第4章 測(cè)量用信號(hào)源

第五章測(cè)量用信號(hào)源4.1概述4.1.1測(cè)量用信號(hào)源的分類與主要性能指標(biāo)1．信號(hào)發(fā)生器的分類信號(hào)發(fā)生器種類繁多，從不同角度可將信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行不同的分類。（1）按用途分類根據(jù)用途的不同，信號(hào)發(fā)生器可以分為通用信號(hào)發(fā)生器和專用信號(hào)發(fā)生器兩大類。專用信號(hào)發(fā)生器是為特定目的而專門設(shè)計(jì)的，它只適用于某種特定的測(cè)量對(duì)象和測(cè)量條件。低頻信號(hào)發(fā)生器、高頻信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、正弦信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等都屬于通用信號(hào)發(fā)生器。（2）按頻率范圍分類根據(jù)輸出信號(hào)頻率范圍的不同，信號(hào)發(fā)生器可以分成六種不同的種類，參見(jiàn)表4-1。類型 頻率范圍 超低頻信號(hào)發(fā)生器 0.001Hz～1kHz

低頻信號(hào)發(fā)生器 1Hz～1MHz

視頻信號(hào)發(fā)生器 20Hz～10MHz

高頻信號(hào)發(fā)生器 100kHz～30MHz

甚高頻信號(hào)發(fā)生器 4MHz～300MHz

高頻信號(hào)發(fā)生器 300MHz以上

（3）按輸出信號(hào)波形分類

正弦信號(hào)發(fā)生器矩形信號(hào)發(fā)生器脈沖信號(hào)發(fā)生器三角波信號(hào)發(fā)生器鐘形脈沖信號(hào)發(fā)生器噪聲信號(hào)發(fā)生器

電視信號(hào)發(fā)生器調(diào)頻立體聲信號(hào)發(fā)生器

（4）按調(diào)制方式分類

調(diào)頻調(diào)制調(diào)幅調(diào)制脈沖調(diào)制

2.信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)特性

（1）頻率特性有效頻率范圍：各項(xiàng)指標(biāo)均得到保證的輸出頻率范圍稱為信號(hào)發(fā)生器的有效頻率范圍

頻率準(zhǔn)確度：

頻率穩(wěn)定度：在一定的時(shí)間間隔內(nèi)頻率的相對(duì)變化。

fx

頻率的實(shí)際值

f0標(biāo)稱值頻率穩(wěn)定度長(zhǎng)期穩(wěn)定度短期穩(wěn)定度（2）輸出特性

輸出阻抗、輸出電平、輸出波形平坦度、諧波失真

（3）調(diào)制特性調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相4.1.2信號(hào)發(fā)生器的基本組成

主振器

變換器

輸出級(jí)

指示器

電源

輸出

4.2通用信號(hào)發(fā)生器

4.2.1正弦信號(hào)發(fā)生器1.低頻信號(hào)發(fā)生器特點(diǎn)：輸出頻率為1Hz～1MHz，有功率放大輸出。電壓表

電壓放大器

輸出衰減器

功率放大器

阻抗變換器

電壓輸出

RP

S

主振器

功放輸出低頻信號(hào)發(fā)生器組成:

