第二章 信号源
测控电路-2第二章2解读
RS1
ui1 C1
a 差动
ui2 C2
放大器 b
uo
RS2
其共模抑制比的幅值为： CMRR
1
| RS 2C1 RS 2C1 |
高共模抑制比放大电路
共模电压自举（输入保护技术）
∞
ui1 ui2
+ -
+ N1
R1
RP
∞
+
N2+
R2
R4
R0 uc R0
R3 R3
+
∞ N3+
R4
uo
高共模抑制比放大电路
反相放大器
同相放大器
差动放大器
第二章 信号放大电路
（五）高共模抑制比放大电路
什么是高共模抑制比放大电路？ 用来抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压） 的放大电路称为高共模抑制比放大电路。
应用于何种场合？ 应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如 人体心电测量。
高共模抑制比放大电路
1）双运放高共模抑制比放大电路
号与输入信号的比值 。 共模增益Kc :共模增益指共模信号输入时,其输出信
号与输入信号的比值 。
第二章 信号放大电路
序号 参数名称
1 差模增益
2 共模增益
3 输入阻抗
4 输出阻抗
5
带宽
理想
实际
∞
90~100dB以上
0
0dB以上
∞
100k欧~数兆欧
0
10欧~数百欧
0~∞ 0~10Hz（或0~10kHz）
高输入阻抗,易受干扰 共模误差大
R1
i- - ∞
+
uo
i1
+ N1
工程测试技术基础 第二部分 信号分析基础
为能量信号，满足条件：
x2 (t)dt
一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。
瞬态信号
2.1 信号的分类与描述
b)功率信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，
研究信号的平均功率更为合适。
T
lim
数学期望，称为相关性，表征了x、y之间其的中一关个联可程以度测。量的量
cxy xy x y
E[(xx )( y的 的y )变变] 化化来。表示另一个量
E[(xx )2 ]E[( y y )2 ]1/ 2
y
y
y
y
x
x
xy 1
xy 1
x
0 xy 1
b) sinc 函数
sin c(t) sin t , or, sint , ( t )
t
t
性质：
波形
偶函数；
闸门(或抽样)函数；
滤波函数；
内插函数。
2.1 信号的分类与描述
c) 复指数函数
est et e jt
t
et cost et sint ; s j
瞬态信号
瞬态信号:持续时间有限的信号，如 x(t)= e-Bt . Asin(2*pi*f*t)
2.1 信号的分类与描述
c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化 不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。
噪声信号(平稳)
噪声信号(非平稳)
统计特性变异
2.1 信号的分类与描述 2 能量信号与功率信号
（3）卷积特性
f (t) * (t) f ( ) (t )d f (t)
信号源基本结构和原理
信号源基本结构和原理信号源也称作信号发生器，基本功能是产生并输出期望的信号，可设置信号的频率、功率和调制类型。
按照频率划分，有低频源、射频源、微波源；按信号调制类型划分，有模拟源和矢量源。
信号源的基本结构原理图模拟源模拟信号源：产生模拟调制信号，AM/FM/PM和脉冲调制，低相噪和低噪声是高性能的标志。
频率范围可达67GHz的微波源，可扩展到毫米波；射频源的频率范围一般在9kHz~8GHz之内。
频率合成器，也就是频综，是模拟源的核心，调频FM和调相PM可在频综中直接实现；脉冲调制器即可控脉冲开关，控制RF信号的通断；调幅调制器与自动电平控制ALC电路混合；ALC的基本功能是通过反馈监测与比较，保持RF输出电平的稳定。
矢量源矢量信号源：可产生矢量和数字调制信号。
常用于产生3Gpp规范的各类移动通信信号、产生和模拟GNSS 导航、产生和模拟各种雷达信号等应用。
频率范围可达44GHz的微波矢量源；射频矢量源的频率范围一般在9kHz~8GHz之内。
其调制带宽是其重要指标，通常100M~2G。
矢量源的核心原理是通过I/Q混频器即正交调制器，产生矢量调制的RF信号。
基带源是用目标调制算法生成的数字文件，经DAC转为模拟I/Q信号，输入调制器，调制器的本振LO来自于RF频率相同设置的频综。
通过相差90°的两个正交信号I/Q的瞬时电压，可以控制RF输出的瞬时幅度和相位，从而达到任意矢量调制的目的。
频率合成器频率合成器，或频率综合器简称频综，是基于一个输入参考频率源，产生一个或多个频率信号的射频器件，在信号源中是核心器件。
现代常用频率合成技术，是PLL锁相合成技术与DDS直接数字合成技术，工程实现上经常采用两者结合的方式。
PLL锁相合成PLL锁相合成技术，原理是对VCO的RF输出进行锁相锁频精确化控制。
