信号发生器的使用

任务八信号发生器的使用•信号发生器又称信号源或振荡器，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。随着科技的发展，信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。•一、信号发生器的种类•信号发生器的种类很多，性能参数也各不相同。按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器；按输出波形的不同可分为函数信号发生器和随机信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器(即信号源)、标准信号发生器(输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下)和功率信号发生器(输出功率达数十毫瓦以上)；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。•1、低频信号发生器•低频信号发生器是产生低频正弦信号的信号源，在音频设备的生产、调试和维修等场合得到了广泛的应用，低频信号发生器能产生频率范围在20Hz～200000Hz以内（也有频率更宽的1Hz～1MHz的低频信号发生器），输出一定电压和功率的正弦波信号。如图8-1所示为CA1634型低频信号发生器的外观图，可产生20Hz到2MHz信号到。如图8-2所示为RAG-101型低频信号发生器的外观图，可产生10Hz到1MHz信号。•2、高频信号发生器•频率为100kHz～30MHz的高频、30～300MHz的甚高频信号发生器。一般采用LC调谐式振荡器，频率可由调谐电容器的度盘刻度读出。主要用途是测量各种接收机的技术指标。输出信号可用内部或外加的低频正弦信号调幅或调频，使输出载频电压能够衰减到1微伏以下。如图8-3所示为RSG-17型高频信号发生器的外观图，可产后100kHz～150MHz的信号。•3、函数发生器•又称波形发生器。它能产生某些特定的周期性时间函数波形(主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号。频率范围可从几毫赫甚至几微赫的超低频直到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。如图8-4所示为DG1022u20MHz的函数发生器外观图。•4、随机信号发生器•随机信号发生器分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。如图8-5所示为随机信号发生器的外观图。噪声信号发生器的主要用途为：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统的性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声相比较以测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测试系统的动态特性。•当用噪声信号进行相关函数测量时，若平均测量时间不够长，会出现统计性误差，可用伪随机信号发生器。当二进制编码信号的脉冲宽度墹T足够小，且一个码周期所含墹T数N很大时，则在低于fb=1/墹T的频带内信号频谱的幅度均匀，称为伪随机信号。只要所取的测量时间等于这种编码信号周期的整数倍，便不会引入统计性误差。二进码信号还能提供相关测量中所需的时间延迟。伪随机编码信号发生器由带有反馈环路的n级移位寄存器组成，所产生的码长为N=2-1。•图8-5随机信号发生器•5、扫频和程控信号发生器•扫频信号发生器又称扫频仪，如图8-6所示扫频信号发生器为的外观图。能够产生幅度恒定、频率在限定范围内作线性变化的信号。在高频和甚高频段用低频扫描电压或电流控制振荡回路元件(如变容管或磁芯线圈)来实现扫频振荡；在微波段早期采用电压调谐扫频，用改变返波管螺旋线电极的直流电压来改变振荡频率，后来广泛采用磁调谐扫频，以YIG铁氧体小球作微波固体振荡器的调谐回路，用扫描电流控制直流磁场改变小球的谐振频率。扫频信号发生器有自动扫频、手控、程控和远控等工作方式。