主振器電平調(diào)節(jié)電壓放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓表1）主振器:主振器是低頻信號(hào)發(fā)生器的核心電路，產(chǎn)生頻率可調(diào)的低頻正弦信號(hào)，其振蕩頻率范圍即為信號(hào)發(fā)生器的有效頻率范圍。在現(xiàn)代低頻信號(hào)發(fā)生器中，主振器常采用RC文氏橋式振蕩電路，利用波段開(kāi)關(guān)改變RC振蕩器選頻網(wǎng)絡(luò)的電容器容量來(lái)改變頻段，調(diào)節(jié)電位器使同一頻段內(nèi)的頻率連續(xù)變化。這種振蕩器產(chǎn)生的正弦波頻率調(diào)節(jié)方便、可調(diào)范圍較寬、振蕩頻率穩(wěn)定、振幅穩(wěn)定、諧波失真小。RC文氏橋式振蕩電路如圖4-3所示，圖中A為同相運(yùn)算放大器，C1、R1、C2、R2為選頻網(wǎng)絡(luò)，它跨接于放大器的輸出端與輸入端之間，形成正反饋，產(chǎn)生正弦振蕩，振蕩頻率由選頻網(wǎng)絡(luò)中的元件參數(shù)決定。R3是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，引入負(fù)反饋起穩(wěn)幅作用。在振蕩器起振階段，由于溫度低，R3的阻值較大，負(fù)反饋系數(shù)小，使負(fù)反饋放大器的電壓增益大于3，輸出信號(hào)頻率產(chǎn)生增幅振蕩。隨著該信號(hào)的增大，流過(guò)R3的電流增大，溫度升高，阻值下降，反饋深度加深，負(fù)反饋放大器的電壓放大倍數(shù)減小，只要R3、R4選擇適當(dāng)，最后將達(dá)到穩(wěn)定的等幅振蕩。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)定的等幅振蕩后，如果由于某種原因引起輸出電壓增大，由于U0直接接在R3、R4串聯(lián)電路中，從而使流過(guò)R3的電流增大，R3阻值的減小也會(huì)使負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù)下降，最終令輸出電壓減小，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。2）電壓放大器：電壓放大器特點(diǎn)：緩沖、電壓放大作用。緩沖是為了隔離后級(jí)電路對(duì)主振器的影響，保證主振頻率穩(wěn)定，一般采用射極跟隨器或運(yùn)放組成的電壓跟隨器。放大是為了使信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓達(dá)到預(yù)定技術(shù)指標(biāo)，要求其頻帶寬、諧波失真小、工作穩(wěn)定等

3）輸出衰減器：用于改變信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓或功率，通常分為連續(xù)調(diào)節(jié)和步進(jìn)調(diào)節(jié)。連續(xù)調(diào)節(jié)由電位器實(shí)現(xiàn)，步進(jìn)調(diào)節(jié)由電阻分壓器實(shí)現(xiàn)。圖4-4所示電路為低頻信號(hào)發(fā)生器中最常用的輸出衰減器。由電位器RP取出一部分信號(hào)電壓加于R1～R8組成的步進(jìn)衰減器，調(diào)節(jié)電位器中點(diǎn)在不同位置，或調(diào)節(jié)波段開(kāi)關(guān)S處于不同檔位，均可使衰減器輸出不同電壓。

4）功率放大器用來(lái)對(duì)衰減器送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，使之達(dá)到額定的功率輸出。

5）阻抗變換器：用于匹配不同阻抗的負(fù)載，以便獲得最大輸出功率。

6）電壓表：用來(lái)指示電壓放大器或功率放大器的輸出電壓幅度，或?qū)ν獠啃盘?hào)電壓進(jìn)行測(cè)量。(2)低頻信號(hào)發(fā)生器的主要工作特性目前，低頻信號(hào)發(fā)生器的主要工作特性如下：1）頻率范圍一般為1Hz～1MHz，且連續(xù)可調(diào)。2）頻率準(zhǔn)確度3）頻率穩(wěn)定度優(yōu)于0.14）輸出電壓0～10V連續(xù)可調(diào)。5）輸出功率0.5～5W連續(xù)可調(diào)。6）非線性失真范圍（0.1～1）7）輸出阻抗50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等幾種。8）輸出形式平衡輸出與不平衡輸出。

2.高頻信號(hào)發(fā)生器

（1）高頻信號(hào)發(fā)生器的組成高頻信號(hào)發(fā)生器的組成：

1）主振級(jí)

2）緩沖級(jí)

3）調(diào)制級(jí)

4）輸出級(jí)

