第4章测量用信号源(免费阅读)
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第4章-数字式移相信号发生器的设计
第4章
2. DDS DDS技术将输出波形的一个完整周期的幅度值都顺 序地存放在波形存储器中, 通过控制相位增量产生频 率、相位可控制的波形。DDS电路一般包括基准时钟、 相位增量寄存器、相位累加器、波形存储器、D/A转换 器和低通滤波器（LPF）等模块, 如图4.4所示。
第4章
相位 增量
相位
地址
K
m
ax
128 359 45
1021.55
则相位控制字K的位数取10 bit就能满足设计任务关于
移相的要求（分辨率为1°, 移相范围是0～359°）。
若“相位加法器”采用24 bit加法器实现, 则上述10 bit的相位控制字应扩展成24 bit, 具体扩展方法是在上述 10 bit相位控制字后面（右边）添加14个逻辑0就可以了。
基于DDS技术的数字式移相信号发生器的主 要模块框图如图4.5所示。
第4章
频率 控制 字 寄 存 器
相位 控制 字 寄 存 器
相位 累加 器
相位 加法 器
寄 存
Address1
器
寄 存
Address2
器
图4.5 基于DDS技术的数字式移相信号发生器主要模块框图
第4章
3. 1)确定系统时钟频率fcp 不妨设输出信号最高频率为fmax 、最高频率 fmax下的最少采样点数为Smin , 则有
第4章
4.3 系统硬件设计
4.3.1 DDS 1. DDS 1971年, 美国学者J.Tierncy、C.M.Rader和B.Gold提出了以全数
字技术从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。 随着电子技术的发展和水平的提高, 一种新的频率合成技术——直接数 字频率合成（DDS, Direct Digital Synthesis）技术得到了飞速发展。 DDS技术是一种把一系列数字形式的信号通过D/A转换而成模拟形式的 信号合成技术, 目前使用最广泛的一种DDS方式是利用高速存储器作查 找表, 然后通过高速D/A转换输出已经用数字形式存入存储器的正弦波。
电子测量_第四章_信号源
28
2. 频率合成分类及特点
• ⑴直接频率合成
通过频率的混频、倍频和分频等方法来产生一系列频率信 号并用窄带滤波器选出，下图是其实现原理。
谐波发生器（倍频）1Mz H 晶振 8M 分频（÷10）
2.8MHz
0.28MHz
1MHz
Hz 2MH
混频（+）
z 6MH
混频（+）
滤波
分频（÷10）
6.28MH
f
fmax
S fmax fmin f0
t 1天
fmin t
1天
征了老化漂移和随机起伏。 图a
图b
13
频率稳定度的表征
3）短期频率稳定度的表征
◆相对频率起伏
根式中据fx频由率于噪准声确引度起定寄义生调：频、 调 相ff0 ,，ffx应f为x 时f0 间t的函数，则频率准确
度和频率稳定度均为时间t的函数。
第4章 信号的产生
4.1 信号源概述 4.2 正弦、脉冲及函数发生器 4.3 锁相频率合成信号的产生 4.4 直接数字合成技术
1
4.1 信号源概述
• 信号源的作用和组成 • 信号源的分类 • 正弦信号源的性能指标
2
4.1.1 信号源在电子测量中的作用和组成
1.信号源的作用 信号源是能够产生不同频率、不同幅度的规则
或不规则波形的信号发生器。 信号源的用途主要有以下三方面：
☆ 激励源。 ☆ 信号仿真。 ☆ 标准信号源。
3
2. 信号源的组成
主振器
缓冲
调制
输出
电源
监测
信号发生器结构框图
信号 输出
4
4.1.2 信号源的分类
1. 按频率范围 大致可分为六类： 超低频信号发生器 0.0001Hz～1000Hz； 低频信号发生器 1Hz～200KHz；
电气测量技术-第4章
并不是单纯的人器官的模拟，还能感受人的器官不能感受 的某些物质，如H2、CO。
