电子测量技术夏哲雷第5章节.ppt

* 输出 脉宽,上升/下降沿控制 主振级 同步放大 延时级 脉冲形成 输出级 同步脉冲输出 外同步 触发输入 外触发 同步脉冲输出 脉冲信号发生器组成原理 脉冲发生器组成原理 通用脉冲发生器能够满足一般测试的要求，能够调节脉冲重复频率、脉冲宽度、输出幅度及极性等。 5.3 合成信号发生器 * 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 合成信号发生器 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 合成信号发生器——采用频率合成技术 频率合成原理 对频率合成器的要求 对频率合成器的最主要要求是： 频率准确度 频率稳定度 频率分辨率 相位噪声 谐波频谱及杂散频谱 频率转换时间 * 对频率合成器的要求 相位噪声 在基本对称的频谱内,从f0向任意一端偏离某确定的频率f ,若对应的频谱值越小,说明相位噪声越小,频率稳定度越好。 * 对频率合成器的要求 单边带相位噪声 谐波频谱及杂散频谱 谐波频谱是指基波整数倍频率处的频谱； 杂散频谱是指谐波以外的离散频谱。 频率转换时间 指信号源的输出,从一个频率转换到另一频率所需的时间。 * * 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 ） 频率合成器的分类 频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。 * 直接模拟频率合成法 直接合成法 利用倍频、分频和混频以及滤波技术,对一个或多个基准频率进行算术运算产生所需频率 由于大多是采用模拟电路来实现的,所以又称为直接模拟频率合成 固定频率合成法 晶体振荡器 ÷D ×N fr fo 直接模拟频率合成 * 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。 * 间接合成法即锁相合成法,它是利用锁相环(PLL)的频率合成方法。 锁相环是一个相位环负反馈控制系统。 鉴相器(PD) 环路滤波器(LPF) 电压控制振荡器(VCO) 基准晶体振荡器 锁相频率合成法的工作原理 * 间接合成法 开始：f0≈ fi →PD →LPF →VCO 最后： f0＝fi 基本锁相环只能输出一个频率,而作为信号源必须要能输出一系列频率。 PD 相位比较器即鉴相器,它比较两个输入信号f0 和fi 的相位差Δφ,输出与相位差成比例的电压,这个电压称为误差电压ud 锁相环的几种基本形式 * 混频式锁相环 混频环实现对频率的加减运算 * 锁相环的几种基本形式 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 当环路锁定时,PD两输入信号的频率相等,即 ① 根据PD两输入频率相等列出等式: f0/N＝fi ② 从等式中解出输出频率: f0＝Nfi * 锁相环的几种基本形式 分频式锁相环 分频环实现对输入频率的除法运算,与倍频环相似,也有两种基本形式。 分频式锁相环主要用于频率很高以致很难采用数字分频器的情况。 双环频率合成单元 * 在混频锁相环中,如果混频器的输入信号频率fi2可变,且变化的增量很小,小于fi1(即Δfi2＜fi1),则可以提高频率分辨力。 输出信号频率：fo＝N fi1+ fi2 例：用双环频率合成器在合成信号发生器中提供连续可调的输出频率： 取基准频率fi1 ＝10KHz,调VCO1使N＝330~500,调内插振荡器的振荡频率fi2 ＝100~110 KHz (连续可调),则双环输出信号频率: fo＝N fi1+ fi2＝3400~5110(连续可调) * fo= Nfi1+ fi2 3400～5100 KHz 10KHz PD2 LPF2 VCO2 M （－） fi2 fi1 fo-Nfi1 Nfi1 内插振荡器 环1 环2 倍频环 加法混频环 双环合成器原理结构框图 100～110KHz VCO1 PD1 LPF1 谐波 形成 小数分频式锁相环 下图为小数分频锁相环的原理框图。 这个环路中的分频器既可整数分频,又可在分频系数中包括小数。 例如,当fi＝100 kHz时,取分频系数为18.9,则可得fo＝1890 kHz的输出频率。分频系数小数部分所含位数越多,频率分辨力越高。 * * 十进合成单元 D