現(xiàn)代電子測量技術(shù)8上課講義.ppt

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1、現(xiàn)代電子測量技術(shù)88.1.1信號源在電子測量中的作用和組成1.信號源的作用信號源是能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波形的信號發(fā)生器。信號源的用途主要有以下三方面：☆激勵源?！钚盘柗抡?。☆標(biāo)準(zhǔn)信號源。2.信號源的組成信號輸出主振器緩沖調(diào)制輸出電源監(jiān)測信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖8.1.2信號源的分類1.按頻率范圍大致可分為六類：?超低頻信號發(fā)生器0.0001Hz～1000Hz；?低頻信號發(fā)生器1Hz～1MHz；?視頻信號發(fā)生器20Hz～10MHz；?高頻信號發(fā)生器200KHz～30MHz；?甚高頻信號發(fā)生器30KHz～300MHz；?超高頻信號發(fā)生器300MHz

2、以上。2.按輸出波形,大致可分為：?正弦波形發(fā)生器；?脈沖信號發(fā)生器；?函數(shù)信號發(fā)生器；?噪聲信號發(fā)生器。3.按照信號發(fā)生器的性能指標(biāo)可分為：?一般信號發(fā)生器；?標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器；8.1.3正弦信號源的性能指標(biāo)1.頻率特性（1）頻率范圍（2）頻率準(zhǔn)確度（3）頻率穩(wěn)定度2.輸出特性（1）輸出電平范圍。（2）輸出電平的頻響（3）輸出電平準(zhǔn)確度（4）輸出阻抗（5）輸出信號的非線性失真系數(shù)和頻譜純度。3.調(diào)制特性調(diào)制特性的恒量指標(biāo)主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)，最大頻偏，調(diào)制線性等。1.低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器頻率范圍一般為20Hz～20KHz，故又稱音頻信號發(fā)生器8

3、.2正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器8.2.1正弦信號發(fā)生器主振級緩沖放大電平控制功率放大衰減器阻抗變換電平調(diào)節(jié)波段調(diào)節(jié)頻率細(xì)調(diào)電平指示低頻信號發(fā)生器組成原理2.高頻信號發(fā)生器高頻信號發(fā)生器輸出頻率范圍一般在300KHz～1GHz，大多數(shù)具有調(diào)幅，調(diào)頻及脈沖調(diào)制等功能輸出主振級波段選擇頻率細(xì)調(diào)緩沖調(diào)制級輸出級調(diào)制振蕩器監(jiān)測器外調(diào)制輸入高頻信號發(fā)生器原理框圖8.2.2脈沖信號發(fā)生器常見的脈沖信號有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形和數(shù)字編碼序列等：uto（a）矩形波uto（b）鋸齒波uto（c）階梯波uto（d）鐘形脈沖uto（e）數(shù)字編碼序列常見的脈沖信號脈沖發(fā)生器的分類（根

4、據(jù)用途和產(chǎn)生脈沖的方法）：通用脈沖發(fā)生器、快速（廣譜）脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可編程脈沖發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生器等。1.通用脈沖發(fā)生器通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測試的要求，能夠調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、輸出幅度及極性等。輸出脈寬，上升/下降沿控制主振級同步放大延時級脈沖形成輸出級同步脈沖輸出外同步觸發(fā)輸入外觸發(fā)同步脈沖輸出脈沖信號發(fā)生器組成原理2.快速（廣譜）脈沖發(fā)生器在時域測試中，快速脈沖信號發(fā)生器用來提供廣譜的激勵信號，尤其在微波網(wǎng)絡(luò)、寬帶元器件的時域測試中，脈沖信號發(fā)生器相當(dāng)于頻域測試中的掃頻信號源。快速脈沖信號的產(chǎn)生技術(shù)主要有：水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器

5、、雪崩晶體管脈沖發(fā)生器、階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器以及隧道二極管脈沖發(fā)生器等。VDRCROKRL水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器原理50mV/DIV×30dB1ns/DIV(a)0-40dB0123GHz(b)過度持續(xù)時間為1ns的脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜50mV/DIV100ps/DIV(a)0-40dB0102030GHz(b)隧道二極管脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜例如一個前沿上升時間為1ns的脈沖，其可用頻譜分量為1GHz，而隧道二極管脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖前沿上升時間快達(dá)15ps，則其可用頻譜可以高達(dá)30GHz。8.2.3函數(shù)信號發(fā)生器1.多波形信號發(fā)生原理⑴方波三角波發(fā)生器

6、C雙穩(wěn)態(tài)電路VC2V2VC1AWRU1I1U2B方波、三角波發(fā)生器原理框圖V1設(shè)充放電電流為I，輸出三角波的頻率為fsc，則：⑵正弦波形成電路utiustusct分段折線逼近波形綜合其電路實現(xiàn)原理如下圖所示。分段逼近波形綜合電路+E-ER0R1R2R3R4R5R6R1AR2AR3AR4AR5AR6AR7AR7BR6BR5BR4BR3BR2BR1BViVoD1AD1BD2AD3AD4AD5AD6AD2BD3BD4BD5BD6B⑶鋸齒波形成電路ut（a）ut（b）tu（c）tu（d）鋸齒波的獲得原理鋸齒波可以通過方波與三角波而獲得，將下圖中（a）所示三角波與圖（

7、b）所示方波直接疊加就可得到圖（c）所示的交錯鋸齒波，再經(jīng)過全波整流，就得到了圖（d）所示的鋸齒波。2.函數(shù)發(fā)生器的性能和組成函數(shù)發(fā)生器能輸出方波，三角波，鋸齒波，正弦波等波形，具有較寬的頻率范圍（0.1Hz～幾十MHz）及較穩(wěn)定的頻率。頻率控制網(wǎng)絡(luò)三角波緩沖器正弦波綜合及緩沖正恒流源負(fù)恒流源比較器方波緩沖器外部頻率控制函數(shù)選擇及其它波形產(chǎn)生輸出放大輸出濾波直流補(bǔ)償積分電路函數(shù)發(fā)生器基本組成原理8.3鎖相頻率合成信號的產(chǎn)生頻率合成原理頻率的代數(shù)運算是通過倍頻、分頻及混頻技術(shù)來實現(xiàn)。8.3.1頻率合成的基本概念頻率1輸出石英晶體代數(shù)運算（加、減、乘、除）頻率合

8、成原理頻率n輸出基準(zhǔn)頻率2.頻率合成分類及特點⑴直接