7
传感器的一般特性
传感器的一般特性：传感器输入与输出之间的关系特性
静态特性：对应输入量为常量，或缓慢变化的信号 动态特性：对应输入量随时间变化较快的信号
特性与参数
线性度以及线性化处理：产生系统误差 迟滞：产生系统误差 重复性：产生随机误差 灵敏度与灵敏度误差： 分辨力与阈值：传感器能检测到的最小输入增量 分辨率：分辨力用满量程的百分数表示 稳定性：温度、抗干扰、时间等 静态误差（精度）： 动态误差：
位移式压力变送器：
将弹性测压元件的位移变换为电感、电容、电阻等电 学量 再经测量桥路、放大电路转换等，最后输出压力值。 精度远远超过力平衡式压力变送器 结构简单、运行可靠便于维护
23
压力变送器（3）
电容式差压变送器:采用位移式变送器原理构成的新型压力 测量仪表。
构成：测压部分、转换电路和放大输出电路
28
测量放大器(1)
F124/F224/F324系列：四集成运算放大器
高增益、低功耗、四运放、一致性好 可单电源工作，也可双电源工作 电源电压范围宽，价格便宜
A UOUT R3 (1 2R1 )
U IN U IN R2
RG
应用示例。特点：
输入阻抗非常高：差动输入端 IN-和IN+分别是两个运放的同 相输入端
可直接检测来自物体的辐射 信息 也可转换其他物理量成为光 信号
6
传感器的分类（3）
化学传感器：对各种化学物质敏感并将其浓度转换 为电信号进行检测的仪器
具有对被测化学物质的形状或分子结构选择性俘获的功能 （接受器功能） 将俘获的化学量有效转换为电信号的功能（转换器功能）。
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传感器的一般特性
传感器的一般特性：传感器输入与输出之间的关系特性
静态特性：对应输入量为常量，或缓慢变化的信号 动态特性：对应输入量随时间变化较快的信号
特性与参数
线性度以及线性化处理：产生系统误差 迟滞：产生系统误差 重复性：产生随机误差 灵敏度与灵敏度误差： 分辨力与阈值：传感器能检测到的最小输入增量 分辨率：分辨力用满量程的百分数表示 稳定性：温度、抗干扰、时间等 静态误差（精度）： 动态误差：
位移式压力变送器：
将弹性测压元件的位移变换为电感、电容、电阻等电 学量 再经测量桥路、放大电路转换等，最后输出压力值。 精度远远超过力平衡式压力变送器 结构简单、运行可靠便于维护
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压力变送器（3）
电容式差压变送器:采用位移式变送器原理构成的新型压力 测量仪表。
构成：测压部分、转换电路和放大输出电路
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测量放大器(1)
F124/F224/F324系列：四集成运算放大器
高增益、低功耗、四运放、一致性好 可单电源工作，也可双电源工作 电源电压范围宽，价格便宜
A UOUT R3 (1 2R1 )
U IN U IN R2
RG
应用示例。特点：
输入阻抗非常高：差动输入端 IN-和IN+分别是两个运放的同 相输入端
可直接检测来自物体的辐射 信息 也可转换其他物理量成为光 信号
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传感器的分类（3）
化学传感器：对各种化学物质敏感并将其浓度转换 为电信号进行检测的仪器
具有对被测化学物质的形状或分子结构选择性俘获的功能 （接受器功能） 将俘获的化学量有效转换为电信号的功能（转换器功能）。
电子测量技术与仪器ppt课件
电子测量技术与仪器ppt 课件
高频电子技术 电视、调频广播 雷达、导航、气象
• 2.1.3
信号发生器的一般组成
电子测量技术与仪器ppt 课件
• 信号发生器的一般组成框图如图2.2所示，主要由振荡器、变换器、 输出电路、电源、指示器五部分组成。
