电子测量部分习题答案

3.3 已知可变频率振荡器频率f 1＝2.4996~

4.5000MHz ，固定频率振荡器频率f 2=2.5MHz ，若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，若直接以f 1构成一信号发生器，其频率覆盖系数又为多少？ 解：因为差频式信号发生器f 0= f 1－f 2

所以输出频率范围为：400Hz ～2.0000MHz

频率覆盖系数301055000Hz

400MHz

0000.2⨯=

＝＝k

如果直接以f 1构成一信号发生器，则其频率覆盖系数

8.1.4996MHz

2MHz

5000.40

≈='k

3.4 简述高频信号发生器主要组成结构，并说明各组成部分的作用？ 答：高频信号发生器主要组成结构图如下图所示：

（1）主振级

产生具有一定工作频率范围的正弦信号，是信号发生器的核心。 （2）缓冲级

主要起阻抗变换作用，用来隔离调制级对主振级可能产生的不良影响，以保证主振级工作的稳定。

（3）调制级

主要进行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。 （4）输出级

进一步控制输出电压的幅度，使最小输出电压达到μV 数量级。

3.5 要求某高频信号发生器的输出频率f ＝8~60MHz ，已知其可变电容器的电容C 的变化范围为50pF~200pF ，请问该如何进行波段划分，且每个波段对应的电感应为多大？

解：250

200

2121

min

max max

min min max ==

=

C C

LC LC f f k ＝＝ππ 而5.7Hz

80MHz

6＝=

∑k ，n k k =∑ 高频信号发生器原理框图

输出

443.3255

.0875

.08.1lg 5.7lg 9.0lg lg ≈====

∑k k n

由MHz 8pF

2002121max

min ==

L LC f ππ＝

，所以H 979.10μ=L

相邻波段的电感值满足：

21

k L L n

n =-，所以可以计算得出 H 495.01μ=L

H 124.02μ=L

H 031.01μ=L

3.8 简述各种类型的信号发生器的主振器的组成，并比较各自特点。 答：（1）低频信号发生器的主振器组成为：RC 文氏桥式振荡器，其特点是频率稳定，易于调节，并且波形失真小和易于稳幅。

（2）高频信号发生器的主振器组成为：LC 三点式振荡电路，主振级的电路结构简单，输出功率不大，一般在几到几十毫瓦的范围内。

（3）脉冲信号发生器的主振器组成为：可采用自激多谐振荡器、晶体振荡器或锁相振荡器产生矩形波，也可将正弦振荡信号放大、限幅后输出，作为下级的触发信号。对主振级输出波形的前、后沿等参数要求不很高，但要求波形的一致性要好，并具有足够的幅度。 3.9 XFG-7高频信号发生器的频率范围为f=100kHz~30MHz ，试问应划分几个波段？（为答案一致，设k=2.4） 解：而30000KHz

10MHz

3＝=

∑k ，n k k =∑

84.7334

.0477

.24.29.0lg 300lg 9.0lg lg ≈==⨯==

∑k k n

3.10 简述合成信号源的的各种频率合成方法及其优缺点。

答：合成信号源的的各种频率合成方法主要有模拟直接合成法，数字直接合成法和锁相环频率合成法。

模拟直接合成法特点：虽然转换速度快（μs 量级），但是由于电路复杂，难以集成化，因此其发展受到一定限制。

数字直接合成法：基于大规模集成电路和计算机技术，尤其适用于函数波形和任意波形的信号源，将进一步得到发展。但目前有关芯片的速度还跟不上高频信号的需要，利用DDS 专用芯片仅能产生100MHz 量级正弦波，其相位累加器可达32位，在基准时钟为100MHz 时输出频率分辨力可达0.023Hz ，可贵的是这一优良性能在其它合成方法中是难以达到的。锁相环频率合成法：虽然转换速度慢（ms 量级），但其输出信号频率可达超高频频段甚至微波、输出信号频谱纯度高、输出信号的频率分辨力取决于分频系数N ，尤其在采用小数分频技术以后，频率分辨力大力提高。

3.11 简述直接数字频率合成原理，试设计一个利用微处理器产生任意波形发生器的方案，并讨论如何提高任意波形的频率？

答：在存储器里存储任意波形的数字量，通过

微处理器以一定的时间间隔读取数据，并送D/A 转换器进行转换，并将电压信号送滤波器

进行滤波，一直以相同的转换时间间隔取下一个数进行转换，这样就可得到任意波形发生器。

提高任意波形频率的方法有：

（1）减小读取时间间隔，并采用转换速度较快的D/A 转换器； （2）采用读取时间短的存储器； （3）一个周期转换的点数减小。

3.12有一频率合成器如图3.37所示，求： （1）f 0的表达式； （2）f 0的范围；

（3）最小步进频率。

解：由图可知：

（1）3011f f f N -=

2

32

100N f f = 所以100

2

2110f N f N f +

= （2）1000~5601=N

6000~50002=N

图3.37 题3.12图

MHz KHz KHz

KHz f f f 650.556501001500010560100500056021min 0==⨯+⨯=+

= MHz KHz KHz

KHz f f f 060.1010060100

160001010001006000100021max 0==⨯+⨯=+

= （3）因为N1和N2均可改变，但f0表达式中，N2的系数小，所以N2变化1得到的f0的变化最小，即f0的最小步进频率为Hz KHz

f f 10100

110020===

∆ 3.13 计算下图所示锁相环的输出频率范围及步进频率。

解：（a ）

m f n f r 0=，所以n m f f r =0，步进max

n f

r （b ）

10

N f f P f rH r -=，所以rH r f P N f f +=1，步进max

P f

r （c ）设VCO1输出频率为f 1，则1

1

1N f f r =

，111N f f r =， 2022110N f f N f r =+，2211222112221010

)10()10(N f N

f N f N N f N f N f f r r r r r +=+=+= )1000~720(10010

)

1100~1000(10kHz kHz f +=

（b

） 图3.38 题3.13图

（c ）