电子测量与仪器课件 第二章 测量用信号发生器1.ppt

2.1 概述 信号发生器即信号源 2.1.1 信号发生器的分类 通用信号发生器,专用信号发生器两大类。 1. 按发生器输出信号波形分类 正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器. 2. 按工作频率分类 超低频、低频、视频、高频、甚高频、超高频信号发生器。 3. 按调制方式分类 (高频信号发生器） 为调幅、调频、调相、脉冲调制等类型。 2.1.2 信号发生器的主要技术特性 信号发生器的技术特性主要包括以下几项 1. 频率特性 频率特性包括有效频率范围、频率准确度和频率稳定度。 2.1.3 信号发生器的一般组成 主振器: 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: 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。 2.1.4 利用信号发生器的测量方法 在电子测量中，用到信号发生器的测量方法主要包括以下几种： 1. 谐振法 图2.3，调谐信号发生器输出频率使之与LC谐振电路谐振频率相等时，电压表指示最大，LC谐振电路谐振，依据此时LC谐振电路谐振特性可以测量集中参数元件。 3. 比较法 图2.5。变换开关S位置，调节标准信号发生器使前后两次指示器指示不变或保持一定关系，即可测出被测量来。 4. 替代法 图2.6 变换开关S位置， 调节标准信号发生器使前后 两次指示器指示不变，则标 准信号发生器产生信号的场强等于被测信号场强。 2.2 正弦信号发生器 正弦信号发生器包括低频、高频、甚高频、超高频信号发生器等，低频、高频信号发生器的使用很广泛。 常用的正弦波振荡电路 1. RC 振荡电路（输出功率较小，频率较低） 2. LC 振荡电路（输出功率较大，频率较高） 2.2.1 低频信号发生器 又称为音频信号发生器，用来产生频率范围为1Hz～1MHz的低频正弦信号、方波信号及其他波形信号。 （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，分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器实现，步进调节由步进衰减器实现。图2.9为常用输出衰减器原理图，图中电位器RP为连续调节器（细调），电阻R1～R8与开关S构成步进衰减器，开关S为步进调节器（粗调）。调节RP 或变换开关S的挡位，均可使衰减器输出不 同的电压。步进衰减量的表示方法有两种： 一种是用步进衰减器的输出电压Uo与其 输入电压Ui之比来表示，即Uo/Ui；另一 种是用Uo/Ui的分贝值来表示， 即20lg(Uo/Ui)，单位为dB（分贝）。 （4） 功率放大器及阻抗变换器 功率放大器用来对衰减器输出的电压信号进行功率放大，使信号发生器达到额定功率输出。为了能实现与不同负载匹 配，功率放大器之后与阻抗变换器相接，这样可以得到失真小的波形和最大的功率输出。 阻抗变换器只有在要求功率输出时才使用，电压输出时只需衰减器。阻抗变换器即匹配输出变压器，输出频率为5Hz～5kHz时使用低频匹配变压器，以减少低频损耗，输出频率为5kHz～1MHz时使用高频匹配变压器。输出阻抗利用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变。 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20Hz～1MHz，且连续可调。 ②频率准确度 ±（1～3）%。 ③频率稳定度 一般为（0.1～0.4）%/小时。 ④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等几种。 ⑧输出形式 平衡输出与不平衡输出。 信号发生器的使用步骤如下： ①准备工作 正确选择符合要求的电源电压，把幅度调节旋钮置于起始位置（最小）开机预热2～3min后方可投入使用。 ②选择频率 根据需要选择合适的波段，调节频率度盘（粗调）于相应的频率点上，而频率微调旋钮一般置于零位。 ③输出阻抗的配接 根据负载阻抗的大小，拨动阻抗变换开关于相应挡级以获得最佳负载输出，否则信号发生器的 输出功率小、输出波形失真大。 ④输出电路形式的选择 根据负载电路的输入方式，用短路片变换信号发生器输出接线柱的接法以选择相应的平衡输出或不平衡输出。 4.低频信号发生器实例 GAG-808G型低频信号发生器主要由文氏桥式振荡器、波形变换开关、方波成形电路、输出放大器、输出电路、输出衰减器等部分组成，其组成如