参考频率源，是高稳定、高频谱纯度的基准源，常用TCXO 或OCXO，参考源分频后输入鉴相器参考输入端，VCO的RF输出信号，耦合反馈、分频后进入鉴相器的反馈输入端，鉴相器输出包括2×fp分量和直流电压分量，经低通滤波后是VCO控制电压Vc，当Vc = 0环路达到锁定目标频率RF=VNfp。
信号源原理讲解
第二：信号源旳各构成部分
VCO
频率 锁定 反馈
参照 源
ALC调 制器
调制 信号
信号 调制
RF 输出
检 波
第三：基频发生电路讲解
周期信号波形旳发生：
振荡器
反馈振荡器电路
• 起振条件：AF>1,而且，整个环路旳总相移应等
于n×360°
• 平衡条件： AF=1,而且，整个环路旳总相移应等
信号源原理讲解
• 1.信号源旳概念？ • 2.信号源旳各构成部分。 • 3.基频发生电路部分。 • 4.频率控制部分。 • 5.幅度控制电路（ALC）。 • 6.调制电路部分。
信号是运载消息旳工具，是消息旳载体。从广义上讲，它包 括光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽 火台而产生旳滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵旳消息， 这属于光信号；当我们说话时，声波传递到别人旳耳朵， 使别人了解我们旳意图，这属于声信号；遨游太空旳多种 无线电波、四通八达旳电话网中旳电流等，都能够用来向 远方体现多种消息，这属电信号。人们经过对光、声、电 信号进行接受，才懂得对方要体现旳消息。
于n×360°
电容三点式振荡器
石英晶体振荡器
石英晶体振荡器
VCO振荡器
• 变容二极管反偏装入电路当中，其利用旳是PN结旳结电容
随外加电压变化而变化特征制成旳。将变容二极管接在三 点式振荡器中可使振荡频率随外加到变容二极管旳电压变 化而变化。
PLL
• PD 鉴相器、LF 环路滤波器、 • VCO 压控振荡器
三环频率合成
• fA=NA/100×fc fB=NB×fc
fo=(NA/100+NB)×fc
第二章 UWB信号源产生概论
2
2
4 exp
4
2
expiБайду номын сангаас
(2k
2
1)π
,
k
0,1,2
F02
(
)
U 0
e
4
2
exp
4
2
F03
F04
( (
) )
U0 U0
6
1
6
e 3/ 2
3
exp
e2
64
2
4
exp
4
2
4
2
expi
(2k
2
1)π ,
k
0,1,2
(2.2.5)
01 2
2 ln 2 T0
例2.1.1 计算UWB信号满足FCC规范的最大辐射功率
解：如UWB信号在频带范围内都以最大功率谱密度辐射，则 对应了UWB信号所允许携带的最大能量
-41.3 dBm对应的功率谱密度为
pmax
103 1041.3/10 106
(dBm/Hz)
用上式替换平均功率定义中的F2(f)可得
10 df 10.6109
Bh4 3.91 / T4， 7.09 / T4
Be0 0， 2 2 ln(2) / T0
Be1 0.8 / T1， 3.55 / T1 Be2 2.69 / T2， 7.52 / T2 Be3 1.6 / T3， 3.68 / T3 Be4 3.63 / T4， 7.44 / T4
-41.3/10
pEIRP
10 log
3.1109
106
2.55
(dBm)
换算为以 W 为单位，即 0.556 mW
放大电路基本原理和分析方法
RL // RC)
交流负载线
iB=100μA
80
60
Q
40 20
0
0
直流负载线
VCC
UCE/V
Δui
ΔuBE
ΔiB
ΔiC
ΔiCRC
iC
ΔuCE
ΔuO
各点波形：
+ VCC
Cb 2
+
R b1 Cb 1
+
Rc
iB
+
+
ui
_
uEB
_
uCE
uo
_
_
uo比ui幅度放大且相位相反
(2) 交流放大工作情况 iB ib Q ui uBE
0
(mA)
iC/mA
iB=100μA 80
ic
60
40 20 0
ib
UCE/V
uce
假设在静态工作点的基 础上输入一微小的正弦信 号ui。
结论：
a) 放大电路中的信号是交直 流共存，可表示成：
ui
t uBE UBEQ
iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t uo t t
一般来说，Ri 越大越好。
五、输出电阻
ii
+
io
+
RS uS 信号源
放大电路 Ri
+
+
ui +
Ro uo
+
uo +
RL
Ri
Ro
负载
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
RO UO U S 0, RL IO
输出电阻表明放大电路带负载的能力。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反 之则差。
信号源基础精讲课件
均衡器调整
在传输过程中使用均衡器对信号进行补偿， 以纠正信号畸变。
信号源的稳定性问题及解决方案
