《电工电子仪器与测量》项目9-自我测评参考答案

一、填空题1．信号发生器的主要作用是产生各种特定频率或电压和合适功率输出的测量信号。2．低频信号发生器一般指0.2Hz—2MHz频段，输出波形以正弦波为主，或兼有三角波、及其它方波的发生器。3．音频信号发生器是指一些老式的低频信号发生器的工作频率范围仅为20Hz—20KHz，也称为音频信号发生器。4．高频信号发生器按产生的方法不同，将高频信号发生器分为:；；。高频信号发生器按产生主振信号的方法不同，将高频信号发生器分为:调谐信号发生器；锁相信号发生器；合成信号发生器。5．RC文氏电桥振荡器优点：、、方便和范围宽。RC文氏电桥振荡器优点：波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽。6．差频式振荡器优点：在的情况下得到覆盖范围。差频式振荡器优点：在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围。7．信号发生器主要有三大指标：、和。信号发生器主要有三大指标：频率特性、输出特性和调制特性。二、简答题1．根据输出信号频率、输出波形种类的不同，信号发生器分为哪几类？按照输出信号频率分类有八种。超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、微波信号发生器、高频信号发生器、甚高频信号发生器、超高频信号发生器和音频信号发生器。按照输出信号波形分类有四种。有正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器。2．信号发生器的基本组成有哪几部分？其技术指标有哪些？其含义是什么？信号发生器的基本组成有主振器、缓冲放大器、功率放大器、输出衰减器、阻抗变换器和输出指示。信号发生器主要有三大指标：频率特性、输出特性和调制特性。1.频率特性频率特性包括可调的频率范围、频率准确度、频率稳定度技术指标和其他指标均能得到保证。2.输出特性正弦信号源的输出特性一般包括输出电平范围、输出电平的频响、输出电平的准确度、输出阻抗以及输出信号的频谱纯度等指标。3.输出电平及其平坦度输出电平：输出信号幅度的有效范围。输出电平表示：电压有效值或绝对电平表示。输出电平平坦度：输出电平随频率变化的程度。4.输出形式平衡输出（对称输出）、不平衡输出（不对称输出）5.输出波形及谐波失真谐波失真度（非线性失真度）：信号中所有谐波能量之和与基波能量之比的百分数。6.调制特性对高频信号发生器来说，一般还具有输出一种或多种调制信号的能力，通常为调幅和调频。3．低频信号发生器一般包括哪几部分？各部分的作用是什么？其主振级常采用什么电路？由图9-3可知低频信号发生器的基本组成有主振器、缓冲放大器、功率放大器、输出衰减器、阻抗变换器和输出指示。1.主振器主振器是低频信号发生器的核心部分，产生频率可调的正弦信号，通常是正弦波振荡器或自激脉冲发生器。它决定了信号发生器的一些重要工作特性，如有效频率范围、频率的稳定度等。一般由RC文氏电桥振荡电路或差频式振荡电路组成。现代低频信号发生器中，主振器常采用RC文氏电桥振荡电路。2.缓冲放大器缓冲放大器兼有缓冲和电压放大的作用。缓冲是为了将后级电路与主振器隔离，防止后级电路、负载等的变化对主振器的影响，保证主振频率稳定，一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。3.功率放大器功率放大器用来对电平调节器送来的电压信号进行功率放大，使之达到额定的功率输出，驱动低阻抗负载。通常采用电压跟随器或BTL电路等。4.输出衰减器图9-7所示电路为低频信号发生器中最常用的输出衰减器。由电位器RP取出一部分信号电压加于R1~R8组成的步进衰减器，调节电位器或调节波段开关S所接的挡位，均可使衰减器输出不同电压。5.阻抗变换器阻抗变换器用于匹配不同阻抗的负载，以便在负载上获得最大输出功率。实现功率输出的阻抗变换以实现匹配连接。6.输出指示输出指示用来指示输出端输出电压的幅度，或对外部信号电压进行测量，可能是指针式电压表、数码LED或LCD。4．文氏桥振荡器中常采用热敏电阻组成负反馈支路来稳定振幅，试简述其基本工作原理。图9-4为文氏电桥振荡器的原理框图。R1、C1、R2、C2组成RC选频网络，可改变振荡器的频率；R3、R4组成负反馈臂，可自动稳幅。如图9-5所示。RC文氏电桥振荡器工作原理在模拟电路已讲过，请在同学们查找资料回答。5．试画出进行低频放大器的电压放大倍数测量的测试方框图。6．高、低频信号发生器的输出阻抗一般是多少？高频信号发生器一般使用50或75Ω档。使用高频信号发生器时，应注意输出阻抗与负载匹配。低频信号发生器的输出阻抗视其类型不同而异。低频：600Ω或1kΩ；功率输出端有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ等。7．高频信号发生器主要由哪些电路组成？各部分的作用是什么？高频信号发生器的组成框图如图9-11所示，主要包括振荡器、缓冲级、调制级、输出级、内调制振荡器、频率调制器、监测指示电路等。(1)主振荡器：用于产生高频振荡信号。它是信号发生器的核心，信号发生器的主要工作特性大都由它决定。(2)缓冲级：主要起隔离放大的作用，用来隔离调制级对主振级可能产生的不良影响，以保证主振级工作稳定，并将主振信号放大到一定的电平。