测量用信号源第六章-2PPT课件
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(在t1时段）
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第六章 测量用信号源
衡量频率稳定程度时还常用到基本上只考虑系统误差 影响的老化率和基本上只考虑随机误差影响的阿仑方差。
◆老化率 通常用一天内的频率平均漂移作为长期稳定度的
表征，叫做“日老化率”。用一天内频率平均漂移的 相对值表示。
K f (24h) f0
.
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第六章 测量用信号源
第六章 测量用信号源
二、信号源的分类 （一）按信号的基波频率分类
（1）超低频信号源，频率范围为0.0001~1000Hz； （2）低频信号源，频率范围为1Hz~200kHz。其中使用 较多的为20Hz~20kHz，这时又称为间频信号源； （3）视频信号源，频率范围为10Hz~10MHz； （4）高频信号源，频率范围为200kHz~30MHz，有 一些信号源频率略窄，例如，只有3~30MHz，亦称为高 频信号源； （5）甚高频信号源，甚高频又称为特高频，频率范围 为30~300MHz； （6）超高频信号源，频率范. 围在300MHz以上。 2
数字信号发生器又称数据发生器、图形或模式 （Pattern）发生器，它主要用于数字电路测试中作为 激励源或仿真数据信号，它通常都是多路的。
.
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第六章 测量用信号源
5．调制信号发生器 调制信号被广泛用于通信、传输和控制。它将语言、
数据、音乐及图像等信号变成电信号，经过调制被高频 电磁波或其他高频信号“携带”，以便远距离传输。携 带信号的高频信号称为载波，被载波携带的频率较低的 信号称为调制信号。将调制信号加于载波的过程称为调 制，调制后的信号称为已调制信号。不少信号源都能产 生已调制信号，称为调制信号发生器。
◆阿仑（Allan）方差 阿仑（Allan）方差是反映频率在很短时间内变化的常
用指标。由于考虑的时间间隔很短，以致系统误差引起 的频率漂移可以忽略不计，所以它只考虑了频率的随机 变化。
阿仑方差是讨论m组相邻测量时间为τ的频率值之差 异。期中每组都是在两相邻时间τ内测得，因此又称为 双取样测量。其测量值分别为fi1及fi2，其中i表示第i组， fi1表示该组第一个时间τ内的测量值，实际上是第一个 时间τ内频率的平均值，fi2是该组第二个时间τ内的测量 值。根据第二章求方差估计值的公式（2-20a），代入 条件n=2，可求得该组两数据的方差估计值
第六章 测量用信号源
（二）按信号的波形分类
1．正弦信号发生器 由于任意形状的信号均可分解为若干个正弦信号， 并且电子系统对正弦输入信号的稳态响应就是它的频率 响应，因此正弦信号是比较重要的信号。有不少信号源 就是专门产生正弦信号的，称为正弦信号发生器。
2．函数发生器
函数发生器通常至少包含正弦波、方波和三角波三种 波形。有些还包括正负锯齿波（又称斜波）、脉冲波、 阶梯波等波形。其频率上限通常不是太高，大多为几十 至上百MHz，有的还要更低。
.
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第六章 测量用信号源
函数发生器信号的产生方法主要有两种，一种和后面
还要讨论的任意波形发生器相同，即先存储了波形量化 后的数据值，再经DAC输出要求的信号；另一种先产 生一种波形，再变换为其它要求的波形。
由三角波产生方波和正弦波的方框图
.
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第六章 测量用信号源
正弦波变换器
在三角波为正电压时，二极管D1，D2等逐次导通，当 三角波变为负电压时，二极管D’1，D’2等逐次导通。 每导通一个二极管，电阻R与二极管支路构成的分压比
4．脉冲及数字信号发生器
脉冲信号发生器及数字信号发生器产生矩形或基本是 矩形的信号，但两者也有一些差别。
.
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第六章 测量用信号源
脉冲发生器产生重复频率可以设定的脉冲信号，其脉 冲的幅度、宽度、极性、占空比、上升及下降时间等脉 冲参数一般均可在一定范围内设置。脉冲发生器的输出 通道数目通常不太多。它既可用于模拟电路又可用于数 字电路。
就发生变化，形成图所示的非线性输入-输出特性，致
使输入的三角波变成输出的近似正弦波。
.