01
02
03
04
总结词
信号源的稳定性问题通常 表现为信号输出不稳定、 画面闪烁或声音断断续续 。
检查电源稳定性
确保信号源设备使用的电 源是稳定的，并考虑使用 不间断电源（UPS）来保 护设备。
定期维护和清洁
信号源基础精讲课 件
目 录
• 信号源概述 • 信号源基础知识 • 信号源的工作原理 • 信号源的常见问题及解决方案 • 信号源的发展趋势与展望
01
信号源概述
信号源的定义
信号源
产生和发送信号的设备或装置， 用于传输信息、数据或能量。
信号
携带信息的物理量，可以是电、 光、声、磁等不同形式。
信号源的分类
调频（FM）
通过改变载波的频率来调制信号，抗干扰能力强 ，传输质量好。
调幅（AM）
通过改变载波的振幅来调制信号，实现简单，但 抗干扰能力较弱。
ABCD
调相（PM）
通过改变载波的相位来调制信号，抗干扰能力强 ，传输质量好。
数字调制
将数字信号转换为适合传输的格式，如QPSK、 QAM等，具有较高的传输效率和可靠性。
电源波动
使用稳定的电源供电，并考虑使 用不间断电源（UPS）来保护设
备免受电源波动的影响。
信号源的失真问题及解决方案
总结词
信号源失真是指信号在传输过程中发生畸变 ，导致信号质量下降。
调整信号源的输出电平
确保信号源的输出电平在适当的范围内，以 减少失真。
使用高品质的线缆和连接器
选择低阻抗、低失真的线缆和连接器，以减 少信号损失和失真。
通信电子线路部分习题解答(严国萍版)
《通信电子线路》课程的部分习题答案第一章习题参考答案：1-1：1-3：解：1-5：解：第二章习题解答： 2-3,解：2-4，由一并联回路，其通频带B 过窄，在L 、C 不变的条件下，怎样能使B 增宽？ 答：减小Q 值或减小并联电阻2-5，信号源及负载对谐振回路有何影响，应该如何减弱这种影响？ 答：1、信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响：通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q 值叫做无载Q （空载Q 值）如式通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q 值叫做有载QL,如式为空载时的品质因数为有载时的品质因数 Q Q QQ LL <可见oo Q RL Q ==ωLS L R R R LQ ++=0ω结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs 很小 (恒压源）和负载电阻RL 也不大的情况。
2、信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响2-8，回路的插入损耗是怎样引起的，应该如何减小这一损耗？答：由于回路有谐振电阻R p 存在，它会消耗功率因此信号源送来的功率不能全部送给负载R L ，有一部分功率被回路电导g p 所消耗了。
回路本身引起的损耗称为插入损耗，用K l 表示 无损耗时的功率，若R p = ∞， g p = 0则为无损耗。
有损耗时的功率插入损耗 通常在电路中我们希望Q 0大即损耗小，其中由于回路本身的Lg Q 0p 01ω=，而Lg g g Q 0L p s L )(1ω++=。
2-11,L ps p p p p p p p 11R R R R Q Q G C LG Q L ++===故ωω同相变化。
与L S L R R Q 、 性。
较高而获得较好的选择以使也较大的情况,很大，负载电阻内阻并联谐振适用于信号源L L S Q R R ∴11P P K l '=率回路有损耗时的输出功率回路无损耗时的输出功L2L s s L 201g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==L 2p L ss L 211g g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=='20L 1111⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-='=Q Q P P K l2-12,解：2-13,5.5Mhz 时，电路的失调为：66.655.0*23.33f f 2Q p 0==∆=ξ 2-14，解：又解：接入系数p=c1/（c1+c2）=0.5，折合后c0’=p 2*c0=0.5pf,R0’=R0/ p 2=20k Ω,总电容C=Ci+C0’+C1C2/(C1+C2)=15.5pf,回路谐振频率fp=45.2Mhz ，谐振阻抗Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）,其中Rp0为空载时回路谐振阻抗，Rp0=Q0*2π*fp*L=22.72K Ω，因此，回路的总的谐振阻抗为：Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）=5.15 K Ω，有载QL=Rp/（2π*fp*L ）=22.67，通频带B=fp/QL=1.994Mhz 2-17；第三章习题参考答案：3-3,晶体管的跨导gm是什么含义，它与什么参量有关？