振荡器
变换器
输出电路
输出
电源
指示器
• 图2.2 信号发生器的一般组成框图
电子测量技术与仪器ppt 课件
• （3）频率稳定度 • 信号发生器的频率稳定度是指在一定时间内仪器输出频率准确度的变 化，它表示了信号源维持工作于某一恒定频率的能力。信号发生器的 频率稳定度是由振荡器的频率稳定度来保证的。频率稳定度可分为短 期频率稳定度和长期频率稳定度。
• 2．输出特性 • （1）输出形式
电子测量技术与仪器ppt 课件
被 测 设 备
输出 响应
测 试 仪
图2.1 信号发生器的用途
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• 一般来说，信号发生器的用途主要有以下三个方面：
• 1.用作激励源 • 2.用作信号仿真 • 3.用作校准源
• 2.1.2
• •
信号发生器的分类
信号发生器一般可分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用信号发 生器是为某种特殊用途而设计生产的仪器，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。 通用信号发生器根据其工作频率的不同，可分为超低频、低频、视频、高频、 甚高频、超高频几大类。信号发生器的工作频率范围见表2.1。
电子测量技术与 仪器
电子测量技术与仪器ppt 课件
高等职业教育“十二五”规划教材（电子信息 类）
电子测量技术与仪器
电
应用电化学-第4章
第4章
不可逆电极过程
第4章 不可逆电极过程
主要内容
4.1 极化现象 4.2 极化曲线与极化度 4.3 极化曲线的测量
4.1 极化现象
4.1.1 极化的定义 4.1.2 极化的原因
4.1.1 极化的定义
在有限的电流通过时，电极系统的电 极电位偏离其平衡电极电位值的现象，称 为电极的极化现象。 任何电极系统，只要有宏观的净的电 流流过，就不可能处于平衡状态，即偏离 其平衡状态，发生极化。动力学中研究的 电极系统就是处于这种非平衡的状态！
η 浓差 = ϕ − ϕ 平衡
4.1.2 极化的原因
（2）活化极化（电化学极化）
在有限电流通过电极时，由于电化学反 应进行的迟缓造成电极上带电程度与可逆状 态下不同，从而导致的电极电位偏离其平衡 电极电位的现象，叫做“ 活化极化” 。 此时，电极表面的电化学过程的平衡状 态被打破。“ 活化过电位η活化” 是电极活化 极化程度的度量。
动电位扫描法测量极化曲线 控制电位以一定的速率（扫描速度）进行 线性扫描，同时记录相应的电流，绘成极化曲 线。 过去采用信号源对恒电位仪施加电位信 号，用X-Y记录仪记录极化曲线。现在均采用 自动化仪器，电脑自动控制，记录并输出数字 化的极化曲线。
4.3.1 极化曲线的测试方法
对于稳态极化曲线的测量，电位扫描速 率具有重要的影响。只有扫描速率足够的 慢，才能保证测量的是稳态极化曲线。 对于不同的体系可采用不同的扫描速 率，或通过实验来确定。方法是：不断降低 扫描速率测量极化曲线，当扫描速率降低到 一定的程度时，极化曲线不再变化，即可确 定扫描速率。 但扫描速率不能太慢，否则测量时间太 长，测量过程中体系变化太大。
4.2.2 极化度
4.2.2 极化度
不可逆电极过程
第4章 不可逆电极过程
主要内容
4.1 极化现象 4.2 极化曲线与极化度 4.3 极化曲线的测量
4.1 极化现象
4.1.1 极化的定义 4.1.2 极化的原因
4.1.1 极化的定义
在有限的电流通过时，电极系统的电 极电位偏离其平衡电极电位值的现象，称 为电极的极化现象。 任何电极系统，只要有宏观的净的电 流流过，就不可能处于平衡状态，即偏离 其平衡状态，发生极化。动力学中研究的 电极系统就是处于这种非平衡的状态！
η 浓差 = ϕ − ϕ 平衡
4.1.2 极化的原因
（2）活化极化（电化学极化）
