1、第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 第2章 測量用信號發生器 2.1 概述概述 2.2 正弦信號發生器正弦信號發生器 2.3 函數信號發生器函數信號發生器本章小結本章小結第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 第第2 2章章 測量用信號發生器測量用信號發生器 學習參考：信號發生器用來提供測量所需的各種信號，是學習參考：信號發生器用來提供測量所需的各種信號，是應用很普遍的電子測量儀器。本章主要介紹信號發生器的組成應用很普遍的電子測量儀器。本章主要介紹信號發生器的組成原理與使用。要求通過學習熟悉信號發生器的技術性能、了解原理與使用。要求通過學習熟悉信號發生器的技術性能、了解其組成與工作

2、原理、掌握它的使用方法。其組成與工作原理、掌握它的使用方法。本章要點：信號發生器性能指標，正弦信號發生器和函數本章要點：信號發生器性能指標，正弦信號發生器和函數信號發生器的組成原理及其使用方法，合成信號發生器的頻率信號發生器的組成原理及其使用方法，合成信號發生器的頻率合成技術。合成技術。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 2.1 概述概述信號發生器即信號源，它負責提供電子測量所需的各種電信號發生器即信號源，它負責提供電子測量所需的各種電信號，是最基本、應用最廣泛的電子測量儀器之一。信號，是最基本、應用最廣泛的電子測量儀器之一。2.1.1 信號發生器的分類信號發生器的分類信號發生器用途廣

3、泛、種類繁多，它分為通用信號發生器信號發生器用途廣泛、種類繁多，它分為通用信號發生器和專用信號發生器兩大類。專用儀器是為某種特殊專用目的而和專用信號發生器兩大類。專用儀器是為某種特殊專用目的而設計制作的，能夠提供特殊的測量信號，如調頻立體聲信號發設計制作的，能夠提供特殊的測量信號，如調頻立體聲信號發生器、電視信號發生器等。通用信號發生器應用面廣，靈活性生器、電視信號發生器等。通用信號發生器應用面廣，靈活性好，可以分為以下幾類：好，可以分為以下幾類：1. 按發生器輸出信號波形分類按發生器輸出信號波形分類按照輸出信號波形的不同，信號發生器大致分為正弦信號按照輸出信號波形的不同，信號發生器大致分為正

4、弦信號發生器、函數信號發生器、脈沖信號發生器和隨機信號發生發生器、函數信號發生器、脈沖信號發生器和隨機信號發生第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 器。應用最廣泛的是正弦信號發生器。函數信號發生器也比較常用，這是因為它不僅可以輸出多種波形，而且信號頻率范圍較寬。脈沖信號發生器主要用來測量脈沖數字電路的工作性能和模擬電路的瞬態響應。隨機信號發生器即噪聲信號發生器，用來產生實際電路和系統中的模擬噪聲信號，借以測量電路的噪聲特性。2. 按工作頻率分類按照工作頻率的不同，信號發生器分為超低頻、低頻、視頻、高頻、甚高頻、超高頻信號發生器。其工作頻率范圍參見表2-1。 第 2 章 測 量 用 信 號

5、 發 生 器 表表2-1 信號發生器信號發生器類型頻率范圍超低頻信號發生器0.0001Hz1kHz低頻信號發生器1Hz1MHz視頻信號發生器20Hz10MHz高頻信號發生器200kHz30MHz甚高頻信號發生器30MHz300MHz超高頻信號發生器300MHz以上3. 按調制方式分類按調制方式分類按調制方式的不同，信號發生器分為調幅、調頻、調相、按調制方式的不同，信號發生器分為調幅、調頻、調相、脈沖調制等類型。脈沖調制等類型。2.1.2 信號發生器的主要技術特性信號發生器的主要技術特性信號發生器的技術特性主要包括以下幾項：信號發生器的技術特性主要包括以下幾項： 第 2 章 測 量 用 信 號

6、發 生 器 1. 頻率特性頻率特性頻率特性包括有效頻率范圍、頻率準確度和頻率穩定度。頻率特性包括有效頻率范圍、頻率準確度和頻率穩定度。（1有效頻率范圍有效頻率范圍各項指標均能得到保證的輸出頻率范圍稱為信號發生器各項指標均能得到保證的輸出頻率范圍稱為信號發生器的有效頻率范圍。的有效頻率范圍。（2頻率準確度頻率準確度頻率準確度是指頻率實際值對其標稱值的相對偏差。其頻率準確度是指頻率實際值對其標稱值的相對偏差。其表達式為：表達式為：fffffa000 x第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （3頻率穩定度頻率穩定度是指在一定時間間隔內頻率準確度的變化，它表征信號源維持工作于恒定頻率的能力。頻率

