第二章 信号发生器-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

单招零距离·电子电工专业综合 第二章 信号发生器 知识体系 信号发生器定义 技术指标 用途 正弦波 主要技术指标 信号发生器 低频信号发生器 组成框图及各部分作用 使用方法 信号发生器 分类 用途 分类 主要技术指标 高频信号发生器 组成框图及各部分作用 使用方法 非正弦波信号发生器 信号发生器的使用 考纲要求 了解 信号发生器的概述与分类 理解 能画出低频信号发生器，高频信号发生器的组成框图，理解各组成部分的作用。 掌握 能正确使用低频信号发生器、高频信号发生器进行测量。 熟练掌握 能画出低频信号发生器，高频信号发生器的组成框图，理解各组成部分的作用。 知识梳理 1.信号发生器的概述 定义：能向各种被测电路提供各种频率、波形、幅度、并具有一定特性的信号的电子装置统称 为信号发生器。 分类： (1)频率分类：低频信号发生器(1Hz~1MHz)高频信号发生器(100kHz~300MHz) (2)输出波形分类：正弦信号发生器、非正弦信号发生器。 (3)按性能分类：普通信号发生器、标准信号发生器。 (4)按用途分类：通用信号发生器、专用信号发生器。 (5)按调制方式分类：调频信号发生器、调幅信号发生器、脉冲调制发生器。 ·208· 总复习方案·第五部分 电子测量 2.正弦信号发生器的主要技术指标 正弦信号发生器的主要技术指标包括频率特性、输出特性和调制特性这三大指标。 (1)频率特性 ①有效频率范围：指各项指标都能得到保证的输出信号的频率范围，其特征是频率调节可以 是连续的，也可以是离散的。 ②频率准确度：指信号发生器输出频率的实际值与显示器或频率刻度盘的示值之间的相对误差。 ③频率稳定度：指信号发生器在一定时间内维持其输出信号频率不变的能力。 注意：同一信号发生器的频率准确度比频率稳定度高1一2个数量级。 (2)输出特性 ①输出电平：指输出信号幅度的有效范围，可用绝对电平(V,mV,:V)或相对电平(B)表示。 ②输出电平的准确度：指信号发生器输出电平的实际值与显示值之间的相对误差。 ③输出阻抗：表示能与负载实现阻抗匹配的能力（输出阻抗分布情况）。低频信号发生器的电 压输出端的输出阻抗一般为6002（或1kΩ），功率输出端的输出阻抗通常有50n、75Ω、150Ω、600n 和5k2等挡：高频信号发生器仅有50n或752挡。 (3)调制特性：指用低频信号的幅度来改变高频信号的幅度、频率或相位。 ①调制方式：有调幅、调频、调相和脉冲调制：根据调制信号的来源不同，又可分为内调制和外 调制。 ②调制系数：调幅信号用调幅系数来表示，一般为0~80%；调频信号用频偏来表示，通常频 偏为075kHz 3.低频信号发生器 低频信号发生器用来产生1Hz~1MHz低频正弦信号。 (1)用途：一是用在模拟电子线路与系统的设计、测试和维修，二是作为调频信号发生器的外 部调试信号源 (2)主要技术指标 ①频率范围：1Hz~1MHz连续可凋。 ②输出电压：0一10V连续可调。 ③输出功率：0.5~5W连续可调。 ④输出阻抗：一般有50n、752、150n、6002和5k2等挡。 (3)组成框图及各组成部分的作用 它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和输出 指示。组成框图如图4一2一1所示。 地占徐兰 出 銨人料 衰装器 敏六带 变说格 巧率途出 出平河 拾但 玉表 图4一2一1低频信号发生器的组成框图 ·209· 单招零距离·电子电工专业综合 ①主振器 a.