答：3-4,为什么在高频小信号放大器中，要考虑阻抗匹配问题？答：3-7,放大器不稳定的原因是什么？通常有几种方法克服？答：不稳定原因：克服方法：3-9,解：3-10；解：第四章习题参考答案：4-1,答：4-3,答：4-5,解：4-6；第五章习题参考答案：5-4,答：5-7,答：5-9,答：5-12,答：(e)图，在L 、C 发生谐振时，L 、C 并联阻抗为无穷大，虽然满足正反馈条件，但增益不满足≥1，故不能振荡？5-13，[书上（6）L1C1〈L3C3〈L2C2=〉f1〉f3〉f2，不能起振] 解：5-15；如图（a）所示振荡电路，（1）画出高频交流等效电路，说明振荡器类型；（2）计算振荡器频率57uH 57uH解：（1）图（b）是其高频交流等效电路，该振荡器为：电容三端式振荡器（2）振荡频率：L=57uH，振荡频率为：，f0=9.5Mhz第六章习题参考答案：6-1,6-3,6-5,解：6-7,解：6-9，解：6-13,解：6-14；答：第七章习题参考答案：7-3，7-5,解：7-9,什么是直接调频和间接调频？它们各有什么优缺点？答：7-10,变容二极管调频器获得线性调制的条件是什么？7.11答：7-12；如图是话筒直接调频的电路，振荡频率约为：20Mhz 。
第二章 微波测量仪器和系统
第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器，配以必要的控制驱动电路，就构成了最基本的信号源。
不同的应用，对信号源的输出有不同的特性要求。
信号源的设计，就是围绕振荡器，施加不同的控制处理电路，满足不同应用需求的过程。
普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器，可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制，保证输出信号稳定度（ALC是实现自动电平控制系统的简称）
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成（混频（加、减）、倍频（乘）、分频（除）、滤波）数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标：频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议：利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源：应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。
第二章 电路的基本概念和基本定律
a、b两点间的电压
u ab d w ab dq d w ao dq d w bo dq v a vb
电场中任意两点间的电压等于这两点的电位之差。
电压又称电位差
4.电压的实际方向和参考方向
正电荷，a→b，电场力作正功 正电荷，a→b，电场力作负功
v a u ao
单位与电压相同
dw a 0 dq
参考点的电位为零。 参考点的选择，原则上是任意的。 电位的大小决定于电场的性质、给定点的位置及参考点的选择。 参考点选择不同，电场中各点的电位将有不同的数值。 电位是一个相对量
3.电压与电位的关系
正电荷，a→o→ b 电场力所作功为
第二章 电路的基本概念和定律
模块一 电路及电路模型 模块二 电路的物理量 模块三 电阻元件 模块四 电压源和电流源 模块五 基尔霍夫定律 第二章小结
模块一
电路及电路模型
一、电路的组成和作用 电路：由若干电气设备或器件按照一定方式连 接起来而构成的电流通路。 电路的分类（按功能分）：
①传输和转换电能的电路
标量 单位：伏特（V）
2.电动势的实际方向和参考方向
e
dq
电动势方向的习惯规定： 在电源内部自电源的负极 → 正极 （低电位端→高电位端）
电动势参考方向的表示方法： （1）用参考极性表示：“＋”极表示假定的高电位端 “－”极表示假定的低电位端 （2）用箭头表示：箭头指向是从参考极性的“－”极指向“＋ ”极 （3）用双下标表示：eab表示参考方向是从a指向b。
②传递和处理信号的电路
传输和转换电能的电路组成
电源：提供电能的设备。
第二章 信源熵
英文字母中“e”出现的概率为0.105，“c” 出现的概率为0.023，“o”出现的概率为 0.001，分别计算他们的自信息量。 答：I(e)=-logP(e)=-log0.105=3.25bit I(c)=-logP(c)=-log0.023=5.44bit I(o)=-logP(o)=-log0.001=9.97bit
②
公式：参考数学期望的性质，用各符号的自 信息量加权平均表示总体的不确定性。
H ( X ) E[ I ( X )] p( xi )I ( xi ) p( xi ) log p( xi )