7、穩定度分為長期穩定度和短期穩定度。頻率長期穩定度是指長時間內頻率的變化，如3h、24h。頻率短期穩定度定義為信號發生器經規定的預熱時間后，頻率在規定的時間間隔15min內的最大變化。頻率短期穩定度通常是指頻率的不穩定度，其表達式為：式中，fmax和fmin分別為頻率在任何一個規定時間間隔內的最大值和最小值。2. 輸出特性輸出特性主要包括輸出阻抗、輸出形式、輸出波形和諧0minmaxfff第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 波失真、輸出電平及其平坦度等。（1輸出阻抗輸出阻抗視信號發生器類型而異。低頻信號發生器一般有匹配變壓器，故有50、150、600、5k等各種不同輸出阻抗，而高頻信號發

8、生器一般只有50或75一種輸出阻抗。（2輸出電平及其平坦度輸出電平是表征信號發生器所能提供的最大和最小輸出電平調節范圍。目前正弦信號發生器輸出信號幅度采用有效值或絕對電平來度量。輸出電平平坦度是指在有效的頻率范圍內，輸出電平隨頻率變化的程度。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （3輸出形式輸出形式包括如圖2.1所示的平衡輸出即對稱輸出u2和不平衡輸出不對稱輸出u1兩種形式。（4輸出波形及諧波失真 輸出波形是指信號發生器所能產生信號的波形。正弦信號發生器應輸出單一頻率的正弦信號，但由于非線性失真、噪聲等原因，其輸出信號中都含有諧波等其他成分，即信號的頻譜不純。用來表征信號頻譜純度的技術指

9、標就是諧波失真度。3. 調制特性高頻信號發生器在輸出正弦波的同時，一般還能輸出調信號發生器+u1+u2圖2.1 信號發生器的輸出形式第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 幅波和調頻波，有的還帶有調相和脈沖調制等功能。例如QF1481型合成信號發生器同時具有調幅、調頻、調相和脈沖調制特性。當調制信號由信號發生器內部產生時，稱為內調制。當調制信號由外部電路或低頻信號發發生器提供時，稱為外調制。高頻信號發生器的調制特性包括調制方式、調制頻率、調制系數以及調制線性等。 2.1.3 信號發生器的一般組成 主振器變換器輸出級指示器電源輸出圖2.2 信號發生器的一般組成 圖2.2為信號發生器的一般組成

10、框圖，它包括以下幾部分：主振器是信號發生器的核心部分，它產生不同頻率、不同波形的信號。變換器用來完成對主振信號進行放大、整形及調第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 主振器變換器輸出級指示器電源輸出圖2.2 信號發生器的一般組成制等工作。輸出級的基本任務是調節信號的輸出電平和變換輸出阻抗。指示器用以監測輸出信號的電平、頻率及調制度。電源為儀器各部分提供所需的工作電壓。 2.1.4 利用信號發生器的測量方法在電子測量中，用到信號發生器的測量方法主要包括以下幾種：第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 1. 諧振法諧振法圖圖2.3為諧振法測量集中參數元件的工作原理圖，調諧為諧振法測量集中

11、參數元件的工作原理圖，調諧信號發生器輸出頻率使之與信號發生器輸出頻率使之與LC諧振電路諧振頻率相等時，電諧振電路諧振頻率相等時，電壓表指示最大，壓表指示最大，LC諧振電路諧振，依據此時諧振電路諧振，依據此時LC諧振電路諧諧振電路諧振特性可以測量集中參數元件。詳細內容參見第振特性可以測量集中參數元件。詳細內容參見第6章。章。2.1.4 利用信號發生器的測量方法利用信號發生器的測量方法 在電子測量中，用在電子測量中，用到信號發生器的測量方法到信號發生器的測量方法主要包括以下幾種：主要包括以下幾種：1. 諧振法諧振法圖圖2.3為諧振法測量集為諧振法測量集中參數元件的工作原理圖，中參數元件的工作原理圖

12、，信號發生器電子電壓表圖2.3 諧振法測量集中參數元件電路圖LC第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 調諧信號發生器輸出頻率使之與LC諧振電路諧振頻率相等時，電壓表指示最大，LC諧振電路諧振，依據此時LC諧振電路諧振特性可以測量集中參數元件。詳細內容參見第六章。2. 二次測量法圖2.4為二次測量法測量放大器輸出阻抗的原理圖，其測量過程如下：開關S1閉合，S2斷開，不接負載R2，調節信號發生器使之輸出符合要求的信號，并且使示波器觀測到的放大器輸出信號波形不失真，用電壓表測出此時放大器開路電壓，設開路電壓為Uo；然后保持信號發生器、放大器狀態不變，閉合S2，接通負載R2，測出此時放大器輸出電

13、壓，設輸出電壓為U1。那么第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 被測放大器信號發生器UoRo電子電壓表S1S2R2RiUi圖2.4 二次測量輸出阻抗原理圖+ +式中，Ro為放大器輸出阻抗。如果R2為可調電阻器，還可以采用“半電壓法測量放大器輸出阻抗。22oo1RRRUU21oo) 1(RUUR第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 3. 比較法比較法圖圖2.5為比較法測量被測信號電壓、電流等的原理圖。為比較法測量被測信號電壓、電流等的原理圖。變換開關變換開關S位置，調節標準信號發生器使前后兩次指示器指示位置，調節標準信號發生器使前后兩次指示器指示不變或保持一定關系，即可測出被測量來。

