第2章信号发生器(59)

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1、电 子 测 量 技 术河北师范大学职业技术学院 第2章 信号发生器 2.1 信号发生器概述 2.2 低频信号发生器 2.3 高频信号发生器 2.4 函数信号发生器 2.5 合成信号发生器 2.6 脉冲信号发生器习 题 2.1.1 信号发生器分类2.1 2.1 信号发生器概述信号发生器概述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： 产生脉宽可调的重复脉冲波。（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，如正弦波、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

2、：频率范围为0.001Hz1 kHz。（2）低频信号发生器：频率范围为1 Hz1 MHz。（3）视频信号发生器：频率范围为20Hz10 MHz。（4）高频信号发生器：频率范围为200 kHz30 MHz。（5）甚高频信号发生器：频率范围为30300 MHz。（6）超高频信号发生器：频率范围为300 MHz以上。 由于电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类日益增多，性能日益提高。随着微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在的许多信号发生器都带有微处理器，具有自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、高精度、多功能、多用途、

3、自动化和智能化方向发展。 2.1.2 信号发生器发展趋势2.2.1 低频信号发生器基本组成2.2 2.2 低频信号发生器低频信号发生器主振荡器缓冲放大衰减功率放大阻抗变换电压表电压输出功率输出图2-1 低频信号发生器方框图 2.2.2 低频信号发生器工作原理1主振荡器 0112212fRC R C主振荡器采用RC文氏电挢振荡电路，它具有输出波形好、振幅稳定、频率范围宽及频率调节方便等优点。 图2-2 RC文氏桥振荡电路 R1R1R2R2C1C1C2C2RtRtR RA AU U0 0+ +- -)(31)(31)1(31)(0000212ffffjjCRCRjZZZUUjNioRCfRC21,

4、1003/ )(arctan)()(31)()(0022002jNN当= 0=1/RC;N()=1/3;K=3时，电路起振，并维持振荡。（1）工作原理（2）频率调整（3）温度补偿2、衰减器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。 3、功率放大器4、阻抗变换器5、电压表2.2.3 低频信号发生器的使用1、频率选择：（1）根据所需频段按下相应“频率范围”按钮或波段开关，然后再用按键开关上面的“频率调节1、2、3旋钮按照十进制原则进行细调。例如：“频率范围”指10100kHz档，“频率调节1”指4，“频率调节 0.1”

5、指8，“频率调节 001”指7，则此时输出频率为 48.7 kHz。若产生465KHz信号则： “频率范围”指1001000kHz档，“频率调节1”指4，“频率调节 0.1”指6，“频率调节 001”指5，XD-2低频信号发生器面板2、输出电压调整：用电缆直接从“电压输出”插口引出。通过调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，可以得到需要的输出电压。电压输出端钮上的负载应大于5k .例如：欲得到1mV电压，可调整“输出细调”使电压表指示1V；再调整“输出衰减”开关指到“60dB”。2.3.1 高频信号发生器基本组成2.3 2.3 高频信号发生器高频信号发生器图2-3 高频信号发生器方框图 主振荡器缓冲

6、放大衰减输出级调制级电压表输出调制振荡器调制度2.3.2 高频信号发生器工作原理1主振荡器 主振荡器采用LC振荡电路，按其反馈形式，可分为变压器反馈式、电感反馈式（电感三点式或哈特来式）和电容反馈式（电容三点式或考毕兹式）三种电路形式。通过切换电感改变波段，通过改变振荡回路电容调整频率。通常用改变电感来切换频段，改变电容c进行频段内频率细调。3、内调制振荡器一般高频信号发生器产生的内调制信号有400Hz和1kHz两种。 缓冲放大器通常采用调谐放大器，其作用：一是放大振荡器输出的高频信号电压； 二是在输出器和振荡器间起隔离作用(因此也叫缓冲放大器)以提高振荡频率稳定性；三是 兼作调幅信号的调幅器

7、，（调频一般是在振荡级直接进行，比如用改变偏压的方法改变LC振 荡器中电容以达到调频的目的）。 2、缓冲放大器4、输出级其电路主要由放大器、滤波器和衰减器等组成。 XFC-6标准信号发生器频率范围100KHz300MHz，分八档；输出电压在端接75负载上为0.05V一50mV连续可调； 具有内调幅、外调幅、内调频、外调频及外部视频信号调幅等功能。2.3.3 高频信号发生器的使用 XFC6标准信号发生器组成框图1、频率选择：（1）根据所需频率将“频率范围”开关转到相应位置；（2）然后再用“频率调节”旋钮调到需要的频率。2、输出电压调整：3、调幅度调整：2.4 函数信号发生器函数信号发生器实际上是

8、一种多波形信号源，可以输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号。目前函数发生器输出信号的重复频率可达50MHz。除了作为正弦信号源使用之外，还可以用来测试各种电路和机电设备的瞬态特性数字电路的逻辑功能、模数转换器（A/D）、压控振荡器以及锁相环的性能。产生信号的方法有三种：一种是用施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波。第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波。第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。施密特触发器用来产生方波。方波信号送至积分器。通常积分器使用线性很好的密勒积分电路，于是在积分器输出端可得到三角波信号。三角波经过非线性网络形成正弦波。用分段折线逼近的方法来实现。例如若一

9、个电路具有如图215（a）所示的电路特性，将三角波加到该电路后，能得到如图2-15（b）所示的波形。由图可见，这种网络对信号的衰减会随三角波幅度的加大而增加，产生削顶，从而使输出波形向正弦波逼近，如果折线段选得足够多，并适当选择转折点的位置，便能得到非常逼真的正弦波。 2.4.1 由方波产生三角波、正弦波施密特触发器积分器正弦波转换器放大器输出用二极管组成的正弦波形成电路如下图：用二极管和电阻构成三角波的“限幅”电路，它实际上是一个由输入三角波Vi控制的可变分压器。在三角波的正半周，当Vi的瞬时值很小时，所有的二极管都被偏置电压E和E截止，输入三角波经过电阻R直接输送到输出端作为V0。当三角波

10、的瞬时电压Vi上升到: 112345AiAAAAARVERRRRR 时二极管D1A导通，于是由电阻R1、R1A和R组成的分压器接通，使三角波通过该分压器输送到输出端，且输出电压V0为: 11011AARRVERRR 随着三角波电压（Vi）瞬时值不断上升，二极管D2A、D3A、D4A将依次导通，使分压器的分压比逐渐减小，从而使三角波趋于正弦波。在三角波的正峰过后就是斜降过程，由于瞬时电压逐渐下降，二极管D4A、D3A、D2A、D1A又相继截止。进入负半周后二极管D1B、D2B、D3B、D4B也按同样的过程相继导通和截止，从而在输出端得到正弦波V0. （1）集成度高，外围元件少。（2）可同时产生正

11、弦波、三角波和方波。（3）电源电压范围宽，可单、双电源供电。（4）工作频率在0.001Hz300kHz范围内可调节。（5）输出脉冲（或方波）电平可在4.2V到28V。（6）输出脉冲波占空系数可在199%范围内调节。（7）输出正弦波失真小于1%；三角波输出线性度可优于0.1%；输出各类波形的频率漂移小于50ppm/；2.4.2 函数产生器专用集成电路1、单片函数信号发生器ICL80381.正弦波线性调节；2.正弦波输出；3.三角波输出； 4. 占空比调节；5. 占空比调节； 6. 正电源；7. 调频偏置电压； 8. 调频控制输入端；9. 方波输出（集电极开路输出）； 10. 外接电容；11. 负