5）衰減器

6）內(nèi)調(diào)制振蕩器

7）調(diào)頻器

8）監(jiān)測(cè)指示

9）電源供給1）主振級(jí)：用于產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)。主振是信號(hào)發(fā)生器的核心。一般采用可調(diào)頻率范圍寬、頻率準(zhǔn)確度高（優(yōu)于10-3）和穩(wěn)定度（優(yōu)于10-4）好的LC振蕩電路。主振級(jí)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出功率不大，一般在幾到幾十毫瓦的范圍內(nèi)。2）緩沖級(jí)：主要用來(lái)隔離調(diào)制級(jí)對(duì)主振級(jí)可能產(chǎn)生的不良影響，以保證主振級(jí)工作穩(wěn)定。3）內(nèi)調(diào)制振蕩器：用于為調(diào)制級(jí)提供頻率為400HZ或1000HZ的內(nèi)調(diào)制信號(hào)，供給符合調(diào)制級(jí)要求的音頻正弦調(diào)制信號(hào)。4）調(diào)制級(jí)：主振信號(hào)經(jīng)緩沖級(jí)輸出到調(diào)制級(jí)，進(jìn)行正弦幅度調(diào)制和放大后輸出，并保證一定的輸出電平調(diào)節(jié)和輸出阻抗。5）可變電抗器：用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制?？勺冸娍蛊髋c主振的諧振回路相耦合，在調(diào)制信號(hào)作用下，控制諧振回路電抗的變化實(shí)現(xiàn)調(diào)頻功能。為使高頻信號(hào)發(fā)生器有較寬的工作頻率范圍和主振器工作在較窄的頻率范圍，以提高輸出頻率的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，必要時(shí)可在主振級(jí)之后加入倍頻器、分頻器和混頻器。6）輸出級(jí)：主要由放大器、濾波器、輸出微調(diào)、輸出倍乘等組成。可進(jìn)一步控制輸出電壓的幅度，可使最小輸出電壓達(dá)μV數(shù)量級(jí)。當(dāng)高頻信號(hào)發(fā)生器處于AM調(diào)幅工作狀態(tài)時(shí)，用內(nèi)調(diào)制振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)主振產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的幅度進(jìn)行調(diào)制，讓輸出的信號(hào)頻率保持載波信號(hào)不變，而幅度隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化。達(dá)到輸出調(diào)幅波的目的。當(dāng)高頻信號(hào)發(fā)生器處于FM調(diào)頻工作狀態(tài)時(shí)，用內(nèi)調(diào)制振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)主振產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的頻率進(jìn)行調(diào)制，讓輸出的信號(hào)幅度保持載波信號(hào)幅度不變，而頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化，達(dá)到輸出調(diào)頻波的目的。高頻信號(hào)發(fā)生器的特點(diǎn)：有調(diào)制輸出。高頻信號(hào)發(fā)生器輸出波形：正弦波調(diào)幅波調(diào)頻波輸出頻率為：100kHz～30MHz

調(diào)幅器電路

V1和V2為平衡調(diào)制器

Tr1Tr2變壓器載波信號(hào)通過(guò)變壓器

Tr1加到V1和V2基極上

調(diào)制信號(hào)從Tr1的中心抽頭加入調(diào)制調(diào)幅主要用于高頻段（100KHZ—30MHZ）調(diào)頻主要用于甚高頻段或超高頻段（4—300MHZ）脈沖調(diào)制主要用于微波段（＞300MHZ）（2）高頻信號(hào)發(fā)生器實(shí)例——XFG-7高頻信號(hào)發(fā)生器（3）高頻信號(hào)發(fā)生器的使用高頻信號(hào)發(fā)生器與低頻信號(hào)發(fā)生器的使用方法步驟相類似。大致分為如下幾個(gè)方面：1）準(zhǔn)備工作除了應(yīng)注意正確選用符合要求的電源，保證儀器外殼接地良好（否則，必須在使用者的腳下墊襯絕緣板），電壓表調(diào)零外，還應(yīng)注意將各開(kāi)關(guān)和旋鈕置于起始位置：輸出衰減處于最大衰減檔，電源開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷，載波調(diào)節(jié)、調(diào)幅度調(diào)節(jié)和輸出微調(diào)旋鈕等處于最小位置。然后開(kāi)機(jī)預(yù)熱，并將波段開(kāi)關(guān)置于兩檔中間，繼續(xù)對(duì)電壓表調(diào)零。2）等幅振蕩輸出將調(diào)幅選擇開(kāi)關(guān)置于等幅位置；根據(jù)所需頻率，將波段開(kāi)關(guān)置于相應(yīng)的頻段；頻率粗調(diào)旋鈕旋到所需的頻率附近，然后再調(diào)節(jié)頻率微調(diào)旋鈕以得到準(zhǔn)確的頻率。反復(fù)調(diào)節(jié)載波調(diào)節(jié)旋鈕和輸出微調(diào)旋鈕輸出所需的等幅振蕩信號(hào)。3）調(diào)幅波輸出高頻信號(hào)發(fā)生器分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制。用內(nèi)調(diào)制信號(hào)時(shí)：①將調(diào)幅選擇開(kāi)關(guān)置于相應(yīng)的位置（400Hz或1000kHz）。②按選擇等幅振蕩頻率的方法選擇載波頻率。③調(diào)節(jié)載波調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓表指示處在大小合適的位置。④調(diào)節(jié)調(diào)幅度旋鈕并讀出調(diào)幅度的大小，典型的調(diào)幅度為30%⑤利用輸出微調(diào)旋鈕和輸出倍乘開(kāi)關(guān)來(lái)控制載波的輸出幅度。