14、不變或保持一定關系，即可測出被測量來。4. 替代法替代法圖圖2.6為替代法測量場強為替代法測量場強的原理圖，變換開關的原理圖，變換開關S位置，位置，調節標準信號發生器使前后調節標準信號發生器使前后兩次指示器指示不變，則標兩次指示器指示不變，則標準信號發生器產生信號的場強等于被測信號場強。準信號發生器產生信號的場強等于被測信號場強。被測信號標準信號發生器指示器圖2.5 比較法測量原理圖S第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 2.2 正弦信號發生器正弦信號發生器正弦信號發生器包括低頻、高頻、甚高頻、超高頻信號正弦信號發生器包括低頻、高頻、甚高頻、超高頻信號發生器等，低頻、高頻信號發生器的使用

15、很廣泛。發生器等，低頻、高頻信號發生器的使用很廣泛。2.2.1 低頻信號發生器低頻信號發生器 低頻信號發生器又稱為音頻信號發生器，用來產生頻率低頻信號發生器又稱為音頻信號發生器，用來產生頻率范圍為范圍為1Hz1MHz的低頻正弦信號、方波信號及其他波形信的低頻正弦信號、方波信號及其他波形信號。它是一種多功能、寬量程的電子儀器，在低頻電路測試號。它是一種多功能、寬量程的電子儀器，在低頻電路測試被測信號標準信號發生器衰減器圖2.6 替代法測量場強原理圖放大器指示器S第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 中應用比較廣泛，還可以為高頻信號發生器提供外部調制信號。1. 低頻信號發生器的組成圖2.7為

16、低頻信號發生器組成框圖。它主要包括主振器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表等。圖2.7 低頻信號發生器的組成框圖指示電壓表主振器電壓放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓輸出S功率輸出電壓輸入主振輸出調節第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （1主振器RC文氏橋式振蕩器具有輸出波形失真小、振幅穩定、頻率調節方便和頻率可調范圍寬等特點，故被普遍應用于低頻信號發生器主振器中。主振器產生與低頻信號發生器頻率一致的低頻正弦信號。文氏橋式振蕩器每個波段的頻率覆蓋系數即最高頻率與最低頻率之比為10，因此，要覆蓋1Hz1MHz的頻率范圍，至少需要五個波段。為了在不分波段的情

17、況下得到很寬的頻率覆蓋范圍，有時采用差頻式低頻振蕩器，圖2.8為其組成框圖。假設f2=3.4MHz，f1可調范圍為3.3997MHz5.1MHz，則振蕩器輸出差頻信號頻率范圍為300Hz （3.4MHz-3.3997MHz）1.7MHz5.1 MHz-3.4 MHz）。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 固定頻率高頻振蕩器可變頻率高頻振蕩器混頻器低通濾波器低頻放大器圖2.8 差頻式低頻振蕩器f2f1差頻式振蕩器的缺點是對兩個振蕩器的頻率穩定性要求很高，兩個振蕩器應遠離整流管、功率管等發熱元件，彼此分開，并良好屏蔽。（2電壓放大器電壓放大器兼有緩沖與電壓放大的作用。緩沖是為了使后級電路不

18、影響主振器的工作，一般采用射極跟隨器或運放組成的電壓跟隨器。放大是為了使信號發生器的輸出電壓達到預定第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 技術指標。為了使主振輸出調節電位器的阻值變化不影響電壓放大倍數，要求電壓放大器的輸入阻抗較高。為了在調節輸出衰減器時，不影響電壓放大器，要求電壓放大器的輸出阻抗低，有一定的帶負載能力。為了適應信號發生器寬頻帶等的要求，電壓放大器應具有寬的頻帶、小的諧波失真和穩定的工作性能。 （3輸出衰減器 輸出衰減器用于改變信號發生器的輸出電壓或功率，分為連續調節和步進調節。連續調節由電位器實現，步進調節由步進衰減器實現。圖2.9為常用輸出衰減器原理圖，圖中電位器RP

19、為連續調節器細調），電阻R1R8與開關S構成步進衰減器，開關S為步進調節器粗調）。調節RP或變換開關S的擋第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 位，均可使衰減器輸出不同的電壓。步進衰減量的表示方法有兩種：一種是用步進衰減器的輸出電壓Uo與其輸入電壓Ui之比來表示，即Uo/Ui；另一種是用Uo/Ui的分貝值來表示，即20lg(Uo/Ui)，單位為dB分貝）。 （4） 功率放大器及阻抗變換器 功率放大器用來對衰減器輸出的電壓信號進行功率放大，使信號發生器達到額定功率輸出。為了能實現與不同負載匹配，功率放大器之后與阻抗變換器相接，這樣可以得到失真小的波形和最大的功率輸出。+CR1+UiUo+R