作用：形成自激振荡器产生低频正弦波信号，是低频信号发生器的核心部件。 b.电路：通常使用RC振荡器，且多采用文氏电桥振荡器。 a)电路组成：如图4一2一2所示。 反被网路 放大器 选网格 图4一2一2文氏电桥振荡器 b)工作原理： 相位平衡条件：“。通过文氏电桥分压送到同相输出端形成正反馈。 振幅平衡条件：文氏电桥分压即正反馈系数，负反馈放大器的F=号=了，放大倍数A:=1 尽，又因为A·F≥1，所以只要A≥3时电路满足振幅平衡条件 c)电路特点： I.振荡频率人。一2元RC,改变C可实现。的连续调节或分挡粗调。 Ⅱ.R、R决定输出电压的幅度。 Ⅲ.R,是负温度系数电阻。 Ⅳ.频率调节：改变电阻实现频率的粗凋，改变电容是实现频率的细调。 d)作用：自动稳定输出振幅，提高温度稳定性。 ②电压放大器：兼有缓冲和电压放大作用.缓冲是为了隔离后级电路对主振器的影响，电压放 大是满足输出信号幅度的要求。 ③输出衰减器：用于改变信号发生器的输出电压或功率，通常分为连续调节和步节调节。连续 调节由电位器调节，步节调节由分压器调节。 ④功率放大器：用来提高足够的输出功率。 ⑤阻抗变换器：用于匹配不同阻抗的负载，以便获得最大输出功率。 ⑥监测电压表：用来测量和显示信号发生器的输出电压、功率和频率；兼有配合调节部分，使 信号发生器输出所需的电压、功率和频率。 (4)低频信号发生器的使用 ①了解仪表性能及使用方法 使用前应详细阅读技术说明书或仪器使用说明书，在了解仪器的基本性能、使用方法基础上 ·210· 总复习方案·第五部分 电子测量 才可开机使用。 ②检查连线是否正确，旋钮开关是否正常 了解面板上各个开关旋钮的分布情况，仪器的量程、频段、衰减、输出等旋钮是否有松脱、错位 现象，检查测量装置的接线是否正确。 ③通电、仪器预热 正确选择符合要求的电源电压，把输出调节旋钮调置最小位，开机预热。 ④仪器调零 通电前指示仪表机械调零，通电后电气调零，正确校准。 ⑤使用中注意各个开关旋钮的正确调节 a,选择频率：根据需要调节频率选择开关于相应挡级；调节频率度盘于相应的频率点上。一般 情况下，频率微调旋钮置于零位。 b.输出阻抗的配接：根据外接负载电路的阻抗值，调节输出阻抗选择开关于相应挡级，从而获 得最佳输出（功率大、失真小）。在外接负载为高阻抗时，通常把内负载开关拨到接通位置：如果外 接电路所需电压值较大，则应选高阻挡位，为此，往往将内负载开关断开，并在输出接线柱上接一 个合适的电阻。 ℃，输出电路形式的选择：根据外接负载电路是平衡式还是不平衡式输入，用输出短路片变换信 号发生器输出接线柱的接法，可获得平衡输出或不平衡输出。 d.输出电压的调节和识读：调节输出电压旋钮，可以连续改变输出电压的大小。为了测读电压 的大小，必须用导线连接电压表输入和信号发生器输出接线柱。在使用衰减器时，实际输出电压为 电压表读数除以衰减倍数。 例如，信号发生器指示电压表读数为30V,衰减分贝数为40B时，输出电压为20V4100=0.3V. 当仪器输出为不平衡时，电压表的读数即为实际输出电压值。 当仪器输出为平衡输出时，电压表的读数为实际输出电压值的一半。 e.电压表指示值与衰诚分贝数对照表： 接减dB值 10 20 30 40 50 60 70 80 90 电压衰减倍数 3.16 10 31.6 100 316 1000 3160 10000 31600 ⑥电子仪器要求注意防尘、防潮、防腐、防振动等方面的日常维护。 4.高频信号发生器 高频信号发生器用来产生100kHz~300MHz的高频正弦信号.