1、书名：电子测量技术 第2版 ISBN： 978-7-111-34486-5 作者：孟凤果 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,电子测量技术 第2版ppt 课件,第2章 信号发生器,2.1 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,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.1 概 述,信号发生器是指测量用信号发生器，它可以提供电子测量的各种不同频率电信号（正弦信号、方波、三角波等），其幅值也可按需要进行调节，是最基本和应用最广泛的电子测量仪器之一。,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.1.1 信号发生器的分类,信号发生器可分为通用信号发生器和专用信号发生
2、器两大类 。专用信号发生器是为某种特殊用途而设计、生产的，能提供特殊的测量信号，如电视信号发生器、调频信号发生器等。,电子测量技术 第2版ppt 课件,通用信号发生器具有广泛而灵活的应用性，可大致分类如下：1按输出波形分类可分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器等。 2按工作频率分类可分为超低频、低频、视频、高频、甚高频、超高频几大类。,电子测量技术 第2版ppt 课件,表2-1 信号发生器按频率分类,注意：频率范围的划分并不是绝对的，各类信号发生器频率范围也存在重叠的情况，这与它们的不同应用范围有关。,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.1.2 信号发生器的一般组成,图2-1
3、信号源的一般组成框图,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.1.3 信号发生器的主要技术指标,1频率特性 （1）有效频率范围 （2）频率准确度表达式为： （3）频率稳定度可分为短期稳定度和长期稳定度。,电子测量技术 第2版ppt 课件,2输出特性,图2-2 信号源的输出形式,信号发生器的输出形式包括如图2-2所示的平衡输出（即对称输出u2）和不平衡输出（即不对称输出u1）两种形式。,电子测量技术 第2版ppt 课件,3调制特性对高频信号发生器来说，一般还能输出调幅波和调频波，有的还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制。当调制信号由外部电路或低频信号发发生器提供
4、时，称为外调制。,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.2 低频信号发生器,低频信号发生器的输出频率范围通常为20Hz20kHz，又称为音频信号发生器。但是，现在低频信号发生器产生频率范围已延伸到1Hz1MHz频段，且可以产生低频正弦信号、方波信号及其它的波形信号。,电子测量技术 第2版ppt 课件,2.2.1 低频信号发生器的组成与原理,图2-3 低频信号发生器的组成框图,图2-3为低频信号发生器组成框图。它主要包括振荡器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。,1主振器主振器是低频信号发生器的核心，产生频率可调的正弦信号，一般由RC振荡器或差频式振荡器这两种电路组成
5、。主振器决定了输出信号的频率范围和稳定度。,（1）RC文氏桥式振荡器,图2-4 文氏桥式振荡器的电路原理图,（2）差频式振荡器,图2-5 差频式低频振荡器,2放大器 低频信号发生器的放大器一般包括电压放大器和功率放大器，以实现输出一定电压幅度和功率的要求。,3输出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，由连续调节器和步进调节器组成。常用的输出衰减器原理图如图2-6所示。,4输出级输出级包括功率放大器、阻抗变换器和指示电压表几部分。,图2-6 衰减器原理图,2.2.2 低频信号发生器的主要性能指标,2.2.3 低频信号发生器的使用方法,1熟悉面板 2掌握正确的操作步骤 （1）准备工作
6、 （2）输出频率调节 （3）输出阻抗的配接 （4）输出形式的选择 （5）输出电压的调节和测读,2.2.4 低频信号发生器在测量放大倍数时的应用,图2-7 放大器放大倍数测量连线图,电压放大倍数为： AV = UO /Ui,2.3 高频信号发生器,高频信号发生器也称射频信号发生器，通常产生200kHz 30MHz的正弦波或调幅波信号，在高频电子线路工作特性（如各类高频接收机的灵敏度、选择性等）的调整测试中应用较广。,2.3.1高频信号发生器的组成与原理,图2 -8 高频信号发生器组成框图,高频信号发生器组成的基本框图如图2-8所示，主要包括主振器、缓冲级、调制级、输出级、衰减器、内调制振荡器、监