20、2R3R4R5R6R7R8SRP圖2.9 衰減器原理圖第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 阻抗變換器只有在要求功率輸出時才使用，電壓輸出時只需衰減器。阻抗變換器即匹配輸出變壓器，輸出頻率為5Hz5kHz時使用低頻匹配變壓器，以減少低頻損耗，輸出頻率為5kHz1MHz時使用高頻匹配變壓器。輸出阻抗利用波段開關改變輸出變壓器次級圈數來改變。2. 低頻信號發生器的主要工作特性目前，低頻信號發生器的主要工作特性如下：頻率范圍 一般為20Hz1MHz，且連續可調。頻率準確度 （13）%。頻率穩定度 一般為0.10.4）%/小時。輸出電壓 010V連續可調。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生

21、器 輸出功率 0.55W連續可調。非線性失真范圍 （0.11）%。輸出阻抗 50、75、150、600、5k等幾種。輸出形式 平衡輸出與不平衡輸出。3. 低頻信號發生器的使用低頻信號發生器型號很多，但它們的使用方法基本類似。（1了解面板結構使用儀器之前，應結合面板文字符號及技術說明書對各開關旋鈕的功能及使用方法進行耐心細致的分析了解，切忌盲目猜測。信號發生器面板上有關部分通常按其功能分區布置，一般包括：波形選擇開關、輸出頻率調諧部分包括波段、粗第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 調、微調等）、幅度調節旋鈕包括粗調、細調）、阻抗變換開關、指示電壓表及其量程選擇、電源開關及電源指示、輸出接

22、線柱等。（2注意正確的操作步驟信號發生器的使用步驟如下：準備工作 正確選擇符合要求的電源電壓，把幅度調節旋鈕置于起始位置最小開機預熱23min后方可投入使用。 選擇頻率 根據需要選擇合適的波段，調節頻率度盤粗調于相應的頻率點上，而頻率微調旋鈕一般置于零位。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 輸出阻抗的配接 根據負載阻抗的大小，撥動阻抗變換開關于相應擋級以獲得最佳負載輸出，否則信號發生器的輸出功率小、輸出波形失真大。輸出電路形式的選擇 根據負載電路的輸入方式，用短路片變換信號發生器輸出接線柱的接法以選擇相應的平衡輸出或不平衡輸出。輸出電路形式的選擇 根據負載電路的輸入方式，用短路片變換信

23、號發生器輸出接線柱的接法以選擇相應的平衡輸出或不平衡輸出。輸出電壓的調節和測讀 調節幅度調節旋鈕可以得到相應大小的電壓輸出。在使用衰減器除0dB擋外時，如圖2.7所示，電壓表測量的是未經衰減器衰減的電壓大小，所第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 以輸出電壓的大小為電壓表的示值除以電壓衰減倍數。例如，信號發生器指示電壓表示值為20V，衰減分貝數為60dB時，實際輸出電壓應為0.02V(20V1060/20=0.02V)。當信號發生器不平衡輸出時，電壓表示值即為輸出電壓值；當信號發生器平衡輸出時，輸出電壓為電壓表示值的兩倍。4.低頻信號發生器實例GAG-808G型低頻信號發生器主要由文氏橋

24、式振蕩器、波形變換開關、方波成形電路、輸出放大器、輸出電路、輸出衰減器等部分組成，其組成如圖2.10所示。文氏橋式振蕩器用于產生頻率范圍為10Hz1MHz的振蕩信號。方波成形電路為施密特觸發器，用于將正弦波變換為第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 文氏橋式振蕩器輸出放大輸出電路輸出衰減器方波成形電路外同步輸入波形變換開關輸出圖2.10 GAG-808G型低頻信號發生器組成框圖直流電源+23V 23VAC110V/220V方波。文氏橋式振蕩器和方波成形電路中都內含緩沖放大器，用于隔離后級電路對本級電路的影響。輸出放大器對前級電路的輸出進行放大，并實現對輸出電平的調整。輸出電路用于變換阻抗

25、。輸出衰減器即步進衰減器，用于調整輸出信號的大第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 小，衰減器分050dB共六擋，每擋相差10dB。當衰減為0dB時，最大輸出電壓超過7V。輸出阻抗為600。電源為各部分電路提供23V直流電源。圖2.11為GAG-808G型低頻信號發生器前面板結構圖。各開關旋鈕的名稱與作用如下：電源開關 信號發生器電源總開關，按下時，打開電源。電源指示燈 打開電源時，電源指示燈亮。輸出衰減調節旋鈕輸出粗調） 調節該旋鈕可以對輸出信號幅度進行衰減。 信號輸出端 信號發生器輸出接線柱，輸出阻抗為600。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 FREQ.RANGE(Hz)1

26、101001k10kAUDIO GENRATOTGW1MHzONPOWERATTENUATOR(dB)AMPLITUDEMINMAXOUTPUT(600)GAG-808G圖2.11 GAG-808G型低頻信號發生器前面板結構圖第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 波形變換開關 按下時輸出方波，彈出時輸出正弦波。頻率倍乘按鈕 用于波段變換，共有1、10、100、1k、10k五擋，與頻率度盤的乘積等于輸出信號的頻率。幅度調節旋鈕輸出細調） 順時針調節輸出信號增大，反之，減小。 頻率度盤調節旋鈕 頻率細調旋鈕，調節該旋鈕帶動頻率度盤標尺移動，選定輸出信號的頻率。頻率度盤標尺 標尺上標有的101