i i
③
单位：比特/符号或比特/符号序列
④
I. II.
性质： 非负 与热力学熵相同形式，H(X)又被定义为信源 熵 两个特殊情况 符号 x i 的概率 pi 为零时，定义为pi log pi 0 当信源X只有一个符号，符号只有一个状态， p(x)=1,此时 H ( X ) 0 。
分析 {Xn，n=0,1,2，……}是一随机过程，其状态 空间为：I={0,1}，且当Xn=i，i=0、1时， Xn+1所处的状态分布只与Xn=i有关，而与 时刻n以前所处的状态无关，综上所述。该 过程为一步转移的马尔可夫过程。 p, j i P i, j 0,1 一步转移的概率： P{ X j X i} q, j i 一步转移矩阵： p q
II.
III.
随机过程是随机函数的集合，若一随机系统的样本点数是 随机函数，则称此函数为样本函数。这一随机系统全部样 本函数的集合是一个随机过程。实际应用中，样本函数的 一般定义在时间域或者空间域。用{X（t），t Y }。 具有马尔可夫性的随机过程称为马尔可夫过程。
信号源基础知识
信号源基础知识1、认识函数信号发生器信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。
众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。
谈及模拟式函数信号源，结构图如下：这是通用模拟式函数信号发生器的结构，[是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波]。
而三角波是如何产生的，公式如下：换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。
同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下：当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。
再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。
同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。
而在占空比调整上的设计有下列两种思路：1、频率（周期）不变，脉宽改变，其方法如下：[改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性]，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。
但不容否认的在使用上比较好调。
2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下：将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。
第二章 信号源的原理与使用
第二章信号发生器的原理与使用信号发生器又叫信号源，它是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的仪器。
信号发生器可产生不同波形、频率、和幅度的信号，用来测试放大器的放大倍数、频率特性以及元器件的参数等等，还可以用来校准仪表以及为各种电路提供交流电压。
一、信号发生器的分类信号发生器用途广泛，种类繁多，有各种各样的分类方法，常见的分类方法有：1、按输出波形分类①正弦信号发生器，产生正弦波或受调制的正弦波。
②脉冲信号发生器，产生不同脉宽的重复脉冲或脉冲链。
③函数信号发生器，产生幅度与时间成一定函数关系的信号，包括正弦波、三角波、方波等各种信号。
④噪声信号发生器，产生各种模拟干扰的电信号。
2、按输出频率范围分类①超低频信号发生器，输出信号频率范围为1／1000Hz～1000HZ。
②低频信号发生器，输出信号频率范围为1HZ～200KHZ～1MHZ。
③视频信号发生器，输出信号频率范围为20HZ～10MHZ。
④高频信号发生器，输出信号频率范围为200KHz～30MHz。
⑤甚高频信号发生器，输出信号频率范围为30MHZ～300MHZ。
⑥超高频信号发生器，输出信号频率范围为300MHZ以上。
二、对信号发生器的一般要求①输出波形失真小，正弦信号发生器的非线性失真系数不超过1%～3%，有时要求低于0.1%。
②输出频率稳定并且在一定范围内连续可调。
一般信号发生器的频率稳定度为1～10%，标准信号发生器应优于1%。