附加功能：对高频载波进行调 制（调幅或调频）。 (1)用途 向各种高频电子设备和电路提供高频信号能量或高频标准信号，以便测试其电气性能。如接 收机灵敏度、选择等。 (2)主要性能指标 ①频率范围：100kHz~300MHz连续可调： ②频率稳定度：应优于1×10/15min: ③频率准确度：≤士(0.5%×1%)： ④输出电压范围：0.1uV~1V连续可调： ·211· 单招零距离·电子电工专业综合 ⑤功率输出：≥100mW: ⑥输出电压（功率）准确度：≤士(3%10%)： ⑦输出阻抗：50n: ⑧调制方式：在30MHz以下采用调幅，30MHz以上采用调频或矩形脉冲调制： ⑨调制系数及准确度：对于400Hz或1000kHz内调幅的信号发生器：调幅系数为(0~80%)， 误差为(5~10%)：调频信号发生器的频偏为0~75kHz,误差为(5~7%)。 (3)组成框图及各部分作用：组成框图如图4一2一3所示。 外 外河制桶人 可变 FM 业就器 0 内厂 AM 内删制系药卷 金效 安效 制级 窗出级 输出 监调地路 图4一2一3高频信号发生器的组成框图 ①主振级：产生频率可调的高频正弦波信号，是高频信号发生器的核心部件。 电路：通常采用LC振荡器。如变压器耦合式LC振荡器、电感三点式LC振荡器等，这类振荡器 起振容易，在保证频率连续可调的前提下，仍具有较高的频率稳定度。 ②缓冲级：主要起阻抗变换作用，用来隔离调制级对主振级的影响，提高主振级的频率稳定性。 电路：采用跟随器（或射极输出器）来实现。 ③调制级：对正弦波信号进行幅度调制，放大后输出调幅信号。 电路：常采用宽带放大器和宽带调制器。 ④输出级：一是调节输出电平的大小：二是进一步滤波，滤除多余谐波成分：三是保证输出端 的固定输出阻抗(502和752)。 电路：通常由放大器、衰减器和滤波器组成。 ⑤内调制振荡器：提供内调制（调幅、调频）所需的低频正弦波信号，频率一般为400Hz和 1000Hz两种。 电路：一般由简单的RC振荡器（低频信号发生器）充当。 ⑥可变电抗器（调频器）：与主振级配合产生调频信号。 电路：常采用变容二极管调频电路，电路中变容二极管即为可变电抗器。 ⑦监测器：用以监测输出信号的载波幅度和调制系数。 ⑧电源：供给各部分电路不同的稳定直流电压（或直流电流）。 (4)频信号发生器的使用 ①准备工作。除了应注意正确选用符合要求的电源，保证仪器外壳接地良好（否则，必须在使 用者的脚下垫衬绝缘板)，电压表调零外，还应注意将各开关和旋钮置于起始位置：输出衰减处于 最大衰减挡，电源开关处于关断，载波调节、调幅度调节和输出微调旋钮等处于最小位置。然后开 机预热，并将波段开关置于两挡中间，继续对电压表调零。 ②等幅振荡输出。将调幅选择开关置于等幅位置：根据所需频率，将波段开关置于相应的频 ·212· 总复习方案·第五部分 电子测量 段：频率粗调旋钮旋到所需的频率附近，然后再调节频率微调旋钮以得到准确的频率。反复调节载 波调节旋钮和输出微调旋钮输出所需的等幅振荡信号。 ③调幅波输出。高频信号发生器分为内调制和外调制。 用内调制信号时： (a)将调幅选择开关置于相应的位置(400Hz或1000Hz)。 (b)按选择等幅振荡频率的方法选择载波频率。 (©)调节载波调节旋钮，使电压表指示处在大小合适的位置。 (d)调节调幅度旋钮并读出调幅度的大小（典型的调幅度为30%）。 ()利用输出一微调旋钮和输出一倍乘开关来控制载波的输出幅度。 用外调制信号时（将调幅选择开关置于等幅位置）： ()按选择等幅振荡频率的方法选择载波频率。 (b)选择合适的音频信号发生器作为音频调幅信号源。 (©)接通音频信号发生器的电源，预热后投入使用。将输出调到最小，然后将它接到外调幅输入接 线柱上。将调幅度调节旋钮置于最大位置，逐渐增大输出，直到调幅度表上的读数满足需要为止。 (d)利用输出一微调旋钮和输出一倍乘开关控制载波的输出幅度，并加以计算。 由于高频信号发生器的“高频”这一特性，决定了高频信号发生器应用时还应注意如下两点： ()接受机的测试，测试接受机的性能，如选择性，灵敏度等指标，是高频信号发生器的典型应 用。为了使接受机符合实际的工作情况，必须在接受机与仪器间接一个等效的天线。等效天线接在 电缆分压器的分压接线柱与接受机的天线接线柱之间。 (b)阻抗匹配，信号发生器只有在匹配情况下才能正常工作，如果负载阻抗不等于信号发生器 的源阻抗（即仪器内衰减器的特性阻抗），除引起衰减系数的误差外，还可能影响前级电路的工作， 降低信号发生器的功率，在输出电路中出现驻波。为此，在失配的状态下，应在信号发生器的输出 端与负载间加一个阻抗变化器。 盈题型讲解 【例1】下列不属于正弦波信号发生器的主要技术特性是( ）。 A.幅频特性 B.频率特性 C.输出特性 D.调制特性 【分析】正弦波信号发生器的主要技术特性包括频率特性、输出特性和调制特性。在每一个 特性中文有若干个相关内容，提供的选择项中只有A项不是正孩波信号发生器的主要技术特性。 【解】A 【点拨】本题考察的是信号发生器的三大特性基础知识。 【变式训练】1.以下关于低频信号发生器的表述正确的是(）。 A,频率微调是通过改变电阻来实现的B.频率微调是通过改变电感来实现的 C,改变频段是通过改变电容来实现的D.改变频段是通过改变电阻来实现的 【变式训练】2.高频信号发生器主振级与内调制振荡器的类型依次为( )振荡器。 A.LC.RC B.RC.LC C.LC.LC D.RC.RC 【例2】XD1型低频信号发生器，频率旋钮指示为100kHz,电压量程为150V,电压表的示值 为11.6V,求输出衰减旋钮分别置于40dB,50dB时的实际输出电压。 ·213· 单招零距离·电子电工专业综合 【分析】信号发生器的输出电压实际值与电压量程、示值和衰减有关，与输出频率无关，对 XD1型低频信号发生器，电压表读数有两条，满刻度分别为5和15，所以在150V量程上示值为 11.6V时，实际读数应为116V,此值还不是实际输出电压的值，必须再除以输出衰减所表示的衰减 倍数，衰减一般以分贝(dB)值给出，此值应等于Gv=20lgAv,即衰减为40dB时为100倍，50dB时 为316倍。 【解】(1)求表头读数电压：U=11.6×(150j15)=116(V) (2)求衰减旋钮指示值所表示的衰减倍数：A1=100A2=316 (3)求衰减输出后的实际输出电压： U,=UAm=116/100=1.16(V) U2=UAe=1I6.316=0.37(V) 【点拨】信号发生器的输出电压实际值与电压量程、示值和衰减有关。 【变式训练】3.某人用低频信号发生器作为信号源接在放大器的输入端，测量一个放大器的 电压放大倍数，若信号发生器的衰减开关打在50dB的位置上，而监测电压表的读数3.16V,放大器 的输出端毫伏表读数为200mV,则放大器的放大倍数的大小应为()。 A.20 B.15.8 C.50 D.以上都不对 【例3】当用低频信号源检修某一扩大机时，输入信号应取自“电压输出”端，还是“功率输出” 端？为什么？ 【分析】不能一概而论，这要看检修扩大机功放的前级还是后级，同时还要弄清低频信号源 电压输出端与功率输出端的区别。 