【正文】 。 實訓方案 二 、 設計并制作一個函數(shù)信號發(fā)生器 目的：初步學習儀器的設計與制作過程 。 實訓方案 一、 SP1641B函數(shù)信號發(fā)生器的應用 目的：掌握信號發(fā)生器的使用方法 。要獲得寬頻帶及連續(xù)可調(diào)的輸出頻率，須將它們組合使用，通常采用十進合成單元來進行頻率合成。 小結(jié) 8． 噪聲發(fā)生器提供功率足夠具有一定統(tǒng)計參數(shù)的噪聲 。 7．函數(shù)信號發(fā)生器是一種低頻范圍的多波形發(fā)生器，能輸出正弦波、方波、三角波和脈沖等多種波形。 脈沖信號發(fā)生器是時域測量的重要儀器 ， 主振級產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波 ，在形成級調(diào)整脈寬 。主要用于調(diào)整和測試各類接收機 (靈敏度、選擇性、調(diào)幅等特性 )。頻率范圍 100kHz～ 300MHz。 也可用于電壓 、 頗率的測量 ，它是一種應用廣泛的多功能儀器 。它在測量中的作用主要表現(xiàn)在為測試系統(tǒng)提供激勵信號、作為標準以及作為其他儀器的組成部分三個方面。 小 結(jié) 3．信號發(fā)生器一般由主振器、變換器、輸出級、電源和指示器等部分組成。 當前 ， 應用最廣的仍然是正弦信號發(fā)生器和脈沖信號發(fā)生器 。 小 結(jié) 1． 信號發(fā)生器是電子測量中不可缺少的電子儀器 。 因此 ， 合成器各部分之間進行良好的屏蔽 、 正確的接地 ， 以及采取抑制電源的漂移等措施 ， 對提高環(huán)路的頻譜純度都有著十分重要的作用 。其帶寬相位噪聲應低于－ 60dB。由于相位的變化必然引起頻率的變化。 一般在 ～10Hz的范圍內(nèi) 。 可作標準頻率源使用 。 但是 ， 合成信號發(fā)生器對頻率特性 ， 以及頻譜純度的要求更為嚴格 。并使用內(nèi)插振蕩器，以獲得輸出頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。這種轉(zhuǎn)移是通過算術運算來實現(xiàn)的。 ? 于是在環(huán)路的輸出端可得到輸入信號的分頻、倍頻、和頻或差頻等信號。 利用混頻鎖相環(huán)， 不僅實現(xiàn)了 10KHz范圍內(nèi)頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)，而且 f0的頻率穩(wěn)定度與晶體振蕩器的穩(wěn)定度在同一量級上。按差頻式混頻器合成有 ， 1if61 1 0 / d?? 2if41 1 0 / d??0 1 2iif f f??應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 6：間接合成法 (混頻鎖相環(huán) ) ? 因此 f0=10100~10110KHz。在圖 2—22中，設 為晶體振蕩器的輸出頻率＝ 10 000kHz，頻率穩(wěn)定度為 。 ? 此時，需要調(diào)整 VCO的工作參數(shù)以改變其固有振蕩頻率，或調(diào)整輸入頻率，以達到鎖定的目的。它由混頻器 (M)、帶通濾波器(BPF)和基本鎖相環(huán)組成，可以實現(xiàn)頻率的加、減運算。與倍頻環(huán)類似，它也有兩種形式，如圖 2—2l所示。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 5：間接合成法 (分頻鎖相環(huán) ) ? 對輸入信號頻率進行除法運算的鎖相環(huán)叫分頻鎖相環(huán)。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 4：間接合成法 (倍頻式鎖相環(huán) ) 倍頻環(huán)實現(xiàn)寬頻范圍內(nèi)的點頻覆蓋， 擴展了合成器的高端頻率。改變 VCO中可變電容（變?nèi)荻O管）的偏置電壓，調(diào)諧其固有振蕩頻率，選擇某一高次諧波，則同樣可以達到倍頻的目的。脈沖形成電路將輸入信號變換為含有豐富諧波成分的窄脈沖，因而，環(huán)路的輸入信號中包含了多種諧波。 它將 VCO的輸出頻率進行 N分頻后 ， 在 PD中與輸入頻率比較 ， 因此環(huán)路鎖定時 ， PD兩輸入信號的頻率相等 ， 即 。 ? 顯然，基本鋇相環(huán)路的意義在于：它能夠使普通振蕩器 (VCO)輸出頻率的指標與基準頻率的指標相同。因此，在環(huán)路鎖定時，其輸出頻率具有與輸入頻率相同的頻率特性。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 3：間接合成法 (基本鎖相環(huán)路 ) ? 