③输出电压稳定并且在一定范围内连续可调。
一般最小可达毫伏级，最大可达几十伏。
对于低频信号发生器，要求在整个频率范围内输出电压幅度不变，一般要求变化小于1dB，否则会给测试工作带来麻烦。
④输出阻抗要低，与负载容易匹配。
一般低频信号发生器具有低阻抗和600Ω阻抗；高频信号发生器多为50Ω或75Ω输出阻抗；有功率输出时可配接8Ω、16Ω、150Ω、600Ω、5000Ω等。
⑤调制特性：对高频信号发生器一般要求有调幅和调频输出。
第2章信号发生器同步练习1
第二章信号发生器同步练习(一)(考试时间90分钟，满分100分)一、选择题(3′×8＝24′)1．下列不属于正弦信号发生器的主要技术指标的是()A．幅频特性B．频率特性C．输出特性D．调制特性2．有关低频信号发生器的主要技术指标说法错误的是()A．频率范围为1Hz～1MHz连续可调B．频率稳定度为1%～2%C．输出电压为0～10V连续可调D．输出功率约为0.5～5W连续可调3．低频信号发生器的主振级采用振荡电路。
()A．RC文氏电桥B．LC变压器耦合C．LC三点式D．石英晶体4．文氏电桥振荡器的电压放大倍数在谐振时，应不小于()A．1 B．2 C．3 D．45．XD1低频信号发生器的电压量程置于150V挡，电压表的读数为10V，输出衰减旋钮置于50dB，则实际输出电压为()A．0.032V B．100V C．0.32V D．31.6V6．以下不属于低频信号发生器组成部分的是()A．调制器B．电压放大器C．输出衰减器D．主振器第7题图7．如图所示电路中，设集成运放具有理想的特性，电阻R2＝10kΩ，当R1的阻值为下列哪种情况时，可以产生较好的正弦波振荡。
()A．R1＝4.7kΩ(可调) B．R1＝10kΩ＋4.7kΩ(可调)C．R1＝15kΩ＋4.7kΩ(可调) D．R1＝18kΩ＋4.7kΩ(可调)8．低频信号发生器的实际输出电压的大小由________决定。
()A．电压表指示值B．输出衰减C．平衡与不平衡输出D．三者共同二、判断题(2′×8＝16′)1．低频信号发生器相当于音频信号发生器。
()2. 输出电平一般描述输出信号幅度的有效范围，可用绝对电平或相对电平表示。
()3．信号发生器的输出阻抗越低，带负载能力越强，性能也越好。
()4．低频信号发生器的主振级用于产生低频正弦信号，但不能实现频率调节功能。
() 5．用低频信号发生器作信号源，检修一台扩音机时，输入信号应取自“电压输出”端。
第二章 信号放大电路
自激振荡：放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定
频率和幅值的交流信号的现象。
产生自激振荡必须同时满足两个条件：
1、幅度平衡条件|AF|=1
2、相位平衡条件φ A+φ F=2nπ （n=0,1,2,3···）
2.1.4 运算放大器的振荡与相位补偿 相位补偿：通过电容电感等器件改变支路交流电的相位，补偿 总体相位的改变。
2.2.1 噪声的种类与性质 （3）散弹噪声：由真空电子管和半导体器件中电子发射的不 均匀性引起的。
q：电子电荷 IDC：直流电流 B：测量系统的噪声带宽
I sh 2qIDC B
晶体管正偏时的散弹噪声电压：
K：玻尔兹曼常熟 T：热力学温度 B：测量系统的噪声带宽 Ie：晶体管射极电流
2.2.2 处理放大器噪声的方法 （1）等效输入噪声
噪声的 方均根电压
U t (t ) 4kTRB
K：玻尔兹曼常熟 T：导体热力学温度 B：测量系统的噪声带宽 R：导体的电阻或阻抗的实部
（2）低频噪声：是一种与晶体管表面状态以及PN结的漏电流 有关的噪声。又称1/f噪声。
方均值
U f2 (t ) k1I a f b
k1：与材料有关的常量 I ：工作电流 a/b：实验确定的常数 F ：工作频率
R4 基本电路
uo
R2
R1
(ui 2 ui1 )
R2
R1
uid
有利于抑制共模干扰
和减小温度漂移
只对差模信号进行放大
uid ui 2 ui1 ， u ui1 ui 2 ic
2
典型测量放大电路的设计
（3）基本差动放大电路 ud/2 R1
R2 R2 R4 u0 ui1 (1 )( )ui 2 R1 R1 R3 R4
信号源的工作原理及使用方法