27、00個頻率刻度。頻率度盤指針 指示頻率度盤所選數值。此外，信號發生器后面板還有外同步信號輸入端EXIT SYNC）。當輸入小于3V的外同步信號時，強迫信號發生器的輸出頻率與外同步信號同步。外同步信號每增大1V可使信號發第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 生器產生1%fo的頻率變化，例如輸出頻率為1kHz，同步電壓為1V時，實際輸出頻率范圍為990Hz1010Hz。 GAG-808G型低頻信號發生器的使用方法及其技術性能參見技術說明書。2.2.2 高頻信號發生器高頻信號發生器和甚高頻信號發生器統稱為高頻信號發生器，它們在高頻電路測試中應用比較廣泛。高頻信號發生器通常用來產生200kHz3

28、0MHz的正弦波或調幅波信號，如無特別說明，均特指此種高頻信號發生器。甚高頻信號發生器用來產生30MHz300MHz的正弦波、調幅波或調頻波信號。 1. 高頻信號發生器的組成 高頻信號發生器的組成框圖如圖2.12所示，主要包括主振第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 可變電抗器主振器緩沖級調制級輸出級監測器內調制振蕩器電源外調制輸入輸出圖2.12 高頻信號發生器組成框圖級、緩沖級、調制級、輸出級、衰減器、內調制振蕩器、調頻器等部分。（1主振級主振級是信號發生器的核心，一般采用可調頻率范圍寬、頻率準確度高、穩定度好的LC振蕩器，它用于產生高頻振蕩信號。為了使信號發生器有較寬的工作頻率范圍，

29、可以在主振級之后加入倍頻器、分頻器或混頻器。主振級電路結構簡單，輸出功率不大，一般在幾到幾十毫瓦的范圍內。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （2緩沖級緩沖級主要起阻抗變換的作用，用來隔離調制級對主振級產生的不良影響，以保證主振級穩定工作。否則，由于調制級輸入阻抗不高且在調幅過程中不斷變化，而使主振級振蕩頻率不穩定并產生寄生調頻。（3調制級調制級實現調制信號對載波的調制，它包括調頻、調幅和脈沖調制等調制方式。在輸出載波或調頻波時，圖2.12中的調制級實際上是一個寬帶放大器；在輸出調幅波時，實現振幅調制和信號放大。（4可變電抗器可變電抗器與主振級的諧振回路相耦合，在調制信號第 2 章 測

30、 量 用 信 號 發 生 器 作用下，控制諧振回路電抗的變化而實現調頻。（5內調制振蕩器內調制振蕩器用于為調制級提供頻率為400Hz或1kHz的內調制正弦信號，該方式稱為內調制。當調制信號由外部電路提供時，稱為外調制。（6輸出級輸出級主要由放大器、濾波器、輸出微調器、輸出倍乘器等組成，對高頻輸出信號進行調節以得到所需的輸出電平，最小輸出電壓可達V數量級。輸出級還用來提供合適的輸出阻抗。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 主振器高頻放大器調制器細調衰減器步進衰減器電纜分壓器載波電壓指示器調幅度指示器內調制信號發生器外調制信號輸入1kHz400Hz等幅S01V00.1V“1”“0.1”圖2

31、.13 XFG-7型高頻信號發生器組成框圖（7監測器監測器用以監測輸出信號的載波幅度和調制系數。（8電源電源用來供給各部分所需要的電壓和電流。2. 高頻信號發生器實例XFG-7型高頻信號發生器是一個具有標準頻率與標準輸出電壓的高頻信號發生器。它既能產生等幅波，又能產生調幅波，可第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 以方便地應用于高頻放大器、調制器以及濾波器性能指標的測量，特別適用于無線電接收機性能指標的測試。（1整機組成XFG-7型高頻信號發生器組成框圖如圖2.13所示。主振器是一個LC振蕩電路，它通過變換振蕩回路中的電感線圈L來改變頻段，調節電容C來連續改變頻率。高頻放大器具有防大、調

32、幅作用。細調衰減器用來連續調節輸出幅度，調節范圍在01V之間。步進衰減器由四節型四端網絡連接而成，用于對輸出信號作進一步衰減，其輸出電壓最大僅為0.1V。為了獲得更小的輸出電壓，信號發生器還配有一根內藏分壓器的輸出電纜，分壓比分別為11和110，在這根電纜的插口上分別標有“1和“0.1字樣，由此可選擇附加分壓第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 比。內調制信號發生器是一個LC振蕩器，產生供調幅用的400Hz或1kHz低頻正弦信號。當高頻信號幅度一定時，調幅度的大小由調制信號電壓決定。調幅度指示器是通過測量低頻信號的振幅來指示調幅波的調幅度。 2.使用方法 圖2.14為XFG-7型高頻信號

