信號發(fā)生器原理及其應用

信號發(fā)生器理及其應系別：電子電氣工程系專業(yè)：電子信息工程班級：級子一班學號：200995024042姓名：劉召鋒word檔可自由復制編輯信號發(fā)生器理及其應信號發(fā)生的基本原理信號發(fā)生器是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號的儀器。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)（波形）信號、脈沖信號和隨機信號發(fā)生器等四大類。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領域中有著廣泛的應用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器，為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號，并且信號的特征參數(shù)完全可控。所謂可控信號特征，主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調制形式等參數(shù)都可以人為地控制設定。隨著科技的發(fā)展，實際應用到的信號形式越來越多，越來越復雜，頻率也越來越高，所以信號發(fā)生器的種類也越來越多，同時信號發(fā)生器的電路結構形式也不斷向著智能化、軟件化、可編程化發(fā)展?，F(xiàn)代信號發(fā)生器的結構非常復雜，與早期的簡易信號發(fā)生器天差地別，但總體基本結構功能單元還是類似的。信號發(fā)生器的主要部件有頻率產(chǎn)生單元、調制單元、緩沖放大單元、衰減輸出單元、顯示單元、控制單元。早期的信號發(fā)生器都采用模擬電路，現(xiàn)代信號發(fā)生器越來越多地使用數(shù)字電路或單片機控制，內部電路結構上有了很大的變化。頻率產(chǎn)生單元是信號發(fā)生器的基礎和核心。早期的高頻信號發(fā)生器采用模擬電路LC振蕩器，低頻信號發(fā)生器則較多采用文氏電橋振蕩器和RC移相振蕩器。由于早期沒有頻率合成技術，所以上述、RC振蕩器優(yōu)點是結構簡單，可以產(chǎn)生連續(xù)變化的頻率，缺點是頻率穩(wěn)定度不夠高。早期產(chǎn)品為了提高信號發(fā)生器頻率穩(wěn)定度，在可變電容的精密調節(jié)方面下了很多功夫，不少產(chǎn)品都設計了精密的傳動機構和指示機構，所以很多早期的高級信號發(fā)生器體積大、重量重。后來，人們發(fā)現(xiàn)采用石英晶體構成振蕩電路，產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定，但是石英晶體的頻率是固定的，在沒有頻率合成的技術條件下，只能做成固定頻率word檔可自由復制編輯信號發(fā)生器之后也出現(xiàn)過壓控振蕩器，雖然頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器好些，但依然不夠理想，不過壓控振蕩器擺脫了LC蕩器的機械結構，可以大大縮減儀器的體積，同時電路不太復雜，成本也不高?，F(xiàn)在一些低端的函數(shù)信號發(fā)生器依然采用這種方式。原理框隨著PLL鎖相環(huán)頻率合成器電路的興起，高檔信號發(fā)生器紛紛采用頻率合成技術，其優(yōu)點是頻率輸出穩(wěn)定（頻率合成器的參考基準頻率由石英晶體產(chǎn)生），頻率可以步進調節(jié)，頻率顯示機構可以用數(shù)字化顯示或者直接設置。早期的高精度信號發(fā)生器為了得到較小的頻率步進，將鎖相環(huán)做得非常復雜，成本很高，體積和重量都很大。目前的中高端信號發(fā)生器采用了更先進的DDS頻率直接合成技術，具有頻率輸出穩(wěn)定度高、頻率合成范圍寬、信號頻譜純凈度高等優(yōu)點。由于DDS芯片高度集成化，所以信號發(fā)生器的體積很小。信號發(fā)生器的工作頻率范圍、頻率穩(wěn)定度、頻率設置精度、相位噪聲、信號頻譜純度都與頻率產(chǎn)生單元有關，也是信號發(fā)生器性能的重要指標。信號發(fā)生器的一大特性就是可以操控儀器輸出信號的幅度，信號通過特定組合衰減量的衰減器達到預定的輸出幅度。早期的衰減器是機械式的，通過刻度來讀取衰減量或輸出幅度?，F(xiàn)代中高檔信號發(fā)生器的衰減器單元由單片機控制繼電器來切換，向電子芯片化過渡，衰減單元的衰減步進量不word檔可自由復制編輯斷縮小，精度相應提高。大頻率范圍的高精度衰減器和高精度信號輸出屬于高科技技術，這也是國內很少有企業(yè)能制造高端信號發(fā)生器的原因之一。信號發(fā)生器的信號輸出范圍和輸出電平的精度和準確度也是標志信號發(fā)生器性能的重要指標。信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為20Hz200kHz的正弦信號(低)。除具有電壓輸出外，有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛，可用于測試或檢修各種電子儀器設備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調制信號源。