在有限电流通过电极时，由于电化学反 应进行的迟缓造成电极上带电程度与可逆状 态下不同，从而导致的电极电位偏离其平衡 电极电位的现象，叫做“ 活化极化” 。 此时，电极表面的电化学过程的平衡状 态被打破。“ 活化过电位η活化” 是电极活化 极化程度的度量。
动电位扫描法测量极化曲线 控制电位以一定的速率（扫描速度）进行 线性扫描，同时记录相应的电流，绘成极化曲 线。 过去采用信号源对恒电位仪施加电位信 号，用X-Y记录仪记录极化曲线。现在均采用 自动化仪器，电脑自动控制，记录并输出数字 化的极化曲线。
4.3.1 极化曲线的测试方法
对于稳态极化曲线的测量，电位扫描速 率具有重要的影响。只有扫描速率足够的 慢，才能保证测量的是稳态极化曲线。 对于不同的体系可采用不同的扫描速 率，或通过实验来确定。方法是：不断降低 扫描速率测量极化曲线，当扫描速率降低到 一定的程度时，极化曲线不再变化，即可确 定扫描速率。 但扫描速率不能太慢，否则测量时间太 长，测量过程中体系变化太大。
4.2.2 极化度
4.2.2 极化度
电子科技大学课件《天线测量》第四章增益测量
第四章 增益测量第一节 引言天线的方向增益（通常称方向性系数）是表征天线所辐射的能量在空间分布情况的量，定义为在相同辐射功率情况下，该天线辐射强度),(ϕθp 与平均辐射强度之比，即0p 0),(),(p p D ϕθϕθ=（4﹒1） 由于辐射强度正比于电场强度的平方，因此，方向性系数也可写为 22),(),(E E D ϕθϕθ=（相同辐射功率） （4﹒2）式中，),(ϕθE 是该天线在),(ϕθ方向产生相同电场强度的条件下，点源天线的总辐射功率与该天线的总辐射功率之比，即 ),(),(0ϕθϕθT TP P D =（相同电场强度） （4﹒3）一般情况均指最大辐射方向的方向性系数，因此，式（4﹒1）、（4﹒2）、（4﹒3）可写为2020E Ep p D m m m == （相同辐射功率）mToTP P =（相同电场强度） （4﹒4） 方向性系数是以辐射功率为基点，没有考虑天线能量转换率。
为了更完整地描述天线的特性，我们以天线输入功率为基点，将该天线与点源天线作比较，于是，仿照方向性系数所定义的量就叫做天线的功率增益（通常称为增益系数），即22),(),(E E G ϕθϕθ= （相同输入功率） （4﹒5）或),(),(0ϕθϕθin inP P G =（相同电场强度） （4﹒6）式中，和in P 0),(ϕθin P 分别是点源天线和该天线的输入功率。
若指天线最大辐射方向的增益，则式（4﹒5）和（4﹒6）可写为 22E E G m m =（相同输入功率）inminP P 0=（相同电场强度） （4﹒7） 将式（ 4﹒7）进行简单的换算，则有Am inm mTmT oT oT in inm oin m D P P P P P P P P G ηη••=•==00 （4﹒8） 式中，0η和A η分别是点源天线和某天线的效率。
令点源天线效率10=η，并因一般谈及方向性系数或增益系数均指最大发射方向，为简化书写，我们将足标“”去掉，于是式（4﹒8）就变为m D G A η= （4﹒9） 可见，天线的增益系数等于天线的效率与方向性系数之积。
信号源实验报告
信号源实验报告信号源实验报告引言：信号源是电子实验中常用的设备，用于产生各种形式的信号，如正弦波、方波、三角波等。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的信号源电路，探索信号源的工作原理和应用。
实验原理：信号源的基本原理是利用电路中的元件产生周期性的电压波形。
常见的信号源电路包括放大器、振荡器等。
本次实验我们将使用一个集成电路XR2206来实现信号源的功能。
实验步骤：1. 连接电路：将XR2206集成电路插入面包板，并根据电路图连接电阻、电容和其他元件。
2. 调节电压：将电源与电路连接，并通过电位器调节电压至适当范围。