4.2.2合成信號(hào)發(fā)生器采用頻率合成技術(shù)制成的頻率源統(tǒng)稱為頻率合成器，采用頻率合成技術(shù)可以對(duì)一個(gè)或幾個(gè)高穩(wěn)定度頻率進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，得到一系列所要求的頻率。頻率的加、減可通過(guò)混頻獲得，乘、除可通過(guò)倍頻、分頻獲得。利用頻率合成技術(shù)可以產(chǎn)生在一定頻率范圍內(nèi)，按一定的頻率間隔變化的一系列離散頻率的信號(hào)發(fā)生器。從頻率合成技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，大致可分為三個(gè)階段：直接頻率合成技術(shù)、間接頻率合成技術(shù)即鎖相合成技術(shù)(PLL)及數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)。1．直接頻率合成技術(shù)利用分頻、倍頻和混頻及濾波技術(shù)，對(duì)一個(gè)或幾個(gè)基準(zhǔn)頻率進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算合成所需要的頻率的方法稱為直接頻率合成技術(shù)。（1）固定頻率合成法原理如圖4-8所示。圖中基準(zhǔn)頻率源采用石英晶振，提供基準(zhǔn)頻率fr,經(jīng)分頻（分頻系數(shù)為D）、倍頻（倍頻系數(shù)為N）后輸出頻率為：（2）可變頻率合成法原理如圖4-9所示?？勺冾l率合成法可根據(jù)需要選擇各種輸出頻率。將石英晶振產(chǎn)生的1MHZ基準(zhǔn)頻率，通過(guò)諧波發(fā)生器產(chǎn)生1MHZ、2MHZ、3MHZ…9MHZ等基準(zhǔn)頻率信號(hào)，然后通過(guò)10分頻器、混頻器和窄帶濾波器，最后產(chǎn)生4.628MHZ的高穩(wěn)定度的輸出信號(hào)。只要選取不同諧波進(jìn)行合適的組合，就能得到各種所需頻率的高穩(wěn)定度信號(hào)。可變頻率合成法中，由于基準(zhǔn)頻率轉(zhuǎn)換輸出頻率所需的時(shí)間主要取決于混頻器、濾波器、倍頻器、分頻器等電路的穩(wěn)定時(shí)間和傳輸時(shí)間，這些時(shí)間一般較?。é蘳量級(jí)），因此這種方法的頻率轉(zhuǎn)換速度較快，頻譜純度高。但需要大量的混頻器、分頻器和窄帶濾波器，因而體積大、價(jià)格高，且難集成。一般只用于實(shí)驗(yàn)室、固定通信、電子對(duì)抗及要求時(shí)間轉(zhuǎn)換較小的場(chǎng)合。2．?dāng)?shù)字頻率合成技術(shù)數(shù)字頻率合成技術(shù)有直接合成與間接合成之分，這里主要介紹間接合成法。間接合成法也稱鎖相合成法，它是利用鎖相環(huán)PLL來(lái)完成頻率的加減乘除運(yùn)算。由于鎖相環(huán)具有濾波作用，因此可以省掉直接合成法中大量的濾波器，它的通頻帶可以做得很窄，其中心頻率便于調(diào)節(jié)，而且可以自動(dòng)跟蹤輸入頻率，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、便于集成，在頻率合成中獲得廣泛應(yīng)用。但間接合成法受鎖相環(huán)鎖定過(guò)程的限制，轉(zhuǎn)換速度較慢，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般為毫秒ms級(jí)。（1）基本鎖相環(huán)基本鎖相環(huán)由基準(zhǔn)頻率源、相位比較器又稱鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。如圖4-10所示。基本鎖相環(huán)各部分作用如下：1)相位比較器(PD)相位比較器是相位比較裝置，它將兩個(gè)輸入信號(hào)Ui和U0之間的相位進(jìn)行比較，輸出與兩個(gè)信號(hào)的相位差成正比的誤差電壓Ud，送給窄帶環(huán)路濾波器(LPF)。2)環(huán)路濾波器(LPF)環(huán)路低通濾波器用于濾除誤差電壓Ud中的高頻分量和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3)壓控振蕩器(VCO)壓控振蕩器是受電壓控制的振蕩器，它可根據(jù)輸入電壓的大小改變振蕩的頻率。（2）鎖相環(huán)的幾種基本形式1）倍頻鎖相環(huán)