(3)调制级：主要完成对主振信号的调制。(4)内调制振荡器：供给符合调制级要求的音频正弦调制信号。(5)输出级：主要由放大器、滤波器、输出微调、输出衰减器等组成。(6)监测指示电路：监测指示输出信号的载波电平和调制系数。8．合成信号发生器的实现方法有哪几种？各有什么特点？合成信号发生器是用频率合成器代替主振级的正弦信号发生器。频率合成器是以一个或少量几个标准频率为基准，利用锁相环（PLL）等进行频率合成的频率振荡器，频率合成器产生的信号具有很高的频率稳定度和极纯的频谱。9．什么是频率合成器？说明它们各自的优缺点。频率合成的定义：所谓频率合成，是对一个或多个基准频率进行频率的加、减（混频）、乘（倍频）、除（分频）四则运算，从而得到所需的频率。频率合成的方法很多，但基本上分为两类，一类是直接合成法，一类是间接合成法。直接合成法包括模拟直接合成法和数字直接合成法。模拟直接合成法采用基准频率通过谐波发生器，产生一系列谐波频率，然后利用混频、倍频和分频进行频率的算术运算，最终得到所需的频率；数字直接合成法则利用RAM和DAC结合，通过控制电路，从RAM单元中读出数据，再进行数模转换，得到一定频率的输出波形。间接合成法则是通过锁相技术进行频率的算术运算，最后得到所需的频率。10．基本锁相环由哪些部分组成?其作用是什么？锁相环路是由基准频率源、鉴相器（PD）、低通滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）组成的一个闭环反馈系统。如图9-13所示。锁相环路组成结构：.压控振荡器VCO：通过改变变容二极管直流偏置，改变容量，从而改变振荡器频率；.鉴相器PD：输出电压随2输入信号相位变化而变化；低通滤波器PLF：滤除高频成分，留下低频、直流成分；.基准晶振：一般采用石英晶体的高稳定度振荡器。11．正弦信号发生器的调制方式一般有哪几种？外调制多采用正弦波幅度调制和正弦波频率调制等。调幅主要用于高频段，调频主要用于甚高频和超高频段。12．函数信号发生器能输出哪几种波形的信号？其一般有哪几种构成方式？函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形①方波→三角波→正弦波函数信号发生器；②正弦波→方波→三角波函数信号发生器③.三角波→方波→正弦波函数信号发生器13．简述脉冲信号发生器的基本组成以及各部分的主要功能。脉冲信号发生器，其组成原理方框图如图9-22所示，包括主振级、延迟级、脉宽形成级、整形级、输出级（主脉冲输出频率可调的正、负极性脉冲）等部分。（1)主振级主振级是脉冲信号源的核心，决定输出脉冲的重复频率，要求有良好的调节性能，较高的频率稳定度，宽的频率范围，陡峭的前后沿和足够的幅度。为了达到这些要求，主振级一般由无稳态电路组成（也可以由自激多谐振荡器、晶体振荡器或锁相振荡器等电路组成），产生重复频率可调的周期性信号（产生频率可调的同步脉冲）。（2)延迟级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主振级的影响，提高频率的稳定度。主振级输出的未经延时的脉冲称为同步脉冲，又称前置脉冲，如图9-22所示。作用：产生与同步脉冲有一定延迟量的主脉冲。电路：由单稳电路和微分电路组成。（3）脉宽形成级脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。作用：产生宽度准确、波形良好的矩形脉冲。电路：常由单稳态触发器等电路组成。（4）整形级与输出级放大整形级是利用几级电流开关电路对脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器使输出的脉冲信号幅度可调。整形级作用：限幅和电流放大。电路：一般由放大、限幅电路组成。输出级作用：对输出信号进行功率放大与幅度、极性的调整。输出级电路：包括脉冲放大器、倒相器等。14．脉冲信号发生器的主要性能指标有哪些？实现脉冲频率在1kHz~100MHz范围内的连续调整。实现延迟时间在1µs～300ns范围内的连续调整。实现脉宽从1µs～300ns的连续调整。实训练习1．将图9-37中空白方框填写仪器和仪表的名称。2．图9-373．请说明图9-38能够做什么测量？可以测量低频放大器的电压增益。图9-383．YDC－8682B全频道电脑存储型彩色／黑白电视信号发生器测试实训准备一台YDC－8682B全频道电脑存储型彩色／黑白电视信号发生器。（1）基本测试图案的测试此仪器共用7个基本测试图案的互锁按键，按下相应按键即可得到16个相应的测试图案。（2）射频输出（高频发射）测试将仪器背面的“射视频”选择开关置于“射频处”，拉出天线，打开电源，选择适当的频道和电视接收机相应频道，根据需要选择所需的测试图形。（3）视频输出测试将仪器背面的“射视频选择”开关置于“视频处”，打开电源，选择适当的频道和电视接收机相应频道，根据需要选择所需的测试图形，即可从“视频出”孔输出全电视信号。（4）中频输出测试按视频输出操作，即可从“射频出38MHZ”孔输出中频信号。（5）伴音中频输出测试按视频输出操作，即可从“6.5MHZ”孔输出伴音中频信号。以上四种输出、图形、图像质量和伴音质量记录到表9-9。表9-9输出、图形、图像质量和伴音质量记录到