3. 测量输出信号：使用示波器连接信号源电路的输出端，测量输出信号的频率和幅度。
实验结果：通过实验，我们得到了以下结果：1. 输出信号频率可调：通过调节电路中的电阻和电容，我们可以改变输出信号的频率。
当电容较大时，输出信号的频率较低；当电容较小时，输出信号的频率较高。
2. 输出信号波形稳定：在实验过程中，我们观察到输出信号的波形非常稳定，没有明显的波动或失真现象。
3. 输出信号幅度可调：通过调节电路中的电位器，我们可以改变输出信号的幅度。
当电位器调至最小值时，输出信号的幅度较小；当电位器调至最大值时，输出信号的幅度较大。
讨论与分析：信号源在电子实验中具有广泛的应用。
它可以用于测试仪器的校准、电路的调试以及各种信号处理实验中。
通过调节信号源的参数，我们可以模拟出各种不同的信号，以满足实验的需求。
在本次实验中，我们使用了XR2206集成电路作为信号源。
XR2206是一种功能强大的信号源芯片，具有频率稳定、波形正弦度高等特点。
通过调节电路中的电阻、电容和电位器，我们可以灵活地控制输出信号的频率和幅度。
然而，需要注意的是，信号源的输出信号可能存在一定的噪声。
在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的信号源，并进行适当的滤波处理，以确保输出信号的质量。
结论：通过本次实验，我们了解了信号源的基本原理和使用方法。
模电课件第4章
V2
＋
Re
－
－Ee
＋
Rs －
3 sin t ＋
－ (b)
图 4-4 (a) 原电路； (b) 分解为差模和共模信号电路
第4章 模拟集成电路基础 由图4-4(b)不难求出输出电压uo。假设V1管单端输出(即V1 集电极至地)电压为uo1，它为
uo1 Ad1uid Ac1uic
uo2 Ad 2uid Ac2uic
上述利用了对称性，即有Rc1=Rc2=Rc。
综上可得，差模电压放大倍数为
Ad
uo uid
Rc
Rs hie
第4章 模拟集成电路基础
当集电极之间接入负载电阻RL时，在差模信号作用下，RL 两端的电位向相反的方向变化，一端增量为正，另一端增量为
负， 并且绝对值相等，因而RL的中点电位是交流地电位。这样， 差模电压放大倍数为
第4章 模拟集成电路基础
第4章 模拟集成电路基础
4.1 模拟集成电路概述 4.2 差动放大器 4.3 典型模拟集成电路
第4章 模拟集成电路基础
4.1 模拟集成电路概述
4.1.1 集成电路分类
(a)
(b)
(c)
(d)
图 4-1 单个晶体管与完整的集成电路的比较 (a) 单个晶体三极管； (b) 集成块； (c) 双列直插型； (d) 扁平型
I E1
IE2
Ee UBE
Rs
1
2Re
通常Rs/(1+β)<<2Re, UBE=0.7V (硅管)，所以
I E1
IE2
Ee 0.7 2Re
可见，静态工作电流取决于Ee和Re。同时，由于Uc1=Uc2，故 Uo=0，通常称作零输入零输出。信号电压由两管基极输入， 放 大后的输出电压可以从两个集电极之间取出(双端输出)，也可以
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5）可变电抗器：用来实现频率调制。可变电抗器与主 振的谐振回路相耦合，在调制信号作用下，控制谐 振回路电抗的变化实现调频功能。为使高频信号发 生器有较宽的工作频率范围和主振器工作在较窄的 频率范围，以提高输出频率的稳定度和准确度，必 要时可在主振级之后加入倍频器、分频器和混频器。
（2）输出特性 输出阻抗、输出电平、输出波形 平坦度、 谐波失真
（3）调制特性 调幅、 调频、 调相
4.1.2 信号发生器的基本组成
主振器
变换器
输出级
输出
电源
指示正弦信号发生器 1. 低频信号发生器
电压输出
主振器
RP
电压放大器
输出衰减器
S
电压表
功率放大器
阻抗变换器
等几种。 8）输出形式 平衡输出与不平衡输出。
2. 高频信号发生器 （1）高频信号发生器的组成
