信号的产生分析.ppt

* 函数信号发生器的三种组成方案： 第一种是施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波； 第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波； 第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波 * * * * 斜率不同的直线段可由三角波经电阻分压得到（分压系数不同），若将正弦波正弦波 。一个周期分成22或26段、10或12个二极管组成整形网络可得到非线性失真较小的波形。 * * * * ⑶ 锯齿波形成电路 u t （a） u t （b） t u （c） t u （d） 锯齿波的获得原理 锯齿波可以通过方波与三角波而获得，将下图中（a）所示三角波与图（b）所示方波直接叠加就可得到图（c）所示的交错锯齿波，再经过全波整流，就得到了图（d）所示的锯齿波。 2. 函数发生器的性能和组成 函数发生器能输出方波，三角波，锯齿波，正弦波等波形，具有较宽的频率范围（0.1Hz～几十MHz）及较稳定的频率。 频率控制网络 三角波 缓冲器 正弦波综合及缓冲 正恒 流源 负恒 流源 比较器 方波 缓冲器 外部频率控制 函数 选择 及其 它波 形产生 输出放大 输出滤波 直流 补偿 积分 电路 函数发生器基本组成原理 8.3 锁相频率合成信号的产生 8.3.1 频率合成的基本概念 2.3 合成信号发生器 频率合成的方法 直接模拟频率合成法（DAFS ） 直接数字频率合成法（DDS ） 间接锁相式合成法 （ Direct Analog Frequency Synthesis） （ Direct Digital Frequency Synthesis ） 信号源 主振级 频率准确度 频率稳定度 通用信号源 RC、LC振荡器 10-2量级 10-3～10-4 合成信号源 晶体振荡器 10-8量级 10-7量级 8.3 锁相频率合成信号的产生 频率合成原理 频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。 8.3.1 频率合成的基本概念 频率1输出 石英晶体 代数运算 （加、减、乘、除） 频率合成原理 频率n输出 基准频率 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。 晶振 谐波发生器（倍频） 分频（÷10） 8MHz 混频（+） 混频（+） 2MHz 滤波 分频（÷10） 2.8MHz 滤波 0.28MHz 分频（÷10） 混频（+） 滤波 6MHz 6.28MHz 0.628MHz 3MHz 3.628MHz 直接式频率合成原理框图 1MHz 1MHz 9MHz 优点：频率切换迅速，相位噪声很低。 缺点：电路硬件结构复杂，体积大，价格昂贵，不便于集成化。 输出3.628MHz ⑵锁相式频率合成 一种间接式的频率合成技术。它利用锁相环（PLL）把压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在基准频率上，这样通过不同形式的锁相环就可以在一个基准频率的基础上合成不同的频率。 优点：易于集成化，体积小，结构简单，功耗低，价格低等优点。 缺点：频率切换时间相对较长，相位噪声较大。 ⑶直接数字合成（DDS） 是基于取样技术和数字计算技术来实现数字合成，产生所需频率的正弦信号 优点：能实现快捷变和小步进，且集成度高，体积小 缺点：频率上限较低，杂散也较大。 3. 频率合成技术的发展 各种频率合成方式的综合: 直接式、间接（锁相环）式和直接数字式频率合成技术都有其优缺点 ，单独使用任何一种方法，很难满足要求。因此可将这几种方法综合应用，特别是DDS与PLL的结合,可以实现快捷变，小步进及较高的频率上限。 8.3.2 锁相环（PLL）的基本概念 1. 锁相环基本工作原理及性能 锁相环是一个相位环负反馈控制系统。该环路由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）、电压控制振荡器（VCO）及基准晶体振荡器等部分组成 。 锁相环控制系统原理图 fr Vr VCO PD LPF Vo fO Vd 锁相环控制系统原理图 fr Vr VCO PD LPF Vo fO Vd 锁相环的主要性能指标: 同步带宽 ：锁定条件下输入频率所允许的最大变化范围 捕捉带宽 ：环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许的频差 环路带宽 : 锁相环的频率特性具有低通滤波器的传输特性，其高频截止频率称为环路带宽。 2. 锁相环的基本形式 ⑴倍频式锁相环 倍频环实现对输入频率进行乘法运算，主要有两种形式：谐波倍频环和数字倍频环 （a） 谐波倍频环 VCO PD LPF fO=Nfi fi 谐波 形成 Nfi fo=Nfi （b）数字倍频环 VCO PD LPF fi