图8-6扫频信号发生器•6、标准信号发生器频率合成式信号发生器•如图8-7所示为标准信号发生器的外观图。这种发生器的信号不是由振荡器直接产生，而是以高稳定度石英振荡器作为标准频率源，利用频率合成技术形成所需之任意频率的信号，具有与标准频率源相同的频率准确度和稳定度。输出信号频率通常可按十进位数字选择，最高能达11位数字的极高分辨力。频率除用手动选择外还可程控和远控，也可进行步级式扫频，适用于自动测试系统。直接式频率合成器由晶体振荡、加法、乘法、滤波和放大等电路组成，变换频率迅速但电路复杂，最高输出频率只能达1000兆赫左右。用得较多的间接式频率合成器是利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器(在环路中同时能实现倍频、分频和混频)，使之产生并输出各种所需频率的信号。这种合成器的最高频率可达26.5吉赫。高稳定度和高分辨力的频率合成器，配上多种调制功能(调幅、调频和调相)，加上放大、稳幅和衰减等电路，便构成一种新型的高性能、可程控的合成式信号发生器，还可作为锁相式扫频发生器。•图8-7标准信号发生器•二、信号发生器的面板介绍•信号发生器的种类很多，在这里主要以SP-1642B函数信号发生器为例来介绍。如图8-8所示为SP-1642B函数信号发生器的前面板实物外观图。如图8-9所示为SP-1642B函数信号发生器的后面板实物外观图。•1、信号发生器前面板•SP-1642B函数信号发生器的前面板结构示意图如图8-10所示，图中标号部件的名称和功能介绍见表8-10所示。图8-10SP-1642B函数信号发生器的前面板结构示意图•表8-2SP-1642B函数信号发生器的前面板功能介绍•2、信号发生器后面板•SP-1642B函数信号发生器的后面板结构示意图如图8-10所示，图中标号部件的名称和功能介绍见表8-11所示。图8-11SP-1642B函数信号发生器的后面板结构示意图•表3SP-1642B函数信号发生器的后面板功能介绍•三、信号发生器的使用•1、准备工作•1）将电源线接入220V，50HZ交流电源上。应注意三芯电源插座的地线脚应与大地妥善接好，避免干扰。•2）开机前应把面板上各输出旋扭旋至最小。•3）为了得到足够的频率稳定度，需预热。•4）频率调节：按下相应的按键，然后再调节至所需要的频率。•5）波形转换：根据需要波形种类，按下相应的波形键位。波形选择键是：正弦波、矩形波、尖脉冲、TTL电平。•6）幅度调节：正弦波与脉冲波幅度分别由正弦波幅度和脉冲波幅度调节。不要作人为的频繁短路实验。•7）输出选择：根据需要选择，“ON/OFF”键，否则没有输出•2、信号发生器的使用•1）用信号发生器信号•波形选择，选择“～”键，输出信号即为正弦波信号。•频率选择，选择“KHz”键，输出信号频率以KHz为单位。•必须说明的是：信号发生器的测频电路的调节，按键和旋钮要求缓慢调节；信号发生器本身能显示输出信号的值，当输出电压不符合要求时，需要另配交流毫表测量输出电压，选择不同的衰减再配合调节输出正弦信号的幅度，直到输出电压达到要求。若要观察输出信号波形，可把信号输入示波器。需要输出其它信号，可参考上述步骤操作。•2）用信号发生器测量电子电路的灵敏度•信号发生器发出与电子电路相同模式的信号，然后逐渐减小输出信号的幅度（强度），同时通过监测输出的水平。当电子电路输出有效信号与噪声的比例劣化到一定程度时(一般灵敏度测试信噪比标准S/N=12dB)，信号发生器输出的电平数值就等于所测电子电路的灵敏度。在此测试中，信号发生器模拟了信号，而且模拟的信号强度是可以人为控制调节的。用信号发生器测量电子电路的灵敏度，其标准的连接方法是：信号发生器信号输出通过电缆接到对电子电路输入端，电子电路输出端连接示波器输入端。•3）用信号发生器测量电子电路的通道故障•信号发生器可以用来查找通道故障。其基本原理是：由前级往后级，逐一测量接收通路中每一级放大和滤波器，找出哪一级放大电路没有达到设计应有的放大量或者哪一级滤波电路衰减过大。信号发生器在此扮演的是标准信号源的角色。信号源在输入端输入一个已知幅度的信号，然后通过超电压表或者频率足够高的示波器，从输入端口逐级测量增益情况，找出增益异常的单元，再进一步细查，最后确诊存在故障的零部件。3、函数信号发生器操作•图8-16方波波形输出设置•图8-19正玄波输出效果图8-22衰减40dB设置