高频信号发生器的组成：
1） 主振级 2）缓冲级 3）调制级 4）输出级 5）衰减器 6）内调制振荡器 7）调频器 8）监测指示 9）电源供给
1）主振级：用于产生高频振荡信号。主振是信号 发生器的核心。一般采用可调频率范围宽、频率 准确度高（优于10-3）和稳定度（优于10-4）好 的LC振荡电路。主振级电路结构简单，输出功率 不大，一般在几到几十毫瓦的范围内。
2）缓冲级：主要用来隔离调制级对主振级可能产 生的不良影响，以保证主振级工作稳定。
3）内调制振荡器：用于为调制级提供频率为400HZ 或1000HZ的内调制信号，供给符合调制级要求的 音频正弦调制信号。
4）调制级：主振信号经缓冲级输出到调制级，进行正 弦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。
第五章 测量用信号源
4.1 概述
4.1.1 测量用信号源的分类与主要性能指标 1．信号发生器的分类
信号发生器种类繁多，从不同角度可将信号发 生器进行不同的分类。
（1）按用途分类 • 根据用途的不同，信号发生器可以分为通用信号
发生器和专用信号发生器两大类。
• 专用信号发生器是为特定目的而专门设计的，它 只适用于某种特定的测量对象和测量条件。
（4）按调制方式分类
调频调制 调幅调制 脉冲调制
2. 信号发生器的主要技术特性
（1）频率特性
有效频率范围：各项指标均得到保证的输出频率范 围称为信号发生器的有效频率范
围
频率准确度：f a
x
f
0
f
f0
f0
fx 频率的实际值 f0 标称值
频率稳定度 ：在一定的时间间隔内频率的相对变化。
频率稳定度 长期稳定度 短期稳定度
• 低频信号发生器、高频信号发生器、脉冲信号发 生器、正弦信号发生器、噪声信号发生器、函数 信号发生器等都属于通用信号发生器。
（2）按频率范围分类 根据输出信号频率范围的不同，信号发生器可以 分成六种不同的种类，参见表4-1。
类型 超低频信号发生器 低频信号发生器 视频信号发生器 高频信号发生器 甚高频信号发生器 高频信号发生器
RC文氏桥式振荡电路如图4-3所示， 图中A为同相运算放大器，C1、R1、C2、R2为选频网
络，它跨接于放大器的输出端与输入端之间，形成 正反馈，产生正弦振荡，振荡频率由选频网络中的 元件参数决定。R3是具有负温度系数的热敏电阻， 引入负反馈起稳幅作用。在振荡器起振阶段，由于 温度低，R3的阻值较大，负反馈系数小，使负反馈 放大器的电压增益大于3，输出信号频率产生增幅振 荡。随着该信号的增大，流过R3的电流增大，温度 升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的 电达压到放 稳大 定倍 的数 等减 幅小振，荡只。要R3、R4C选1 择适R1 当，最后将 当电路进入稳定的等幅振荡后，如果由于某＋种A 原因引 起输出电压增大，由于U0直接接在R3、R－4串联电路f0 中，从而使流过R3的电流增大R，2 RC23阻值的减小也会 使负反馈放大器的放大倍数下降，最终令输R3出电压 减小，达到稳定输出电压的目的。 R4
功放输出
特点：输出频率为1Hz～1MHz，有功率放大输出。
低频信号发生器组成:
主振器 电平调节 电压放大器 输出衰减器 功率放大器 阻抗变换器 电压表
1）主振器: 主振器是低频信号发生器的核心电路，产生频率可调 的低频正弦信号，其振荡频率范围即为信号发生器的 有效频率范围。在现代低频信号发生器中，主振器常 采用RC文氏桥式振荡电路，利用波段开关改变RC振 荡器选频网络的电容器容量来改变频段，调节电位器 使同一频段内的频率连续变化。这种振荡器产生的正 弦波频率调节方便、可调范围较宽、振荡频率稳定、 振幅稳定、谐波失真小。
2）电压放大器 ：
电压放大器特点：缓冲、电压放大作用。
缓冲是为了隔离后级电路对主振器的影响，保证 主振频率稳定，一般采用射极跟随器或运放组成的 电压跟随器。