綜上所述，鎖相環(huán)的工作過程就是通過頻率的牽引，達到相位的鎖定的過程。 ? 當環(huán)路鎖定， f0=fi ， Δφ=C。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 3：間接合成法 (基本鎖相環(huán)路 ) ? 當 f0=fi，這種狀態(tài)稱為環(huán)路的鎖定狀態(tài)，或稱為同步狀態(tài) 。其壓控持性如圖 2—19(c)所示。 ? 環(huán)路濾波器是一種 RC低通濾波器，它濾去誤差電壓中的高頻成分及噪聲，用以改善環(huán)路的性能。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 3：間接合成法（基本鎖相環(huán)路） ? 相位比較器即鑒相器 ， 它比較兩個輸入信號 f0和 fi的相位差 △ φ， 輸出與相位差成比例的電壓 ， 這個電壓稱為誤差電壓ud。 ? 可以省去直接合成法中使用的大量濾波器，有利于簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，便于集成。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 3：間接合成法 ? 間接合成法也稱鎖相合成法 ，它是通過鎖相環(huán)來完成頻率的加、減、乘、除。 應知 9：合成信號發(fā)生器原理 要點 2： 直接合成法 ?由于直接合成法需要大量的混頻器、分頻器和濾波器，因而體積大，難于集成，價格昂貴。 ? 直接合成法是將基準晶體振蕩器產(chǎn)生的標準頻率信號，利用倍頻器、分頻器、混頻器及濾波器等進行一系列四則運算以獲得所需要的頻率輸出。 ? 頻率合成器是把一個（或少數(shù)幾個）高穩(wěn)定度頻率源 ?s經(jīng)過加、減、乘、除及其組合運算 ，產(chǎn)生在一定頻率范圍內(nèi)、按一定的頻率間隔（或稱頻率跳步）的一系列離散頻率的信號。 ? 它既有信號發(fā)生器良好的輸出特性和調(diào)制特性，也有頻率合成器的高穩(wěn)定度、高分辨力的優(yōu)點，同時輸出信號的頻率、電平、調(diào)制深度等均可程控，是一種先進高檔次的信號發(fā)生器。掃描時間為～10000μs。脈沖前沿小于 40ns。 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 4：正弦波產(chǎn)生方波、三角波 輸出正弦波 ，在20Hz～ 20kHz范圍內(nèi)，諧波失真度可小于 %。 ? 以后每增加一對二極管，正負半周可各增加二段。 ? 在三角波的正峰值后，隨著輸入三角波電壓瞬時值的降低，二極管 VD VDVD3會相繼截止，分析法同上。 上圖 VDVD VD1完成正弦波的正半周； VDVD VD6完成正弦波的負半周 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 3：由三角波產(chǎn)生正弦波 ? 在正半周時，一對二極管可獲得三段折線；負半周也有三段折線。當直線段足夠多時，由折線近視的構(gòu)成大的波形就很好的近視正弦波。 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 3：由三角波產(chǎn)生正弦波 三角波逼近正弦波 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 3：由三角波產(chǎn)生正弦波 ? 這種網(wǎng)絡對信號的衰減會隨三角波幅度的加大而增加， 產(chǎn)生削頂 ，從而使輸出波形向正弦波逼近； ? 如果折線段選得足夠多，并適當選擇轉(zhuǎn)折點的位置，便能得到非常逼真的正弦波。 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 3：由三角波產(chǎn)生正弦波 ? 正弦波形通常是令三角波經(jīng)過非線性成形網(wǎng)絡，用 分段折線逼近 的方法來實現(xiàn)。 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 2：由方波產(chǎn)生三角波 ? 當 U2上升至參考電位 Er1時，電壓比較器VC1使雙穩(wěn)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)回第一穩(wěn)態(tài)，從而開始下一個振蕩周期。 應知 8： 函數(shù)信號發(fā)生器原理 要點 2：由方波產(chǎn)生三角波 ? (2) 積分器：由線性很好的 密勒積分電路組