另外，在校準電子電壓表時，它可提供交流信號電壓。低頻信號發(fā)生器的原理：系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器(輸出變壓器)和指示電壓表。信發(fā)器分低頻信發(fā)生器：主振級一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器。為便于測試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小。高頻信發(fā)生器：頻率為100千赫30赫的高頻、300兆赫甚高頻信號發(fā)生器。一般采用LC調諧式振蕩器，頻率可由調諧電容器的度盤刻度讀出。主要用途是測量各種接收機的技術指標。微波信發(fā)生器：從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器。信號通常由帶分布參數(shù)諧振腔的超高頻三極管和反射速調管產(chǎn)生，但有逐漸被微波晶體管、場效應管和耿氏二極管等固體器件取代的趨勢。儀器一般靠機械調諧腔體來改變頻率，每臺可覆蓋一個倍頻程左右，由腔體耦合出的信號功率一般可達10毫瓦以上。掃頻和控信號發(fā)生：掃頻信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內作線性變化的信號。在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件（如變容管或磁芯線圈）來實現(xiàn)掃頻振蕩；在微波段早期采用電壓調諧掃頻，用改變返波管螺旋線電極的直流電壓來改變振蕩頻率，后來廣泛采用磁調諧掃頻，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調word檔可自由復制編輯諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻、手控、程控和遠控等工作方式。頻率合式信號發(fā)生：這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標準頻率源，利用頻率合成技術形成所需之任意頻率的信號，具有與標準頻率源相同的頻率準確度和穩(wěn)定度。輸出信號頻率通常可按十進位數(shù)字選擇，最高能達11位數(shù)字的極高分辨力。函數(shù)發(fā)器：稱波形發(fā)生器。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形（主要是正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領域。脈沖信發(fā)生器：產(chǎn)生寬度、幅度和重復頻率可調的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，或用模擬信號來測試雷達、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。偽隨機號發(fā)生器：用白噪聲信號進行相關函數(shù)測量時，若平均測量時間不夠長，則會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差，這可用偽隨機信號來解決。當二進制編碼信號的脈沖寬度墹

T夠小，且一個碼周期所含墹

T很大時，則在低于fb=1/墹頻帶內信號頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機信號。只要所取的測量時間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍，便不會引入統(tǒng)計性誤差。二進碼信號還能提供相關測量中所需的時間延遲。偽隨機編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成，所產(chǎn)生的碼長為信發(fā)器應

N＝。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領域中有著廣泛的應用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能word檔可自由復制編輯夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學等領域內，如高頻感應加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。信號發(fā)生器是針對電力部門使用的電容型聲光式驗電器使用的，其使用方法非常簡便：選用與驗電器相同電壓等級的驗電信號發(fā)生器。手持驗電器工作部分（驗電器頭）將發(fā)生器的電極頭接觸被測驗電器的電極頭，按動“工作”開關，此時驗電器發(fā)出聲光信號表明驗電器的性能完好，如無聲光指示表明驗電器有故障，應修理或更換后使用。檢測近電報警安全帽時只須將高壓信號發(fā)生器的電極頭靠近報警器按動“工作”開關即可而且攜帶方便。一、信號發(fā)生器適用范圍：110KV22KV35KV66KV110KV220KV500KV01-10KV高低壓兩用交流驗電器。任何電壓等級的近電報警安全帽。220KV驗信可于0.3KV以格，