放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技 术指标，要求其频带宽、谐波失真小、工作稳定 等
3）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。图4-4所示 电路为低频信号发生器中最常用的输出衰减器。由电 位器RP取出一部分信号电压加于R1～R8组成的步进衰 减器，调节电位器中点在不同位置，或调节波段开关S 处于不同档位，均可使衰减器输出不同电压。
频率范围 0.001Hz～1kHz 1Hz～1MHz 20Hz～10MHz 100kHz～30MHz 4MHz～300MHz 300MHz以上
（3）按输出信号波形分类
正弦信号发生器 矩形信号发生器 脉冲信号发生器 三角波信号发生器 钟形脉冲信号发生器 噪声信号发生器 电视信号发生器 调频立体声信号发生器
4）功率放大器用来对衰减器送来的电压信号进行功率 放大，使之达到额定的功率输出。
5）阻抗变换器：用于匹
配不同阻抗的负载，以便
R1
获得最大输出功率。
R2
R3
R4
Ui
R5
R6
Rp
R7
Uo
6）电压表：用来指示电压
R8
放大器或功率放大器的输出
电压幅度，或对外部信号电
压进行测量。
(2) 低频信号发生器的主要工作特性
目前，低频信号发生器的主要工作特性如下： 1）频率范围 一般为1Hz～1MHz，且连续可调。 2）频率准确度 3）频率稳定度 优于0.14）输出
电压 0～10V连续可调。 5）输出功率 0.5～5W连续可调。 6）非线性失真范围 （0. 1～1） 7）输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ
（2）输出特性 输出阻抗、输出电平、输出波形 平坦度、 谐波失真
（3）调制特性 调幅、 调频、 调相
4.1.2 信号发生器的基本组成
主振器
变换器
输出级
输出
电源
指示正弦信号发生器 1. 低频信号发生器
电压输出
主振器
RP
电压放大器
输出衰减器
S
电压表
功率放大器
阻抗变换器
等几种。 8）输出形式 平衡输出与不平衡输出。
2. 高频信号发生器 （1）高频信号发生器的组成
高频信号发生器的组成：
1） 主振级 2）缓冲级 3）调制级 4）输出级 5）衰减器 6）内调制振荡器 7）调频器 8）监测指示 9）电源供给
1）主振级：用于产生高频振荡信号。主振是信号 发生器的核心。一般采用可调频率范围宽、频率 准确度高（优于10-3）和稳定度（优于10-4）好 的LC振荡电路。主振级电路结构简单，输出功率 不大，一般在几到几十毫瓦的范围内。
2）缓冲级：主要用来隔离调制级对主振级可能产 生的不良影响，以保证主振级工作稳定。
3）内调制振荡器：用于为调制级提供频率为400HZ 或1000HZ的内调制信号，供给符合调制级要求的 音频正弦调制信号。
4）调制级：主振信号经缓冲级输出到调制级，进行正 弦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。
第五章 测量用信号源
4.1 概述
4.1.1 测量用信号源的分类与主要性能指标 1．信号发生器的分类
信号发生器种类繁多，从不同角度可将信号发 生器进行不同的分类。
（1）按用途分类 • 根据用途的不同，信号发生器可以分为通用信号
发生器和专用信号发生器两大类。
• 专用信号发生器是为特定目的而专门设计的，它 只适用于某种特定的测量对象和测量条件。
（4）按调制方式分类
调频调制 调幅调制 脉冲调制
2. 信号发生器的主要技术特性
（1）频率特性
有效频率范围：各项指标均得到保证的输出频率范 围称为信号发生器的有效频率范
围
频率准确度：f a
x
f
0
f
f0
f0
fx 频率的实际值 f0 标称值
频率稳定度 ：在一定的时间间隔内频率的相对变化。
频率稳定度 长期稳定度 短期稳定度
