第八章 信号发生电路 8.1正弦波震荡电路.ppt

一、 补充 信号发生电路即信号源，它负责提供电子测量所需的各种电信号，是最基本、应用最广泛的电子测量仪器之一。 1 信号发生器的分类 信号发生器用途广泛、种类繁多，它分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用仪器是为某种特殊专用目的而设计制作的，能够提供特殊的测量信号，如调频立体声信号发生器、电视信号发生器等。通用信号发生器应用面广，灵活性好，可以分为以下几类： ◆按发生器输出信号波形分类 按照输出信号波形的不同，信号发生器大致分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器 应用最广泛的是正弦信号发生器。函数信号发生器也比较常用，这是因为它不仅可以输出多种波形，而且信号频率范围较宽。脉冲信号发生器主要用来测量脉冲数字电路的工作性能和模拟电路的瞬态响应。随机信号发生器即噪声信号发生器，用来产生实际电路和系统中的模拟噪声信号，借以测量电路的噪声特性。 ◆按工作频率分类 按照工作频率的不同，信号发生器分为超低频、低频、视频、高频、甚高频、超高频信号发生器等。其工作频率范围参见表1。 二、信号发生器的一般组成 主振器变换器输出级指示器电源输出图1为 信号发生器的一般组成框图，它包括以下几部分：主振器是信号发生器的核心部分，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、整形及调制等工作的。输出级的基本任务是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、频率及调制度的。电源为仪器各部分提供所需的工作电压。 三、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为谐振法测量集中参数元件的工作原理图. 2. 二次测量法 图3为二次测量法测量放大器输出阻抗的原理图 3. 比较法 图4为比较法测量被测信号电压、电流等的原理图。 4. 替代法 图5为替代法测量场强的原理图。 四、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。 1、低频信号发生器 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。它是一种多功能、宽量程的电子仪器，在低频电路测试中应用比较广泛，还可以为高频信号发生器提供外部调制信号。 技术指标。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数，要求电压放大器的输入阻抗较高。为了在调节输出衰减器时，不影响电压放大器，要求电压放大器的输出阻抗低，有一定的带负载能力。为了适应信号发生器宽频带等的要求，电压放大器应具有宽的频带、小的谐波失真和稳定的工作性能。 （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。 （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。 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，其组成如图9所示。 ①文氏桥式振荡器用于产生频率范围为10Hz～1MHz的振荡信号。 ②方波成形电路为施密特触发器，用于将正弦波变换为方波。文氏桥式振荡器和方波成形电路中都内含缓冲放大器，用于隔离后级电路对本级电路的影响。 ③输出放大器对前级电路的输出进行放大，并实现对输出电平的调整。 ④输出电路用于变换阻抗。 ⑤输出衰减器即步进衰减器，用于调整输出信号放大 3. 频率特性 幅频特性 ?0 ?Z ? Z 0 ? Q 大 Q 小 ? ?0 ?f 90o -90o 相频特性 Q 增大 4. 并联谐振的本质 — 电流谐振 L u C r – + i iL iC 1) Z = Z0 呈纯阻 2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍 ? ? IC ? IL ? U ? I ? 二、LC 振荡电路的基本形式 1. 变压器反馈式 LC 振荡电路 —满足相位平衡条件 × L C +VCC T Re R1 R2 Ce Cb RL 由于变压器绕组匝间分布电容和管子极间电容影响，振荡频率受限，适用范围：几兆赫 ~ 十几兆赫。 2. 电感三点式 振荡电路 × 优点：易起振(L 间耦合紧)；易调节(C 可调)。 缺点：输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。 3. 电容三点式振荡电路 考毕兹振荡器(Colpitts) × 优点：波形较好 缺点： 2) T 极间电