（a）數(shù)字控制式倍頻環(huán)（b）脈沖控制式倍頻環(huán)2）分頻鎖相環(huán)

（a）數(shù)字控制式分頻環(huán)（b）脈沖控制式分頻環(huán)2）分頻鎖相環(huán)

（a）數(shù)字控制式分頻環(huán)（b）脈沖控制式分頻環(huán)3）組合鎖相環(huán)組合式鎖相環(huán)如圖4-13所示，由頻率源、混頻器、帶通濾波器及基本鎖相環(huán)組成，它可以實(shí)現(xiàn)頻率的加、減運(yùn)算。由于單個(gè)鎖相環(huán)很難覆蓋較寬的頻率范圍，將上述幾種器件組合在一起，就可以得到組合式鎖相環(huán)。還可根據(jù)需要將混頻器與不同的分頻器、倍頻器組合，形成頻率組合單元得到較寬的頻率范圍和較小的頻段調(diào)節(jié)。4）可程控組合單元可程控合成單元如圖4-14所示，它由PD、LPF、VCO、加法放大器、D/A轉(zhuǎn)換器及可程控分頻器組成。它首先用頻率預(yù)調(diào)技術(shù)來(lái)預(yù)置VCO的頻率，預(yù)調(diào)由頻率控制數(shù)碼，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器與加法放大器放大后送VCO實(shí)現(xiàn)，但準(zhǔn)確的頻率是由鎖相環(huán)來(lái)完成的。（3）數(shù)字頻率合成技術(shù)1）直接數(shù)字頻率合成（簡(jiǎn)稱DDFS）直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使計(jì)算機(jī)參與頻率的直接合成。它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，例如，頻率切換速度快、頻率分辨率高、頻率和相位易于控制等。當(dāng)前，這一合成方法正在獲得越來(lái)越多的實(shí)際應(yīng)用，而且，由于大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的高速器件的不斷涌現(xiàn)，使得DDFS的應(yīng)用前景更為廣闊。以合成正弦波為例，產(chǎn)生正弦波最簡(jiǎn)單的辦法是用一片PROM和一片DAC，加上寄存器和地址計(jì)數(shù)器，用時(shí)鐘頻率控制，就可以得到正弦波，如圖4-15所示。在正弦表PROM中，每個(gè)地址的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）都相應(yīng)于正弦波的離散采樣值，整個(gè)正弦表必須包括完整的正弦波采樣值。工作時(shí)，CPU先將正弦編碼表送給PROM，在時(shí)鐘頻率fcp的作用下，輸入地址計(jì)數(shù)器和寄存器，地址計(jì)數(shù)器所選中的正弦表PROM地址的內(nèi)容存入寄存器，寄存器的輸出再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器恢復(fù)成連續(xù)信號(hào)，即由各個(gè)臺(tái)階（n）重構(gòu)的正弦波，若n比較大，則重構(gòu)的正弦波經(jīng)適當(dāng)平滑后失真很小。fcp改變，則DAC輸出的正弦波頻率就改變，但輸出頻率的變化僅決定于fcp的改變。為了使改變輸出頻率更加方便，可以采用相位累加器，使輸出頻率正比于時(shí)鐘頻率和相位增量之積。2）鎖相環(huán)數(shù)字頻率合成由于直接數(shù)字合成法的輸出頻率一般遠(yuǎn)低于時(shí)鐘頻率fcp，采用鎖相環(huán)數(shù)字合成法的輸出頻率則可以低于也可以高于參考頻率。如圖4-16所示為CMOS全集成鎖相環(huán)頻率合成器。對(duì)參考頻率fREF先進(jìn)行Q分頻，輸出頻率經(jīng)f0經(jīng)2p分頻，經(jīng)鎖相環(huán)輸出頻率的參考的關(guān)系就變?yōu)椋?）DDS的特點(diǎn)DDS完全不同于傳統(tǒng)的頻率合成方式，它是一種全數(shù)字結(jié)構(gòu)形式。它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為下面幾點(diǎn)：①DDS可以產(chǎn)生極高的頻率：DDS工作在300MHZ的時(shí)鐘下，根據(jù)采樣原理DDS的最高輸出頻率應(yīng)小于采樣時(shí)鐘頻率的1/2，在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到低通濾波器的非線性影響，因此一般能達(dá)到系統(tǒng)時(shí)鐘fcp的40%，頻率很高，完全能滿足設(shè)計(jì)要求中的高頻率要求。②DDS具有極高的頻率分辨率。③DDS輸出頻率的相對(duì)帶寬很寬。④DDS具有極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間。