电子测量 杜志勇 王鲜芳 第6章

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1、第6章信号发生器6.1概述6.2通用信号发生器6.3函数信号发生器6.4其它信号发生器6.1概述6.1.1信号发生器的分类1.按用途分类按用途分可分为专用信号发生器和通用信号发生器。2.按频率范围分类按输出信号的频率范围划分，可分为超低频、低频、视频、高频、甚高频和超高频信号发生器，见下表6.1。表6.1信号发生器按频率范围分类名称频率范围主要应用领域超低频信号发生器0.0001Hz～1kHz电声学低频信号发生器1Hz～1MHz电报通信视频信号发生器20Hz～10MHz无线电广播高频信号发生器.200kHz～30MHz广播、电报甚高频信号发生器30MHz～300MHz电视、调频广播、导航超

2、高频信号发生器300MHz以上雷达、导航、气象3.按输出波形分类信号发生器按输出波形的不同可分为：正弦波信号发生器和非正弦波信号发生器。非正弦波信号发生器又包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器等。4.按调制方式分类按调制方式分类，信号发生器可分为调幅信号发生器、调相信号发生器、调频信号发生器和脉冲调制信号发生器等。6.1.2信号发生器的主要技术特性信号发生器的技术指标较多，下面仅介绍几种最常用、最基本的技术指标。1.频率特性常用以下三项技术指标来描述信号发生器的频率特性。（1）频率范围（2）频率准确度（3）频率稳定度2.输出特性信号发生器的输出特性主要包括输出信号的频谱纯度

3、、输出电平及输出阻抗等。（1）输出信号的频谱纯度信号的频谱纯度是指输出信号的波形接近理想波形的程度。理想的信号发生器应输出一理想的波形，但由于信号发生器内部存在非线性器件，会产生信号的谐波分量，造成非线性失真，并用非线性失真系数来表示：（6.3）式中U1为输出信号基波幅值的有效值，U2、U3、…、Un为各次谐波分量的有效值。（2）输出电平输出电平指输出信号幅度的有效范围。通过输出级衰减器调节，可使输出电平在最大、最小幅度范围内变化。输出幅度可用电压（V，ｍV，V）或分贝（dB）来表示。由于输出电平受到各种因素的影响，输出信号幅度也会发生一些变化，可用输出信号幅度稳定度及平坦度指标来表示。幅

4、度稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，在规定时间间隔内输出信号幅度对预调幅度值的相对变化量。平坦度指分别由温度变化、电源波动、频率变动等引起的输出幅度变化量。人们往往主要关心输出幅度随频率的变化情况。（3）输出阻抗信号发生器的输出阻抗视其类型不同而异。低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600Ω（或1kΩ），功率输出端的输出阻抗依输出匹配变压器的设计而定，通常有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ等。高频信号发生器一般有50Ω或75Ω，使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配。3.调制特性高频信号发生器输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以上的已调制的信号，多数情况

5、下是调幅信号和调频信号。有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制；当调制信号由外部加到信号发生器进行调制时，称为外调制。这种具有调制特性的信号发生器是测试无线电收、发设备等场合不可缺少的设备。6.1.3信号发生器的一般组成虽然各类信号发生器产生信号的方法和功能不尽相同，但其一般组成都可用图6.1来描述。图6.1信号发生器的一般组成振荡器：振荡器是信号发生器的核心部分，它产生不同频率、不同波形的信号。各类振荡器的工作原理、结构也有很大差别。变换器：一般情况下，振荡器输出的信号都较弱，须在变换器中加以放大、整形或调制。输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和

6、变换阻抗，可以是衰减器、匹配变压器或射极跟随器等。指示器：用来监视输出信号。通过指示器来调整输出信号的电平、频率及其它特性。电源：为仪器各部分电路提供工作所需的电源电压。6.2通用信号发生器6.2.1低频信号发生器低频信号发生器在模拟电子线路与仪器仪表设计、测试和维修中，是应用较为广泛的设备之一。低频实际上是从音频（20Hz～20kHz）段发展而来。现在低频信号发生器输出的信号频率向下向上分别延伸至超低频和超高频段，即1Hz～1MHz频段。输出波形以正弦波为主，兼有方波、三角波及其他波形。1.低频信号发生器的组成和工作原理低频信号发生器的组成框图如图6.2所示。它包括振荡器、放大器、输出电

7、路、电压表和稳压电源等。图6.2低频信号发生器组成框图（1）振荡器振荡器是低频信号发生器的核心部分。产生振荡信号的方法有多种。在通用信号发生器中，主振荡器通常使用RC振荡器或差频式振荡器，而RC文氏桥振荡器应用最为广泛。①RC文氏桥式振荡器RC网络及其传递函数的相频、幅频特性如图6.3。（a）RC选频网络（b）幅频特性（c）相频特性图图6.3RC网络选频特性文氏桥式振荡器如图6.4所示。图6.4文氏桥式振荡器②差频式振荡