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第六章 测量用信号源
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第六章 测量用信号源
3．扫频信号发生器 信号源输出信号的频率可以是固定的或在一定范围
内任意设置为某固定值，也可以是频率在某频率区间有 规律地扫动，后者称为扫频信号源，简称扫频源。多数 扫频源是正弦信号的频率扫动，但也可以是方波、三角 波等非正弦信号的基波频率在一定区间扫动。
影响频率稳定度因素：系统误差和随机误差。
信号源厂商给出的频率稳定度所对应的统计时间为 15min~24h。
测量频率稳定度具体方法：首先规定频率变化对应的
时 时段间间t1隔，在大t 测于出或信等号于源t1的的输时出间频t2率内并，绘以出明变显化小曲于线t1。的
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第六章 测量用信号源
频率稳定度
fmax fmin
第六章 测量用信号源
6 .1 信号源概述
一、信号源模型
输出电阻常50，75，150，600Ω等数值，有的信 号源还备有几种输出电阻可以切换，用户可根据需要 选择。
信号源的两个输出端均未接仪器底盘，这称为信号源的输出端 是浮置的。如果输出有一端接至底盘，并接至电源地线，则称为 接地输出。很多信号源能提供浮地输出或接地输出两种方式供用 户选择。只需通过开关或跳线就可以在两种方式中任意切换。输 出是否需要接地与应用条件有关。. 若用信号激励双端均浮地的1电 路，例如，差分电路，则信号源必须使用浮地输出。
6．噪声及伪随机信号发生器
7．任意波形发生器
.
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第六章 测量用信号源
（三）按是否采用频率合成技术分类 频率合成技术是利用一个或少数几个基准频率信号，
产生往往是较多频率的信号，所产生信号的频率稳定度 和频率准确度均与基准信号相同或相近。
（四）按其他特性分类
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第六章 测量用信号源
三、信号源的主要技术指标
（一）有关输出信号频率的技术指标
1、输出频率相对误差
fc : 约定真值
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第六章 测量用信号源
2、频率稳定度、老化率和阿仑方差 频率稳定度是指在一定时间间隔内，信号源在规定的
时间内频率的相对变化，所以实际上是频率不稳定度，它 表征频率源维持其工作于恒定频率上的工作能力。
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第六章 测量用信号源
2 ( f i) ( f i 1 f i 1 2 f i 2 ) 2 ( f i 2 f i 1 2 f i 2 ) 2 1 2 ( f i 2 f i 1 ) 2 该方差越小，说明该组两数据离散性越小，即时间频
(在t1时段）
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第六章 测量用信号源
衡量频率稳定程度时还常用到基本上只考虑系统误差 影响的老化率和基本上只考虑随机误差影响的阿仑方差。
◆老化率 通常用一天内的频率平均漂移作为长期稳定度的
表征，叫做“日老化率”。用一天内频率平均漂移的 相对值表示。
K f (24h) f0
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第六章 测量用信号源
第六章 测量用信号源
二、信号源的分类 （一）按信号的基波频率分类
（1）超低频信号源，频率范围为0.0001~1000Hz； （2）低频信号源，频率范围为1Hz~200kHz。其中使用 较多的为20Hz~20kHz，这时又称为间频信号源； （3）视频信号源，频率范围为10Hz~10MHz； （4）高频信号源，频率范围为200kHz~30MHz，有 一些信号源频率略窄，例如，只有3~30MHz，亦称为高 频信号源； （5）甚高频信号源，甚高频又称为特高频，频率范围 为30~300MHz； （6）超高频信号源，频率范. 围在300MHz以上。 2
数字信号发生器又称数据发生器、图形或模式 （Pattern）发生器，它主要用于数字电路测试中作为 激励源或仿真数据信号，它通常都是多路的。
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第六章 测量用信号源
5．调制信号发生器 调制信号被广泛用于通信、传输和控制。它将语言、
数据、音乐及图像等信号变成电信号，经过调制被高频 电磁波或其他高频信号“携带”，以便远距离传输。携 带信号的高频信号称为载波，被载波携带的频率较低的 信号称为调制信号。将调制信号加于载波的过程称为调 制，调制后的信号称为已调制信号。不少信号源都能产 生已调制信号，称为调制信号发生器。
◆阿仑（Allan）方差 阿仑（Allan）方差是反映频率在很短时间内变化的常
用指标。由于考虑的时间间隔很短，以致系统误差引起 的频率漂移可以忽略不计，所以它只考虑了频率的随机 变化。
