? ????????() 第 3章 信號發(fā)生器 由式 (3。 3—10)，可看到 (c)圖電路具有積分功能，積分時常數由 R、 C決定，如果在積分區(qū)間 為常數 U，則輸出電壓 u2為 )(1 tuURCtu ???2() 由上面的分析可以得出結論，由于運放反饋通路的構成不同，它可以具有乘、除、加、減、微分、積分等運算功能，運算放大器就因此而得名 . 第 3章 信號發(fā)生器 (2)用運放構成的超低頻信號發(fā)生器 仍考慮圖 —9(c)積分電路和式 (—10)，當輸入 為角頻率 )的正弦函數時 也為同頻率正弦函數，用相量表示有 )(1 tu ? )(2 tu121 Uj R CU ?????() 或者 RCjUUK?112 ?????第 3章 信號發(fā)生器 圖 —9 運算放大器的運算功能 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —9 運算放大器的運算功能 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —9 運算放大器的運算功能 第 3章 信號發(fā)生器 即積分器產生 相移，增益為 如果用兩級積分器級聯(lián)并在反饋環(huán)路中加接一個反相器( )，如圖 —(a)所示，則閉環(huán)增益 2/? RC?/11??K?212121CCRRK???() 或者當 2121021210 21,1CCRRffCCRR ??? ????() 第 3章 信號發(fā)生器 時，閉環(huán)增益 ，這正好是維持振蕩的相位和振幅條件，也就是說圖 3． 3—10(a)圖電路可產生頻率為式 (3． 3—14)所表示的正弦振蕩。在實際振蕩器中，為了調節(jié)方便，結構簡單，一般取 ，并在兩級積分器前，各加一個由同軸電位器構成的分壓電路，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 ,RCafRCa?? 2, 00 ??() 實際振蕩器中，用改變 R或 C的辦法改變頻段，改 變。進行頻率細調。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —10 用積分器構成的超低頻信號發(fā)生器 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —10 用積分器構成的超低頻信號發(fā)生器 第 3章 信號發(fā)生器 2．函數信號發(fā)生器 在低頻 (或超低頻 )信號發(fā)生器的家族中，還有一種被稱為函數信號發(fā)生器，簡稱函數 發(fā)生器，它在輸出正弦波的同時，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波形，以滿足不同的測試需求。函數發(fā)生器的基本工作原理是先由積分電路和觸發(fā)電路產生三角波和方波，然后通過函數轉換器 (例如二極管整形網絡 )將三角波整形成正弦波。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 3． 3—1l是函數發(fā)生器的原理圖，圖中由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，比較器 I、 Ⅱ 和積分器構成方波及三角波振蕩電路，然后由二極管整形網絡將三角波整形成正弦波。其簡要工作原理如下： 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —11 函數發(fā)生器原理圖 第 3章 信號發(fā)生器 設開始 I作時，雙穩(wěn) 輸出端電壓為 E，經過電位器 P分壓，設分壓系數 ，根據式 (3． 3—11)，積分器輸出端 D點電位隨時間 t正比上升 Q212 RR R???tRCEuD ??? ? () 第 3章 信號發(fā)生器 當經過時間 上升到 Um時，比較器 I輸出觸發(fā)脈沖使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉，弓端輸出電壓為刀并輸入給積分器，則積分器輸出端。點電位為 DuT ,1tRCEuD ???? ?() 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —12 函數發(fā)生器波形圖 第 3章 信號發(fā)生器 將對稱三角波轉換為正弦波的原理如圖 —13(a)所示。正弦波可看成是由許多斜率不同的直線段組成，只要直線段足夠多，由折線構成的波形就可以相當好地近似正弦波形，斜率不同的直線段可由三角波經電阻分壓得到 (各段相應的分壓系數不同 ).因此，只要將三角波叭通過二個分壓網絡，根據叭的大小改變分壓網絡的分壓系數，便可以得到近似的正弦波輸出。二極管整形網絡就可實現這種功能，我們用圖 —13(b)所示的二極管整形網絡來說明其工作原理。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —13 由三角波整形成正弦波 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —13 由三角波整形成正弦波 第 3章 信號發(fā)生器 圖 3． 3—14為 XD8B超低頻信號發(fā)生器 (函數發(fā)生器 )框圖，它由積分電路、比較電路、正弦波成形電路、功率放大器、衰減器及穩(wěn)壓電源等部分組成。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —14 XD8B框圖 第 3章 信號發(fā)生器 比較器把恒定的正負極性電位 (177。 16V)交替地送到積分器去積分而得到三角波，三角波又反饋到比較器使它交替翻轉，形成振蕩環(huán)路，從積分器得到三角波，從比較器得到方波。三角波經過由 10只二極管組成的電阻網絡和緩沖放大器組成的正弦折線成形電路變換 成正弦波。如果將二極管并接在積分電阻 R上，由于二極管正、反向電阻的巨大差異而使正負積分時間常數不同，可以獲得鋸齒波和脈沖信號。 第 3章 信號發(fā)生器 3．數字合成低頻信號發(fā)生器 用 RC文氏橋振蕩器以及以積分器為基礎的函數發(fā)生器，突出的優(yōu)點是 電路簡單。但頻率準確度及穩(wěn)定度較差，非線性失真較大，而且輸出信號的幅頻特性不太平坦。數字合成低頻信號發(fā)生器可以有效地提高上述性能指標。在這種儀器中，正弦波由階梯波合成，如圖 3． 315所示，而階梯波的形成是由存貯在只讀存貯器 (ROM)中的數字信息經數模轉換器 (D／ A)形成的。 第 3章 信號發(fā)生器 圖 —15 正弦波的階梯近似 第 3章 信號發(fā)生器 圖 ，我們簡要分析其工作原理。在 區(qū)間 titti ?? )1( ???TifUmtu ?? ?? 2s in)( () 由于 TpTf???? 11() 所以 )(2si n)( iupiUmtu ??? ?() 第 3章 信號發(fā)生器 通常正弦信號峰值電壓恒定，比如設 Um= 255mV，這樣我們可以用 32個字節(jié) 8比特的存貯器 (ROM)來貯存 i