⑤DDS具有在頻率捷變時(shí)的相位連續(xù)性的特點(diǎn)。4.2.3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器也稱為任意波形信號(hào)發(fā)生器，它是一種寬帶頻率可調(diào)的多波形信號(hào)發(fā)生器。它可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波、矩形波（寬度和重復(fù)周期可調(diào)）、正負(fù)尖脈沖等波形?，F(xiàn)代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般具有多種功能如觸發(fā)、鎖相、調(diào)頻、調(diào)幅、掃頻和VCF（電壓控制頻率）特性等功能，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)測(cè)試、儀器維修、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室。1．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作原理及結(jié)構(gòu)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按其構(gòu)成分為：正弦式（先產(chǎn)生正弦波再得到方波和三角波）、脈沖式（在觸發(fā)脈沖的作用下，施密特觸發(fā)器產(chǎn)生方波，然后經(jīng)變換得到三角波和正弦波）和合成式即利用數(shù)字合成技術(shù)（DDS）產(chǎn)生所需的波形。（1）脈沖式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器脈沖式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的組成框圖如圖4-17所示。它包括脈沖發(fā)生器、施密特觸發(fā)器、積分器和正弦波轉(zhuǎn)換器等部分。脈沖式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作過(guò)程如下：在觸發(fā)脈沖的作用下，施密特觸發(fā)器產(chǎn)生方波，積分器將方波積分形成三角波，正弦波轉(zhuǎn)換器將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。正弦波轉(zhuǎn)換器通常是令三角波信號(hào)經(jīng)過(guò)非線性成形網(wǎng)絡(luò)，用分段折線逼近的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）正弦式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器圖4-21所示為正弦式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的組成框圖。它包括正弦振蕩器、緩沖級(jí)、方波形成、積分器、放大器和輸出級(jí)等部分。其工作過(guò)程如下：正弦振蕩器輸出正弦波，經(jīng)緩沖級(jí)隔離后，分為二路信號(hào)，一路送放大器輸出正弦波，另一路作為方波形成電路的觸發(fā)信號(hào)。方波形成電路通常是施密特觸發(fā)器，后者也輸出二路信號(hào)，一路送放大器，經(jīng)放大后輸出方波；另一路作為積分器的輸入信號(hào)。積分器一般是密勒積分電路，積分器將方波積分形成三角波，經(jīng)放大后輸出。三種波形的輸出由放大級(jí)中的選擇開(kāi)關(guān)控制。（3）采用直接數(shù)字合成技術(shù)的任意函數(shù)發(fā)生器AFG借助于AFG，用戶可以方便地模仿各種系統(tǒng)的輸出，而輸出波形是通過(guò)微處理器系統(tǒng)來(lái)建立的。整個(gè)過(guò)程具有數(shù)字化技術(shù)的可編程性、可重復(fù)性、可存儲(chǔ)性、可編輯性等一系列優(yōu)點(diǎn)。AFG的基本結(jié)構(gòu)如圖4-22所示。2．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)（1）輸出波形：正弦波、方波、三角波和脈沖波等，具有TTL同步輸出及單次脈沖輸出等。（2）頻率范圍：一般分為若干頻段，如1～10HZ、10～100HZ、100HZ～1KHZ、1～10KHZ、10～100KHZ、100KHZ～1MHZ等六個(gè)波段。（3）輸出電壓：一般指輸出電壓的峰峰值。（4）輸出阻抗：函數(shù)波形輸出500Ω；TTL同步輸出600Ω。（5）波形特性：正弦波形特性用非線性失真系數(shù)表示，一般要求≤3%；三角波形特性用非線性系數(shù)表示，一般要求≤2%；方波特性參數(shù)是上升時(shí)間，一般要求≤100ns。本