第三章信讲义号发生器

频率范围 30kHz以下 30kHz~300kHz 300kHz~6MHz 6MHz~30MHz 30MHz~300MHz 300MHz~3000MHz
主要应用领域 电声学、声纳 电报通讯 无线电广播 广播、电报 电视、调频广播、导航 雷达、导航、气象
2. 按输出波形,大致可分为：
正弦波形发生器；
补充2：输出阻抗
无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻 抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源 （包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当 为无穷大。
但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电 压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个 跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电 源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I 从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这 将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率。 同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但 实际的电路是不可能的。一般来说，电压源的输出阻抗越 小越好，而电流源的输出阻抗越大越好（注：只适合于低 频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外， 要求限流或限压保护的信号源除外）。
（或比对）。
信
号
被
测
发
输入
测
输出
试
生
激励
设
响应
仪
器
备
器
图3.1 信号源的功用
信号发生器的分类
1. 按频率范围 大致可分为六类： 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 超高频信号发生器
表3.1 信号源按频率划分表
名称 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 超高频信号发生器
脉冲信号发生器；
函数信号发生器；
噪声信号发生器。
3. 按照信号发生器的性能指标 可分为：P62 一般信号发生器：指对其输出信号的频率、幅度的准
确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类发生器
标准信号发生器：指其输出信号的频率、幅度、调制
系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信
电压、电流中的非线性失真度是用基 波成分除外的总谐波有效值与基波有 效值之比化为百分数来表示。
u22u32un2 10% 0
u1
由于U2、U3、-----、Un较U1小的多，为测量方便，也用下式
UU 1222UU 2232U Unn22 100%
补充1：输入阻抗
输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上 加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻 抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的 两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。
四、信号发生器的发展趋势
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 复盖、高精度、多功能、多用途、自动化和智能 化方向发展。
精品
第三章信号发生器
3.1 信号发生器概述
一.信号发生器的用途
信号发生器是能够产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形 的装置。
信号发生器的用途主要有以下三方面：
1.作激励源 作为某些电气设备的激励信号。
2.信号仿真 在设备测量中，常需要产生模拟实际环境相同特
性的信号，如对干扰信号进行仿真。
3.校准源 产生一些标准信号，用于对一般信号源进行校准
号发生器。
三.信号发生器的组成
振荡器
3.1-3 信号发生器结构框图
变换器
输出级
信号 输出
调制器
电源
指示器
振荡器是信号发生器的核心部分，它产生不同频率、不同波 形的信号。变换器用来完成对主振信号进行放大、整形及调 制等工作。输出级的基本任务是调节信号的输出电平和变换 输出阻抗。指示器用以监测输出信号的电平、频率及调制度。 电源为仪器各部分提供所需的工作电压。
输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了 对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输 入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越 容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱 动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就 越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源 来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源 来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电 路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外 如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问 题）
P65
1.温度引起的频率变动量； 2.电源引起的频率变动量； 3.负载变化引起的频率变动量。
五、非线性失真系数（失真度）
正弦信号发生器的输出在理想情况下应为单一频率的正弦波， 但由于信号发生器内部 放大器等元器件的非线性，会使输出信 号产生非线性失真，除了所需要的正弦波频率外， 还有其它谐 波分量。通常用信号失真度来评价低频信号发生器输出信号波形 接近正弦波的程度，并用非线性失真系数 表示：
3.2 正弦发生器的性能指标
频率特性
（1）频率范围是指各项指标都能得到保证的输出频率范围， 是“有效频率范围”的简称。
（2）频率准确度是指频率的实际值fx对其标称值f0的相对偏
差，
f fo f 10% 0
fo
fo
（3）频率稳定度是指在一定的时间间隔内，在其它环境条件 不变时，频率源维持其工作于恒定频率的能力。
fmaxfmin10% 0
fo
可分为长期稳定度和短期稳定度。
短期稳定度定义为信号发生器经规定的预热时间后，
频率在规定时间间隔内(15分钟)的最大变化，
表示为
fmБайду номын сангаасx fmin
f0
式中，fmax，fmin分别是频率在任何一个规定时间间 隔内的最大值和最小值。
四、由温度、电源、负载变化而引起的频率变动量
补充3：阻抗匹配
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率 输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一 样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最 大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功 率，负载阻抗与激励源内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相 等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼 匹配。