33、發生器面板圖，其使用方法如下：第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 VM%00.1V保險絲通調幅度調節載波調節輸出微調01V0101100100010000輸出倍乘400等幅1000調幅選擇波段 外調幅輸入V零點1V校準M%零點指示燈頻率粗調頻率細調圖2.14 XFG-7型高頻信號發生器面板圖12345678第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 準備工作 通電前將載波調節、調幅度調節和輸出微調旋鈕逆時針旋轉到最小位置，將輸出倍乘開關置于1。調零 通電前對指示電表進行機械調零。通電后，將波段開關置于任意兩擋之間，使主振器停振，調節零點旋鈕使V表指針處在零點。接著將波段開關調至任意擋使

34、振蕩器振蕩，調節載波調節旋鈕，使V表指針指在紅線1上，調節M%零點旋鈕使M%表指針指在零點。調節頻率 將波段開關置于所需波段位置，調節頻率調節粗調、細調旋鈕得到準確頻率。調節電壓 調節載波調節旋鈕使表指針指在紅線“1上，根據所需電壓選擇輸出插孔。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 輸出電壓在0.1V以上時選擇01V插孔。輸出電壓由輸出微調旋鈕讀出，其讀盤最大讀數為1。調節輸出微調旋鈕至所需的輸出電壓值。輸出電壓在0.1V以下時選擇00.1V插孔，這時輸出電壓等于輸出微調讀數與輸出倍乘開關讀數的乘積，單位為微伏。如果要求輸出低阻抗的微弱信號，可在00.1V插孔上加接帶有分壓器的電纜，并在

35、“0.1插口處引出信號，輸出電壓為上述讀數方法所得結果的1/10。高頻等幅信號輸出 將調幅選擇開關置于等幅位置。調幅波輸出 根據調制信號來源分為內調幅和外調幅。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 內調幅時，將“調幅選擇開關置于400Hz或1kHz位置，在V表指示為1情況下，調節調幅度調節旋鈕使M%表指針指在所需的位置上。最常用的標準調幅度為30%。 外調幅時，將調幅選擇開關置于等幅位置，在外調幅輸入接線柱上接入頻率在50Hz8kHz范圍的低頻正弦信號作為外調制信號，其他操作與內調幅相同。使用注意事項 使用00.1V插孔時，應把01V插孔蓋住，反之亦然。 使用內調幅時，不能在接線柱上加外

36、調制信號。使用高頻信號發生器還應注意如下兩點：第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 接收機的測試 高頻信號發生器的典型應用是用來測試接收機的性能。為了使接收機符合實際工作情況，必須在接收機與儀器間接一個等效的天線。等效天線接在電纜分壓器的分壓接線柱與接收機的天線接線柱之間。 阻抗匹配 信號發生器只有在阻抗匹配情況下才能正常工作。否則，除引起衰減系數誤差外，還影響前級電路的工作，降低信號發生器的功率，在輸出電路中出現駐波。因此，在失配的狀態下，應在信號發生器的輸出端與負載間加一個阻抗變換器。2.2.3 合成信號發生器合成信號發生器是用頻率合成器代替主振級的正弦信號發生器。頻率合成器是以一個

37、或少量幾個標準頻率為基準，利用第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 鎖相環PLL等進行頻率合成的頻率振蕩器，頻率合成器產生的信號具有很高的頻率穩定度和極純的頻譜。 1. 工作原理 除振蕩器外，合成信號發生器的其他部分與高頻信號發生器相似。圖2.15為QF1050型信號發生器原理框圖，它由射頻部分、鎖相部分、調制部分和控制部分等組成。 （1射頻部分 該部分主要由壓控振蕩器、調制器、放大器、晶體振蕩器和混頻器等組成。壓控振蕩器可直接輸出75MHz110MHz的頻率信號，也可與80MHz晶體振蕩信號混頻后，取出0.3MHz30MHz的差頻信號輸出。輸出信號經緩沖、放大和第 2 章 測 量 用

38、信 號 發 生 器 內調制振蕩器外調制輸入放大器內外調制開關調幅調頻開關調制度顯示射頻部分鎖相部分衰減器控制部分頻 率 顯 示 、衰 減 顯 示外調制輸入圖2.15 QF1050型信號發生器原理方框圖輸出衰減后送至輸出插孔輸出。 調制信號經電容分壓后加到壓控振蕩器中變容二極管上實現調頻。調幅時，調制信號經放大后控制調制器中PIN二極管實現調幅。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （3調制部分由內調制振蕩器、內外調制開關、調幅調頻開關、調制度顯示和外調制輸入放大器等組成。內調制振蕩器產生400Hz或1kHz的低頻正弦信號，經內外調制開關、調幅調頻開關加到射頻部分，實現調幅或調頻。調制度顯