• 低频信号发生器、高频信号发生器、脉冲信号发 生器、正弦信号发生器、噪声信号发生器、函数 信号发生器等都属于通用信号发生器。
（2）按频率范围分类 根据输出信号频率范围的不同，信号发生器可以 分成六种不同的种类，参见表4-1。
类型 超低频信号发生器 低频信号发生器 视频信号发生器 高频信号发生器 甚高频信号发生器 高频信号发生器
RC文氏桥式振荡电路如图4-3所示， 图中A为同相运算放大器，C1、R1、C2、R2为选频网
络，它跨接于放大器的输出端与输入端之间，形成 正反馈，产生正弦振荡，振荡频率由选频网络中的 元件参数决定。R3是具有负温度系数的热敏电阻， 引入负反馈起稳幅作用。在振荡器起振阶段，由于 温度低，R3的阻值较大，负反馈系数小，使负反馈 放大器的电压增益大于3，输出信号频率产生增幅振 荡。随着该信号的增大，流过R3的电流增大，温度 升高，阻值下降，反馈深度加深，负反馈放大器的 电达压到放 稳大 定倍 的数 等减 幅小振，荡只。要R3、R4C选1 择适R1 当，最后将 当电路进入稳定的等幅振荡后，如果由于某＋种A 原因引 起输出电压增大，由于U0直接接在R3、R－4串联电路f0 中，从而使流过R3的电流增大R，2 RC23阻值的减小也会 使负反馈放大器的放大倍数下降，最终令输R3出电压 减小，达到稳定输出电压的目的。 R4
功放输出
特点：输出频率为1Hz～1MHz，有功率放大输出。
低频信号发生器组成:
主振器 电平调节 电压放大器 输出衰减器 功率放大器 阻抗变换器 电压表
1）主振器: 主振器是低频信号发生器的核心电路，产生频率可调 的低频正弦信号，其振荡频率范围即为信号发生器的 有效频率范围。在现代低频信号发生器中，主振器常 采用RC文氏桥式振荡电路，利用波段开关改变RC振 荡器选频网络的电容器容量来改变频段，调节电位器 使同一频段内的频率连续变化。这种振荡器产生的正 弦波频率调节方便、可调范围较宽、振荡频率稳定、 振幅稳定、谐波失真小。
2）电压放大器 ：
电压放大器特点：缓冲、电压放大作用。
缓冲是为了隔离后级电路对主振器的影响，保证 主振频率稳定，一般采用射极跟随器或运放组成的 电压跟随器。
放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技 术指标，要求其频带宽、谐波失真小、工作稳定 等
3）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。图4-4所示 电路为低频信号发生器中最常用的输出衰减器。由电 位器RP取出一部分信号电压加于R1～R8组成的步进衰 减器，调节电位器中点在不同位置，或调节波段开关S 处于不同档位，均可使衰减器输出不同电压。
频率范围 0.001Hz～1kHz 1Hz～1MHz 20Hz～10MHz 100kHz～30MHz 4MHz～300MHz 300MHz以上
（3）按输出信号波形分类
正弦信号发生器 矩形信号发生器 脉冲信号发生器 三角波信号发生器 钟形脉冲信号发生器 噪声信号发生器 电视信号发生器 调频立体声信号发生器
4）功率放大器用来对衰减器送来的电压信号进行功率 放大，使之达到额定的功率输出。
5）阻抗变换器：用于匹
配不同阻抗的负载，以便
R1
获得最大输出功率。
R2
R3
R4
Ui
R5
R6
Rp
R7
Uo
6）电压表：用来指示电压
R8
放大器或功率放大器的输出
电压幅度，或对外部信号电
压进行测量。
(2) 低频信号发生器的主要工作特性
目前，低频信号发生器的主要工作特性如下： 1）频率范围 一般为1Hz～1MHz，且连续可调。 2）频率准确度 3）频率稳定度 优于0.14）输出
电压 0～10V连续可调。 5）输出功率 0.5～5W连续可调。 6）非线性失真范围 （0. 1～1） 7）输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