信号源的工作原理及使用方法Signal sources are essential components in various electronic systems, providing the necessary voltage, current, or frequency signals for testing, measuring, or controlling purposes. 信号源是各种电子系统中必不可少的组件，为测试、测量或控制目的提供必要的电压、电流或频率信号。
These instruments are versatile tools that can generate a wide range of signals, from simple sine waves to complex arbitrary waveforms. 这些仪器是多功能工具，可以产生从简单正弦波到复杂任意波形的各种信号。
Understanding how signal sources work and how to use them effectively is crucial for engineers, technicians, and hobbyists working in the field of electronics. 了解信号源的工作原理和有效使用方法对于从事电子领域工程师、技术人员和爱好者至关重要。
At the heart of a signal source is an electronic oscillator that generates periodic waveforms at a specific frequency. 信号源的核心是一个电子振荡器，它以特定频率生成周期波形。
This oscillator can be configured to produce different types of signals, such as sine waves, square waves, triangle waves, or arbitrary waveforms. 这个振荡器可以配置为产生不同类型的信号，如正弦波、方波、三角波或任意波形。
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（1）直接频率合成。它是通过频率的混频、倍频和分频等方法
来产生一系列频率信号并用窄带滤波器将其选出，下图是其实现原理。
直接式频率合成原理框图
1MHz
2MHz
晶振
分频（÷10） 8MHz 混频（+） 混频（+） 滤波 分频（÷10）
按输出波形可以分为： 正弦波形发生器，产生正弦波或受调制的正弦信号； 脉冲信号发生器，产生脉冲宽度不同的重复脉冲； 函数信号发生器，产生幅度与时间成一定函数关系的信号； 噪声信号发生器，产生模拟各种干扰的电压信号。 按照信号发生器的性能指标可分为：一般信号发生器和标准信号发
生器。
2．2 正弦信号源 要求： 了解正弦信号发生器的组成原理
本节要求：
① 了解信号源的作用、分类，掌握信号源的组成原理。 ② 掌握正弦信号源的主要性能指标的含义。
2．1概述
1．作用 信号源的用途主要有以下三方面： （1）激励源；（2）信号仿真；（3）标准信号源。
2 信号源的分类
按照输出信号的频率来分，大致可分为六类： 超低频信号发生器，频率范围为0.0001Hz～1000Hz； 低频信号发生器，频率范围为1Hz～1MHz； 视频信号发生器，频率范围为20Hz～10MHz； 高频信号发生器，频率范围为200KHz～30MHz； 甚高频信号发生器，频率在30KHz～300MHz； 超高频信号发生器，频率在300MHz以上
2．2．1 正弦信号源的性能指标
1．频率特性
正弦信号源的频率特性可以用以下几项指标来表征： （1）频率范围。 （2）频率准确度。
其中
（2-1）
----频率绝对偏差。 （3）频率稳定度。 短期稳定度：
其中：
（2-2）
----15分钟内信号频率的最大值。
----15分钟内信号频率的最小值。
----预调频率（标称频率）。 长期稳定度是指信号源经过规定预热时间后，在任意3小时内信号
D D D D D2B D3B D4B D5B D6B
（3） 锯齿波形成电路
将下图（a）所示三角波与图（b）所示方波直接叠加就可得到图
（c）所示的交错锯齿波，再经过全波整流，就得到了图（d）所示的锯 齿波。
u t
（a）
u t
（b）
t u
（c）
t u
（d） 锯齿波的获得原理
2．函数发生器的组成 函数发生器的典型原理框图如下图所示 频率控制网络
2．高频信号发生器 高频信号发生器输出频率范围一般在300KHz～1GHz，稳定度一般