7、测电路和电源等部分。,2.3.2 高频信号发生器的主要性能指标,以XFG-7型高频信号发生器为例： （1）频率范围 100kHz 30MHz，分11个波段；频率刻度误差1%。 （2）输出电压与输出阻抗 在“0 0.1V”插孔：分10，100V，1，10，100 mV五挡，每挡可以微调，输出阻抗为40。 在“0 1V”插孔：输出0 1V，且连续可变，输出阻抗约为400。 （3）调幅频率 内调幅分400Hz和1 kHz两种频率，均为5%。,2.3.3 高频信号发生器在调收音机中频时的应用,图2 -9 用高频信号发生器调收音机中周,2.3.4锁相技术简介,图2-10 基本锁相环电路框图,锁相环电路的
8、工作过程（锁相原理）为：利用鉴相器(PD)比较fi 与 fo的相位差，输出与成正比的误差电压Ud，Ud经LPF滤波后送至VCO，改变VCO的固有振荡频率fo ，并使fo向基准频率源输入频率fi靠拢，这个过程称为频率牵引。当fo= fi时，环路很快就稳定下来，此时PD的两个输入信号的相位差为一个恒定值，即= C（C为常量），这种状态称为环路的相位锁定状态。,2.4 函数信号发生器,函数信号发生器实际上是一种能产生正弦波、方波、三角波等多波形的信号发生器（频率范围约几mHz 几十MHz），由于其输出波形均为数学函数，故称为函数信号发生器。,2.4.1 函数信号发生器的组成与原理,1方波-三角波-正
9、弦波方式（脉冲式）,图2-11 脉冲式函数信号发生器的组成原理框图,图2-12 脉冲式函数信号发生器的工作波形图,2正弦波-方波-三角波方式（正弦式）,图2-13 正弦式函数信号发生器的组成框图,2.4.2 正弦波形成电路,图2-14 正弦波形成电路原理图,图2-15 正弦波形成电路的工作波形,2.4.3 函数信号发生器的性能指标,（1）输出波形 有正弦波、方波、三角波和脉冲等，具有TTL同步输出及单次脉冲输出等。 （2）频率范围 一般分为若干频段，如110Hz、10100 Hz、100 Hz1 kHz、110 kHz、10100 kHz、100 kHz1 MHz等六个波段。 （3）输出电压
10、一般指输出电压的峰-峰值。,（4）输出阻抗 函数波形输出500；TTL同步输出600。 （5）波形特性 正弦波形特性一般用非线性失真系数表示，一般要求3%；三角波形特性用非线性系数表示，一般要求2%；方波的特性参数是上升时间，一般要求100ns。,本章小结,信号发生器是电子测量中最基本的电子仪器，主要用来提供电参量测量时所需的各种激励电信号，其输出幅值和频率按需要可以进行调节。,本章小结,1正弦信号发生器广泛应用于线性系统的测试中。按其产生的信号频段，可分为超低频、低频、视频、高频、甚高频和超高频信号发生器。,本章小结,2衡量信号发生器的主要性能指标有：频率准确度、频率稳定度、输出特性、输出形
11、式和非线性失真度等。,本章小结,3.低频信号发生器的主振器为RC振荡器，以产生1Hz1 MHz的正弦信号为主，也可输出脉冲波形。它主要用于测试调整低频放大器、传输网络等，还可用于调制高频信号发生器或标准电子电压表等，是一种实际工程上应用广泛的多功能仪器。,本章小结,4高频信号发生器常以LC振荡器为主振器，通常频率范围为200kHz30MHz，可输出调幅波、载波等多种波形。主要用于调试各类接收机的选择性、灵敏度、调幅等特性，其输出信号的频率和电平在一定范围内可调节并能准确读数，特别是能输出微伏级的小信号，以满足接收机测试的需要。高频信号发生器中可采用锁相环技术以提高输出信号频率的稳定度和准确度。
12、,本章小结,5函数信号发生器是一种低频范围内的多波形发生器，可以输出正弦波、方波、三角波等多种波形。除了作为正弦信号发生器使用外，还可以用于测试各种电路的瞬态相应特性、数字电路的逻辑功能、摸/数转换器及锁相环的性能等。按其结构可分为脉冲式、正弦式等，主要用于要求不高的场合。,本章小结,6.阻抗匹配是信号发生器使用时应特别注意的问题，只有在输出阻抗匹配的情况下，信号发生器才能正常工作。,练习题,1. 根据不同的划分方式，信号发生器可分为几大类？ 2. 信号发生器一般由几部分组成？简述各部分的作用。 3. 信号发生器的主要技术指标有哪些？输出频率的准确度由什么来保证？,4. 为什么说正弦信号发生器适用于线性系统的测试？ 5. 低频信号发生器在使用时应注意哪些问题?它主要用于测试什么产品？ 6. 高、低频正弦信号发生器输出阻抗一般为多少？使用时，若阻抗不匹配会产生什么影响？怎样避免产生不良影响？,练习题,练习题,7. 高频信号发生器的主振级有什么特点?为什么高频信号发生器在输出与负载之间需采用阻抗匹配器？ 8. 基本锁相环由那些部分组成？其工作原理是什么?,练习题,9. 分别解释什么叫调谐信号发生器和锁相信号发生器？为什么采用锁相信号发生器可使主振频率指标达到与基准信号相同的水平？ 10. 函数信号发生器的主要构成方式有哪些？简述正弦波形成电路的工作过程。,
