第三章 信号发生器课件.ppt

3.1 信号发生器概述 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 2. 按输出波形,大致可分为： ? 正弦波形发生器； ? 脉冲信号发生器； ? 函数信号发生器； ? 噪声信号发生器。 三.信号发生器的组成 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。 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， （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。 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 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 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） 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。 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。 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） 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）。 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。 为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题，举两个例子：假设你在练习拳击——打沙包。如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包，你打上去会感觉很舒服。但是，如果哪一天我把沙包做了手脚，例如，里面换成了铁沙，你还是用以前的力打上去，你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况，会产生很大的反弹力。相反，如果我把里面换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则可能会扑空，手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。另一个例子，不知道大家有没有过这样的经历：就是看不清楼梯时上/下楼梯，当你以为还有楼梯时，就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。当然，这样的例子也许不太恰当，但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。 六、输出阻抗 低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为