优于10-4/15分，输出电压在0.1μV～1V左右，输出阻抗为标准的 50Ω（或75Ω）。
输出
主振级
波段 选择
频率 细调
缓冲
调制级
输出级
调制振荡器
外调制输入
监测器 高频信号发生器原理框图
2．3 合成信号发生器
频率合成是由一个或多个高稳定的基准频率（一般由高稳定的石英 晶体振荡器产生），通过基本的代数运算（加、减、乘、除），得到一 系列所需的频率。 1．频率合成分类及特点
频率发生的最大变化，同样可由式（2-2）表示。
2．输出特性
正弦信号源的输出特性指标主要有： （1）输出电平范围。 （2）输出电平的频响。 （3）输出电平准确度。 （4）输出阻抗。 （5）输出信号的非线性失真系数和频谱纯度
3．调制特性
调制特性的恒量指标主要包括调制频率，调幅系数，最大频偏，调 制线性等。
Vd
锁相环控制系统原理图
fi
Vi
VCO
PD LPF Vo fO 基准晶振
（3）直接数字合成基本原理
DDS组成原理 直接数字合成（Direct Digital Synthesis）的基本原理是基于取样技
术和计算技术，通过数字合成来生成频率和相位对于固定的参考频率可 调的信号。
设取样时钟频率为 ，正弦波每一周期由 个取样点构成，则该正弦波的频率为：
滤波
9MHz 6.28MHz 0.628MHz
1MHz 谐波发生器（倍频）
2.8MHz 0．28MHz
分频（÷10） 混频（+） 滤波 6MHz 3MHz
3.628MHz
（1） 锁相式频率合成 它是一种间接式的频率合成技术，利
用锁相环（PLL）把压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在基 准频率上，这样通过不同形式的锁相环就可以在一个基准频率 的基础上合成不同的频率。 锁相环（PLL）的基本概念 1．锁相环基本工作原理及性能 锁相环是一个相位环负反馈控制系统。该环路由鉴相器（PD）、 环路滤波器（LPF）、电压控制振荡器（VCO）及基准晶体振荡器等部 分组成。
第二章 信号源
本章介绍：
介绍了信号源在电子测量中的作用、组成原理、种类及正弦信号源 的性能指标；阐述了正弦信号发生器和脉冲发生器的原理与组成结构， 多波形信号发生原理，函数发生器的基本组成结构等；详细阐述频率合 成的基本概念，频率合成的基本方式，锁相环的工作原理及基本形式， 介绍提高频率分辨力和频率上限的锁相合成技术以及直接数字合成的基 本原理，对任意波形发生器和合成扫频信号源作了简单介绍。
正弦波可以由三角波获得，其方法是分段折线逼近的波形综合法。 分段折线逼近的实现电路如下图所示。 u
t
i
ust
usc
t
分段折线逼近波形综合
分段逼近波形综合电路 +E -E R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R R R R
R R R R7B R6B R5B R4B R3B R2B R1B Vi Vo D D1B D
（1）方波三角波发生器
它最基本的部分是由一个双稳态电路与密勒积分器构成的方波—— 三角波发生器，其原理框图如下所示。 方波、三角波发生器原理框图
V1
A C
双稳态 电路
V2
W R
U1 I1
+ U2 B
VC2
B端波形 t o A端波形 t o
VC1
（a）原理框图 （b）工作波形图
（低频信号发生器频率范围一般为20Hz～20KHz，故又称音频信号发
生器。
阻抗 变换 波段 调节 频率 细调 电平指示 输出
主振级
缓冲 放大
电平 控制
功率 放大
衰减器
电平调节
低频信号发生器组成原理
主振级一般采用RC正弦振荡器，其每一分波段的频率覆盖系数通常为 10。因此要覆盖较宽的频率范围，需要多个分波段，而差频式低频信号 发生器可以在不分波段的情况下得到较宽的频率覆盖范围。
（2-3） 其中 为取样时钟周期。 DDS的基本实现原理框图如下图所示。
地址计数器
（÷N） 正弦波ROM存储器
D/A
LPF fc fo
DDS组成原理
2．4函数发生器
函数发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种 波形的信号发生器。 1．多波形信号发生原理
函数发生器一般以某种波形为第一波形，然后在该波形基础上转换 导出其它波形。
三角波 缓冲器
正弦波形 综合及缓冲
正恒 流源
负恒 流源
比较器
方波 缓冲器
外部频率控制
输出
直流补偿 积分电路
函数 选择 及其 它波 形产生 输出放大 输出滤波
函数发生器基本组成原理