39、示器通過測量調制信號的振幅來顯示調制度的大小。（4控制部分該部分包括頻率控制器、輸出電平的置定及其碼組變換電路、存儲器及其外圍電路、顯示電路。該部分主要完成輸出頻率與電平的置定，調制狀態的選擇、數據的存儲與調用等功能。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 2. 主要性能指標主要性能指標QF1050型信號發生器是采用鎖相技術制成的標準信號發型信號發生器是采用鎖相技術制成的標準信號發生器。它可提供載頻、調頻、調幅信號，并可接受立體聲調生器。它可提供載頻、調頻、調幅信號，并可接受立體聲調制，主要用于調頻、調幅接收機的檢驗和維修，也可用于移制，主要用于調頻、調幅接收機的檢驗和維修，也可用于移動通

40、信和其他接收設備的調試與維修。其主要性能指標如下：動通信和其他接收設備的調試與維修。其主要性能指標如下：（1載頻載頻頻率范圍頻率范圍 0.3MHz30MHz和和75MHz110MHz兩個頻兩個頻段。段。頻率顯示位數頻率顯示位數 六位。六位。顯示分辨率顯示分辨率 0.3MHz30MHz和和75MHz110MHz兩個兩個頻段的分辨率分別為頻段的分辨率分別為100Hz、1kHz。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 頻率穩定度 短期：經30min預熱后，為510-6/15min+30Hz；長期：5010-6/3h+30Hz。（2調頻、調幅外調制頻率范圍 調頻，20Hz100kHz；調幅，20H

41、z10kHz。內調制頻率 400Hz、1kHz。頻偏范圍 099kHz，兩位數字顯示。調幅系數 080%，兩位數字顯示。（3輸出電平有效輸出電平 1999dB終端開路），1dB步進0dB=1V）。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 輸出電平總誤差 輸出電平0dB時，為2.5dB；輸出電平0dB時，為3dB。輸出阻抗 50。（4預置功能載頻F）、輸出電平L和調制功能M組合存儲與調用32組數據）。輸出電平單獨預置，輸出電平L可獨立存儲與調用4組數據），此時，F-L-M組合預置的數據減少到28組。3. 面板結構QF1050型信號發生器面板結構如圖2.16所示，其使用方法參見產品說明書。第 2

42、 章 測 量 用 信 號 發 生 器 圖2.16 QF1050型信號發生器面板圖輸出Z=50工作方式調用VA存儲增量清零寫通斷電源調制外通調頻外調幅斷外調制輸入調幅調頻 內調制頻率1kHz400Hz調幅(%)調頻kHz）頻段0.130/75110頻率 A B C D1 2 3 45 6 7 8 A B C D輸出電平存儲/調用增增 2.3 函數信號發生器函數信號發生器 函數信號發生器是一種產生正弦波、方波、三角波等函函數信號發生器是一種產生正弦波、方波、三角波等函數波形的儀器，其頻率范圍約幾毫赫至幾十兆赫。現代函數數波形的儀器，其頻率范圍約幾毫赫至幾十兆赫。現代函數信號發生器一般具有調頻、調幅

43、等調制功能和壓控頻率信號發生器一般具有調頻、調幅等調制功能和壓控頻率第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 （VCF特性，被廣泛應用于生產測試、儀器維修等工作中。 2.3.1 工作原理及結構 函數信號發生器產生信號的方法有三種：一種是由施密特電路產生方波，然后經變換得到三角波和正弦波形；第二種是先產生正弦波再得到方波和三角波；第三種是先產生三角波再變換為方波和正弦波。在此主要介紹第一種方法，即脈沖式函數信號發生器。 1. 脈沖式函數信號發生器 脈沖式函數信號發生器的組成如圖2.17(a)所示。它包括雙穩態觸發器、積分器和正弦波變換電路等部分，雙穩態觸發器通常采用施密特觸發器，積分器則采用密

44、勒積分器。第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 脈沖式函數信號發生器的工作過程如圖2.17(b)所示，假設開關S1懸空，當雙穩態觸發器輸出為u1=U1時，積分器輸出u2將開始線性下降，當u2下降到等于參考電平Ur時，比較器使雙穩態觸發器翻轉， u1由U1變為-U1，同時，u2將開始以與線性下降相等的速率線性上升。當u2上升到等于參考電平Ur時，雙穩態觸發器又翻轉回去，于是完成一個循環周期。不斷重復上述過程，即得到方波信號u1、三角波信號u2，以及由u2經過正弦波成形電路變換成的正弦波。三種波形再經過輸出級放大后即可在輸出端得到所需的波形。圖中A、B點波形極性相反。第 2 章 測 量 用

45、信 號 發 生 器 C圖2.17 脈沖式函數信號發生器組成框圖雙穩態觸發器比較器正弦波成形電路輸出級 +UrR1R2R3RPV D1V D2S1S2+u1u2(a)u1(t)u2(t)U1U10tt0UrUr(b)UrUrU1U200u1(t)u2(t)(c)AB 積分電路輸出uottUr第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 如果S1與VD2相接，當觸發器輸出為U1時，VD2導通，電阻R3被短路，積分器很快下降，當下降到Ur時，觸發電路翻轉，觸發器輸出為U1，VD2截止，R3接入電路，積分器輸出緩慢上升，形成正向鋸齒波u2(t)，觸發器輸出為矩形波u1(t)，如圖2.17(c)所示。如果

