第4章测量用信号源(免费阅读)

（4）按调制方式分类
调频调制 调幅调制 脉冲调制
2. 信号发生器的主要技术特性
（1）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：f a
x

f
0

f
f0
f0
fx 频率的实际值 f0 标称值
频率稳定度 ：在一定的时间间隔内频率的相对变化。
频率稳定度 长期稳定度 短期稳定度
（2）输出特性 输出阻抗、输出电平、输出波形 平坦度、 谐波失真
（3）调制特性 调幅、 调频、 调相
4.1.2 信号发生器的基本组成
主振器
变换器
输出级
输出
电源
指示器
4.2 通用信号发生器
4.2.1 正弦信号发生器 1. 低频信号发生器
电压输出
主振器
RP
电压放大器
输出衰减器
S
电压表
功率放大器
阻抗变换器
频率范围 0.001Hz～1kHz 1Hz～1MHz 20Hz～10MHz 100kHz～30MHz 4MHz～300MHz 300MHz以上
（3）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
目前，低频信号发生器的主要工作特性如下： 1）频率范围 一般为1Hz～1MHz，且连续可调。 2）频率准确度 3）频率稳定度 优于0.14）输出
电压 0～10V连续可调。 5）输出功率 0.5～5W连续可调。 6）非线性失真范围 （0. 1～1） 7）输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ
功放输出
特点：输出频率为1Hz～1MHz，有功率放大输出。
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
1）主振器: 主振器是低频信号发生器的核心电路，产生频率可调 的低频正弦信号，其振荡频率范围即为信号发生器的 有效频率范围。在现代低频信号发生器中，主振器常 采用RC文氏桥式振荡电路，利用波段开关改变RC振 荡器选频网络的电容器容量来改变频段，调节电位器 使同一频段内的频率连续变化。这种振荡器产生的正 弦波频率调节方便、可调范围较宽、振荡频率稳定、 振幅稳定、谐波失真小。
4）功率放大器用来对衰减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。
5）阻抗变换器：用于匹
配不同阻抗的负载，以便
R1
获得最大输出功率。
R2
R3
R4
Ui
R5
R6
Rp
R7
Uo
6）电压表：用来指示电压
wk.baidu.com
R8
放大器或功率放大器的输出
电压幅度，或对外部信号电
压进行测量。
(2) 低频信号发生器的主要工作特性
RC文氏桥式振荡电路如图4-3所示， 图中A为同相运算放大器，C1、R1、C2、R2为选频网
络，它跨接于放大器的输出端与输入端之间，形成 正反馈，产生正弦振荡，振荡频率由选频网络中的 元件参数决定。R3是具有负温度系数的热敏电阻， 引入负反馈起稳幅作用。在振荡器起振阶段，由于 温度低，R3的阻值较大，负反馈系数小，使负反馈 放大器的电压增益大于3，输出信号频率产生增幅振 荡。随着该信号的增大，流过R3的电流增大，温度 升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的 电达压到放 稳大 定倍 的数 等减 幅小振，荡只。要R3、R4C选1 择适R1 当，最后将 当电路进入稳定的等幅振荡后，如果由于某＋种A 原因引 起输出电压增大，由于U0直接接在R3、R－4串联电路f0 中，从而使流过R3的电流增大R，2 RC23阻值的减小也会 使负反馈放大器的放大倍数下降，最终令输R3出电压 减小，达到稳定输出电压的目的。 R4
2）缓冲级：主要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。
3）内调制振荡器：用于为调制级提供频率为400HZ 或1000HZ的内调制信号，供给符合调制级要求的 音频正弦调制信号。
4）调制级：主振信号经缓冲级输出到调制级，进行正 弦幅度调制和放大后输出，并保证一定的输出电平 调节和输出阻抗。
等几种。 8）输出形式 平衡输出与不平衡输出。
2. 高频信号发生器 （1）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
1）主振级：用于产生高频振荡信号。主振是信号 发生器的核心。一般采用可调频率范围宽、频率 准确度高（优于10-3）和稳定度（优于10-4）好 的LC振荡电路。主振级电路结构简单，输出功率 不大，一般在几到几十毫瓦的范围内。
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： 用于改变信号发生器的输出电压 或功率，通常分为连续调节和步进调节。连续调节由 电位器实现，步进调节由电阻分压器实现。图4-4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，调节电位器中点在不同位置，或调节波段开关S 处于不同档位，均可使衰减器输出不同电压。
第五章 测量用信号源
4.1 概述
4.1.1 测量用信号源的分类与主要性能指标 1．信号发生器的分类
信号发生器种类繁多，从不同角度可将信号发 生器进行不同的分类。
（1）按用途分类 • 根据用途的不同，信号发生器可以分为通用信号
发生器和专用信号发生器两大类。
• 专用信号发生器是为特定目的而专门设计的，它 只适用于某种特定的测量对象和测量条件。
• 低频信号发生器、高频信号发生器、脉冲信号发 生器、正弦信号发生器、噪声信号发生器、函数 信号发生器等都属于通用信号发生器。
（2）按频率范围分类 根据输出信号频率范围的不同，信号发生器可以 分成六种不同的种类，参见表4-1。
类型 超低频信号发生器 低频信号发生器 视频信号发生器 高频信号发生器 甚高频信号发生器 高频信号发生器
5）可变电抗器：用来实现频率调制。可变电抗器与主 振的谐振回路相耦合，在调制信号作用下，控制谐 振回路电抗的变化实现调频功能。为使高频信号发 生器有较宽的工作频率范围和主振器工作在较窄的 频率范围，以提高输出频率的稳定度和准确度，必 要时可在主振级之后加入倍频器、分频器和混频器。