阿仑方差是讨论m组相邻测量时间为τ的频率值之差 异。期中每组都是在两相邻时间τ内测得，因此又称为 双取样测量。其测量值分别为fi1及fi2，其中i表示第i组， fi1表示该组第一个时间τ内的测量值，实际上是第一个 时间τ内频率的平均值，fi2是该组第二个时间τ内的测量 值。根据第二章求方差估计值的公式（2-20a），代入 条件n=2，可求得该组两数据的方差估计值
第六章 测量用信号源
（二）按信号的波形分类
1．正弦信号发生器 由于任意形状的信号均可分解为若干个正弦信号， 并且电子系统对正弦输入信号的稳态响应就是它的频率 响应，因此正弦信号是比较重要的信号。有不少信号源 就是专门产生正弦信号的，称为正弦信号发生器。
2．函数发生器
函数发生器通常至少包含正弦波、方波和三角波三种 波形。有些还包括正负锯齿波（又称斜波）、脉冲波、 阶梯波等波形。其频率上限通常不是太高，大多为几十 至上百MHz，有的还要更低。
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第六章 测量用信号源
函数发生器信号的产生方法主要有两种，一种和后面
还要讨论的任意波形发生器相同，即先存储了波形量化 后的数据值，再经DAC输出要求的信号；另一种先产 生一种波形，再变换为其它要求的波形。
由三角波产生方波和正弦波的方框图
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第六章 测量用信号源
正弦波变换器
在三角波为正电压时，二极管D1，D2等逐次导通，当 三角波变为负电压时，二极管D’1，D’2等逐次导通。 每导通一个二极管，电阻R与二极管支路构成的分压比
4．脉冲及数字信号发生器
脉冲信号发生器及数字信号发生器产生矩形或基本是 矩形的信号，但两者也有一些差别。
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第六章 测量用信号源
脉冲发生器产生重复频率可以设定的脉冲信号，其脉 冲的幅度、宽度、极性、占空比、上升及下降时间等脉 冲参数一般均可在一定范围内设置。脉冲发生器的输出 通道数目通常不太多。它既可用于模拟电路又可用于数 字电路。
就发生变化，形成图所示的非线性输入-输出特性，致
使输入的三角波变成输出的近似正弦波。
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第六章 测量用信号源
3．扫频信号发生器 信号源输出信号的频率可以是固定的或在一定范围
内任意设置为某固定值，也可以是频率在某频率区间有 规律地扫动，后者称为扫频信号源，简称扫频源。多数 扫频源是正弦信号的频率扫动，但也可以是方波、三角 波等非正弦信号的基波频率在一定区间扫动。
影响频率稳定度因素：系统误差和随机误差。
信号源厂商给出的频率稳定度所对应的统计时间为 15min~24h。
测量频率稳定度具体方法：首先规定频率变化对应的
时 时段间间t1隔，在大t 测于出或信等号于源t1的的输时出间频t2率内并，绘以出明变显化小曲于线t1。的
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第六章 测量用信号源
频率稳定度
fmax fmin
第六章 测量用信号源
6 .1 信号源概述
一、信号源模型
输出电阻常50，75，150，600Ω等数值，有的信 号源还备有几种输出电阻可以切换，用户可根据需要 选择。
信号源的两个输出端均未接仪器底盘，这称为信号源的输出端 是浮置的。如果输出有一端接至底盘，并接至电源地线，则称为 接地输出。很多信号源能提供浮地输出或接地输出两种方式供用 户选择。只需通过开关或跳线就可以在两种方式中任意切换。输 出是否需要接地与应用条件有关。. 若用信号激励双端均浮地的1电 路，例如，差分电路，则信号源必须使用浮地输出。
6．噪声及伪随机信号发生器
7．任意波形发生器
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第六章 测量用信号源
（三）按是否采用频率合成技术分类 频率合成技术是利用一个或少数几个基准频率信号，
产生往往是较多频率的信号，所产生信号的频率稳定度 和频率准确度均与基准信号相同或相近。
（四）按其他特性分类
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第六章 测量用信号源
三、信号源的主要技术指标
（一）有关输出信号频率的技术指标
1、输出频率相对误差
fc : 约定真值
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第六章 测量用信号源
2、频率稳定度、老化率和阿仑方差 频率稳定度是指在一定时间间隔内，信号源在规定的
时间内频率的相对变化，所以实际上是频率不稳定度，它 表征频率源维持其工作于恒定频率上的工作能力。
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第六章 测量用信号源
2 ( f i) ( f i 1 f i 1 2 f i 2 ) 2 ( f i 2 f i 1 2 f i 2 ) 2 1 2 ( f i 2 f i 1 ) 2 该方差越小，说明该组两数据离散性越小，即时间频