46、S1與VD1相接，將得到反向鋸齒波和極性相反的矩形波。由上述分析得出：脈沖式函數信號發生器無獨立的主振級，而是由施密特觸發器、積分器和比較器構成的閉合回路組成的自激振蕩器，它產生的最基本波形是方波和三角波。調換積分電容或改變電位器RP可以改變輸出信號的頻率。如果用壓控元件如場效應管代替電阻R2，可使振蕩電路第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 成為壓控振蕩器，實現調頻或脈寬調制。如果在電阻R3兩端并接一支二極管VD1或VD2），可使積分器充放電時間常數不等，由此得到矩形波和反向鋸齒波或正向鋸齒波），如果再改用電位器調整比較器參考電壓，調整該電位器可以改變矩形波的占空比。 正弦波成形電路一

47、般采用分段折線逼近的方法將三角波變換成為正弦波。圖2.18(a)，圖2.18(b)和圖2.18(c)分別為電路輸出特性、輸入波形、輸出波形，由于該網絡對信號的衰減隨三角波幅度的加大而增加，而使輸出波形向正弦波逼近。如果折線段選得足夠多，并適當選擇轉折點的位置，便能得到非常逼真的正弦波。 第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 圖2.19為實際正弦波成形 電路，電路中使用了6對二極 管。正、負直流電源和電阻 R1R7及R1R7為二極管提 供適當的偏壓，以控制三角波 逼近正弦波時轉折點的位置。 隨著輸入電壓的變化，6對二極 管依次導通和截止，并把電阻 R8R13依次接入電路或從電路斷開，這樣就

48、改變了電路輸入輸出比例。電路中每個二極管可產生一個轉折點。在正半周時，一對二極管可獲得3段折線；負半周也得到3段折線。即1對二極管可獲得6段折線。以后每增加1對二極管，正負半周可t000uiuououi(a)t(c)(b)圖2.18 正弦波成形電路原理第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 各增加2段折線，因此它可以產生由26段折線逼近而成的正弦波，其波形失真小于0.25%。 直流穩壓電源+uiuoR1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13R0VD1VD2VD3VD4VD5VD7VD9VD11VD6VD8VD10VD12R1R2R3R4R5R6R7圖2.19 正弦波成形電

49、路實例第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 2. 正弦式函數信號發生器正弦式函數信號發生器 圖圖2.20為正弦式函數信號發生器基本原理框圖。它包括為正弦式函數信號發生器基本原理框圖。它包括正弦振蕩器、緩沖級、方波形成器、積分器、放大器和輸出正弦振蕩器、緩沖級、方波形成器、積分器、放大器和輸出級等部分。其工作過程是：正弦振蕩器輸出正弦波，經緩沖級等部分。其工作過程是：正弦振蕩器輸出正弦波，經緩沖級隔離后，分為兩路信號，一路送放大器輸出正弦波，另一級隔離后，分為兩路信號，一路送放大器輸出正弦波，另一路作為方波形成器的觸發信號。方波形成器通常是施密特觸路作為方波形成器的觸發信號。方波形成器通常

50、是施密特觸發器，它輸出兩路信號，一路送放大器，經放大后輸出方發器，它輸出兩路信號，一路送放大器，經放大后輸出方 波；另一路作為積分器的波；另一路作為積分器的輸入信號。積分器通常為輸入信號。積分器通常為密勒積分器，積分器將方密勒積分器，積分器將方波變換為三角波，經放大波變換為三角波，經放大正弦振蕩器緩沖級方波形成器放大器積分器輸出級圖2.20 正弦式函數信號發生器原理框圖第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 后輸出。三個波形的輸出由選擇開關控制。 2.3.2 AS101D型函數信號發生器簡介 AS101D型函數信號發生器是由集成電路和晶體管構成的通用函數信號發生器，能產生0.2Hz2MHz

51、的正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖信號，并具有檢測數字電路用TTL、CMOS邏輯電平輸出，另外還有壓控振蕩輸入，10V直流偏置電壓輸出，占空比調節等功能。具有功能豐富、性能穩定、結構新穎、價格便宜、操作方便等特點。 1. 技術指標 頻率范圍 0.2Hz2MHz，分七個擋級。 輸出波形 正弦波、三角波、方波、鋸齒波和脈沖。 第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 輸出電壓 0.2Hz2MHz時，大于20VP-P(負載開路)。 輸出波形直流偏置調節范圍 10V10V負載開路）。占空比 脈沖占空比連續可調，其變化范圍大于1090。 壓控振蕩VCF） 外加直流電壓在010V變化時，對應頻率變化小于100：1。 邏輯電平輸出 TTL電平：大于3V(負載開路)，上升沿小于25ns，CMOS電平：514V連續可調。圖2.21 AS101D型函數信號發生器前面板圖11第 2 章 測 量 用 信 號 發 生 器 2. 使用方法說明使用方法說明AS101D型函數信號發生器前面板如圖型函數信號發生器前面板如圖2.21所示。所示。1.面板鍵鈕說明面板鍵鈕說明電源開關電源開關POWER按下該按鈕，電源