信号发生器

5.3.1 信号发生器概述

信号发生器是用来产生实验调试时所需要的信号的，如在测试放大器时，需要的输入信号就由信号发生器提供。信号发生器基本要求是输出电压波形失真小；输出电压幅度、频率、连续可调和稳定性好；并有相应的读数指示装置和具有一定的输出功率。

1.信号发生器的分类

信号发生器应用广泛，种类、型号繁多，性能各异，分类方法也不尽一致，下面介绍几种常见的分类。

按输出信号的频率分：有低频信号发生器、视频信号发生器、高频信号发生器、甚高频信号发生器等等，基本分法见表5－2。

表5－2 信号发生器按频率的分类

按输出信号的波形分类：正弦波信号发生器和非正弦波信号发生器。非正弦波信号发生器又可包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等，如图5－14。

按信号发生器的性能分类：可分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对其输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器；后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，如扫频信号发生器、电视信号发生器等。

图5－14 信号的波形分类

上面所述仅是常用的几种大致的分类方式。随着电子技术的不断发展，信号发生器的功能将越来越齐全，性能越来越优良，同一台信号发生器往往具有相当宽的频率覆盖范围，又具有输出多种波形信号的功能。例如国产EEl64l B型函数信号发生器，频率覆盖范围为0.2Hz～2MHz，跨越了超低频、低频、视频几个频段，可以输出包括正弦波、三角波、方波、锯齿波等多种波形。

2.低频信号发生器的基本构成

图5－15为低频信号发生器的基本构成，主要单元和作用如下。

图5－15 低频信号发生器的基本构成

主振器：主振器是低频信号发生器的心脏，它决定着信号发生器的主要性能。在低频信号发生器中，主振器常采用差频电路和RC正弦波振荡电路。其中RC文氏电桥振荡器有输出波形好、振幅稳定、频率范围宽和频率调节方便等优点。

电压放大器：其作用是将振荡器产生的信号放大，达到一定的电压幅度。

衰减器：由于信号发生器的输出电压的幅度要连续可调，所以增加可以对信号大小进行调节的衰减器，常见衰减器采用分压电阻来实现，频率高了以后可以加电容补偿。

功率放大器：对信号的功率加以提升。

阻抗变换器：一般用在高频信号的输出端。高频信号的输出要求有较好的阻抗匹配，常见的有300Ω、75Ω和50Ω等。

5.3.2 EE1641B函数信号发生器／计数器的操作

1.技术参数

函数信号发生器的技术指标见表5－3。

表5－3 EE1641B函数信号发生器的技术指标

续表

2.工作原理

如图5－16所示，整机电路由两片单片机进行管理，主要工作为：控制函数发生器产生信号的频率；控制输出信号的波形；测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示；测量输出信号的幅度并显示。

图5－16 EE1641B整机框图

函数信号由专用的集成电路产生，该电路集成度高，线路简单精度高并易于与微机接口，使得整机指标得到可靠保证。扫描电路由多片运算放大器组成，以满足扫描宽度、扫描速率的需要。宽带直流功放电路的选用，保证输出信号的带负载能力以及输出信号的直流电平偏移，均可受电位器控制。整机电源采用线性电路以保证输出波形的纯净性，具有过压、过流、过热保护。

3.前面板使用说明

前面板示意图如图5－17所示。

①频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测信号的频率。

②幅度显示窗口：显示函数信号的幅度。

③扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。在外测频时，逆时针旋到底 （绿灯亮），为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统。

④宽度调节旋钮：调节此电位器可调节扫频输出的扫频范围。在外测频时，逆时针旋到底 （绿灯亮），为外输入测量信号经过衰减 “20dB”进入测量系统。

⑤外部输入插座：当扫描／计数键功能选择在外扫描状态或外测频功能时，外扫描控制信号或外测频信号由此输入。

⑥TTL信号输出端：输出标准的TTL幅度的脉冲信号，输出阻抗为600Ω。

图5－17 前面板示意图

⑦函数信号输出端：输出多种波形受控的函数信号，输出幅度20VP－P（1MΩ负载）， 10VP－P（50Ω负载）。

⑧函数信号输出幅度调节旋钮或调节范围20dB。

⑨函数信号输出信号直流电平预置调节旋钮：调节范围：－5V～＋5V（50Ω负载），当电位器处在中心位置时，则为0电平。

⑩输出波形对称性调节钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性。当电位器处在中心位置或 “OFF”位置时，则输出对称信号。

⑪函数信号输出幅度衰减开关：“20dB”、“40dB”均不按下，输出信号不经衰减，直接输出到插座口。“20dB”、“40dB”键分别按下，则可选择20dB或40dB衰减。

⑫函数输出波形选择按钮：可选择正弦波、三角波、脉冲波输出。

⑬“扫描／计数”按钮：可选择多种扫描方式和外测频方式。

⑭频段选择按钮：每按一次此按钮可改变输出频率的1个频段。

⑮频率调节旋钮：调节此旋钮可改变输出频率的一个频程。

⑯整机电源开关：此按键按下时，机内电源接通，整机工作。此键释放为关断整机电源。

4.50Ω主函数信号输出

（1）终端连接50Ω匹配器的测试电缆，由前面板插座⑦输出函数信号。

（2）由频率选择按钮来选定输出函数信号的频段，由频率调节旋钮来调整输出信号频率，直到所需的工作频率值。

（3）由波形选择按钮选定输出函数的波形，分别可获得正弦波、三角波、脉冲波。

（4）由信号幅度选择器⑪和⑧选定和调节输出信号的幅度。

（5）由信号电平设定器⑨选定输出信号所携带的直流电平。

（6）输出波形对称调节器可改变输出脉冲信号占空比。输出波形为三角波或正弦波时可使三角波变为锯齿波，正弦波变为正与负半周分别为不同角频率的正弦波形，且可移相180°。