信号发生器

第五章测量用信号发生器第五章测量用信号发生器第一节概述一、信号发生器的分类（一）按用途分类专用信号发生器通用信号发生器低频信号发生器高频信号发生器脉冲信号发生器函数信号发生器（二）按频率范围分类信号发生器分类类型频率范围超低频信号发生器0.001Hz～1kHz低频信号发生器1Hz～1MHz视频信号发生器20Hz～10MHz高频信号发生器100kHz～30MHz甚高频信号发生器4MHz～300MHz超高频信号发生器300MHz以上（三）按输出信号波形分类正弦信号发生器矩形信号发生器脉冲信号发生器三角波信号发生器钟形脉冲信号发生器噪声信号发生器电视信号发生器调频立体声信号发生器（四）按调制方式分类调频调制调幅调制脉冲调制二、信号发生器的主要技术特性（一）频率特性有效频率范围：各项指标均得到保证的输出频率范围称为信号发生器的有效频率范围频率准确度：fffffax000频率稳定度：在一定的时间间隔内频率的相对变化。fx频率的实际值f0标称值•频率稳定度长期稳定度短期稳定度（二）输出特性输出阻抗、输出电平、输出波形平坦度、谐波失真（三）调制特性调幅、调频、调相三、信号发生器的一般组成主振器变换器输出级指示器电源输出第二节通用信号发生器一、低频信号发生器特点：输出频率为1Hz～1MHz，有功率放大输出。电压表电压放大器输出衰减器功率放大器阻抗变换器电压输出RPS主振器功放输出低频信号发生器组成:主振器电平调节电压放大器输出衰减器功率放大器阻抗变换器电压表图5-3RC文氏桥式振荡电路文氏电桥振荡器1）主振器:产生低频正弦信号，其振荡频率范围即为信号发生器的有效频率范围。2）电压放大器：电压放大器特点：缓冲、电压放大作用。•缓冲是为了隔离后级电路对主振器的影响，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。•放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技术指标，要求其频带宽、谐波失真小、工作稳定等。3）输出衰减器4）功率放大器5）阻抗变换器6）电压表二、高频信号发生器（一）高频信号发生器的组成高频信号发生器的组成：1）主振级2）缓冲级3）调制级4）输出级5）衰减器6）内调制振荡器7）调频器8）监测指示9）电源供给高频信号发生器的特点：有调制输出。高频信号发生器输出波形：正弦波调幅波调频波输出频率为：100kHz～30MHz调幅器电路V1和V2为平衡调制器Tr1Tr2变压器载波信号通过变压器Tr1加到V1和V2基极上调制信号从Tr1的中心抽头加入调制•调幅主要用于高频段（100KHZ—30MHZ）•调频主要用于甚高频段或超高频段（4—300MHZ）•脉冲调制主要用于微波段（＞300MHZ）三、脉冲信号发生器（一）脉冲信号发生器的组成及工作原理脉冲信号发生器组成1）主振级自激多谐振荡器晶体振荡器锁相振荡器2）延迟级：单稳电路和微分电路3）形成级：单稳态触发器4）整形级与输出级：放大、限幅电路1）主振级电路组成：自激多谐振荡器晶体振荡器锁相振荡器作用：形成一个频率稳定度高，调节性能好的周期性信号，作为下一级电路的触发信号。要求：具有良好的调节性能和稳定的频率。而对主振级输出波形的前后沿等参量要求不很高，但要求波形的一致性要好，并具有足够的幅度。2）延迟级电路组成：单稳电路和微分电路作用：脉冲信号发生器能输出同步脉冲，并使同步脉冲与主脉冲之间有一定的延迟，这个任务由延迟级完成。要求：主振级输出的未经延时的脉冲称为同步脉冲。对延迟级的要求是在全波段内获得一定的延时量和输出幅度以满足触发下一级电路的要求。同步脉冲与主脉冲主脉冲同步脉冲Tτtλ3）形成级通常由单稳态触发器等脉冲电路组成。产生宽度准确、波形良好的矩形脉冲，而且要求脉冲的宽度可独立调节，并具有较高的稳定性。4）整形级一般由放大、限幅电路组成，使输出脉冲更趋近矩形，前后沿要陡，充分改善脉冲波形的形状；还具有电流放大作用。5)输出级具有保证仪器输出的主脉冲的幅度可调、极性可切换以及良好的前后沿等性能的作用。它还具有功率放大作用。（二）脉冲信号发生器的主要性能输出同步脉冲；主脉冲（与同步脉冲有一定延迟时间）；延迟时间可调；主脉冲频率可调、脉宽可调、极性可切换；具有良好的上升时间、下降时间；较小的上冲量；输出双脉冲第三节函数信号发生器一、工作原理及结构函数信号发生器按其构成分为：脉冲式：在触发脉冲的作用下触发器产生方波，经变换得到三角波和正弦波。正弦式：先产生正弦波再得到方波和三角波。合成式：利用数字合成技术（DDS）产生所需的波形。（一）脉冲式函数信号发生器组成框图脉冲发生器施密特触发器放大器积分器正弦波转换器外触发输入输出S1S2组成：脉冲发生器施密特触发器积分器正弦波转换器•脉冲式函数信号发生器的工作过程如下：在触发脉冲的作用下，施密特触发器产生方波，积分器将方波积分形成三角波，正弦波转换器将三角波转换成正弦波。正弦波转换器通常是令三角波信号经过非线性成形网络，用分段折线逼近的方法来实现。三角波逼近正弦波图5-11：三角波逼近正弦波二极管正弦波转换VD6VD5VD4VD3VD2VD1（二）正弦式函数信号发生器缓冲级正弦振荡器放大级输出级方波形成积分器（二）正弦式函数信号发生器组成：正弦振荡器，缓冲级，方波形成，积分器，放大器，输出级。原理：正弦振荡器输出正弦波，经缓冲级隔离后一路送放大器输出正弦波，另一路作为方波形成电路的触发信号。方波形成电路通常是施密特触发器，其输出一路送放大器，经放大后输出方波另一路作为积分器的输入信号，积分器将方波积分形成三角波，经放大后输出。函数信号发生器特点：可输出多种信号的波形。第四节专用信号发生器一、调频立体声信号发生器（一）调频立体声广播的有关知识目前广播制式采用的是和差制：和信号（M＝L＋R）差信号（S＝L－R）导频制包含三个部分的信号：主信号即M信号，它占有30Hz～15kHz的频率范围。副信号即S’信号，它是S信号对副载波信号（38kHz）进行平衡调幅后的双边带信号，占有23～53kHz的频率范围。用S信号去调制副载波信号的目的，是为了使M、S信号的频谱错开，以便于接收机进行解码。导频信号频率为19kHz的等幅正弦信号，其作用在于“引导”接收机恢复出与广播电台同频同相的副载波信号。（一）调频立体声信号发生器的工作原理立体声复合信号输出FM立体声信号输出预加重内调制振荡器预加重电路晶体振荡器L放大器裂相电路R放大器调频振荡器射频输出器矩阵电路平衡调幅器复合放大器指示电表分频器Ⅰ38kHz分频器Ⅱ19kHz导频信号放大器MS’RL外调制R信号外调制L信号导频信号输出图5-16调频立体声信号发生器的组成框图二、黑白／彩色电视信号发生器（一）主要性能指标1.复合同步与复合消隐信号2.黑白信号3.彩色信号（按PAL标准）4.伴音信号5.视频输出6.射频输出