【解】检修扩大机功放前置级时，应取自“电压输出”端，检修扩大机功放末级时，应取自“功 率输出”端。因为功放前置级输人阻抗高，驱动电流小，而功放末级输入阻抗低，驱动电流大。 【点拨】此题要理解低频信号发生器电压输出端和功率输出端的区别。 【变式训练】4.在下列4种信号中，一般的函数信号发生器不能输出的信号是()。 A.正弦波 B.方波 C.三角波 D.尖脉冲 盲点点击 高频信号发生器中内调制振荡器一般采用LC振荡器。 【错解】√ 【分析】有好多同学对低频信号发生器和高频信号发生器的主振级采用什么样的振荡器经常 混淆，本题考察的是高频信号发生器中的内调制振荡器实为低频信号发生器，通常采用RC振荡器。 【正解】本题正确答案应为X。 实战演练 一、选择题 1.对于信号发生器的输出阻抗和负载，下列说法正确的是()。 A.信号发生器的输出阻抗越低，带负载能力越强 B.信号发生器的输出阻抗越高，带负载能力越强 C,信号发生器在使用过程中，无需考虑输出阻抗和负载之间的匹配 D.信号信号发生器的输出阻抗和负载之间要达到阻抗匹配 ·214· 总复习方案·第五部分 电子测量 2.低频信号发生器输出为平衡式输出时，电压表读数为实际输出电压的( A.1/2 B.1倍 C.2倍 D.4倍 3.文氏电桥振荡器的电压放大倍数在谐振时，应不小于( A.1 B.2 C.3 D.4 4.信号发生器在使用之前，必须( )。 A.先电气调零，后机械调零 B.先机械调零，后电气调零 C.只需进行机械调零 D.只需进行电气调零 5.有关低频信号发生器的主要技术指标说法错误的是()。 A.频率范围为1Hz~1MHz连续可调B.频率稳定度为土(1%2%) C.输出电压为0~10V连续可调 D.输出功率约为(0.5~5)W连续可调 6.低频信号发生器衰减器的作用是( A.降低输出信号的频率 B.提高主振器的频率准确度 C.调节输出电压 D.保证输出端输出最大功率 7.XD1低频信号发生器的电压表的读数为100V,输出衰减旋钮置于50dB,则实际输出电压为 )。 A.0.032V B.100V C.0.32V D.31.6V 8.以下关于高频信号发生器的表述正确的是()。 A.不能输出1MHz以下的低频信号 B.频率微调是通过调节电感来实现的 C.频段改变是通过改变电容来实现的 D.可输出调制信号 9.高频信号发生器中可变电抗器的作用可使主振级产生( A.调幅信号 B.调频信号 C.调相信号 D.脉冲信号 10.高频信号发生器中，要产生30MHz以下的信号，一般所采用的调制方式为( A.调幅 B.调频 C.周相 D.脉冲调制 二、判断题 1.低频信号可以调制高频信号，变成调幅波或调频波。 ( 2.低频信号源的主振级一般采用LC振荡器 ( 3.高频信号发生器的主振级一般采用文氏电桥振荡器。 4.文氏电桥中热敏电阻Rt的主要作用是稳定输出电压的幅度。 5.频率稳定度和频率准确度是同一概念，都是指实际频率和标称频率之间的偏差。 6.信号发生器的输出阻抗越低，带负载能力越强，性能也越好。 7.低频信号发生器的输出电压总是高于内部电压放大器的输出 ( ) 8.可变电抗器的作用是使信号发生器能产生调幅信号。 ) 三、填空题 1.正弦信号发生器的主要技术特性包括 和 2.低频信号发生器的主振级用来产生 的低频正弦信号，一般多采用 振 荡器：高频信号发生器的主振级用来产生 的高频信号通常采用 振荡器。 3.低频信号发生器调节频率的方法是改变 进行频率粗调，调节 实现频 率细调。 ·215· 单招零距离·电子电工专业综合 4,高频信号发生器调节频率的方法是改变 进行频率粗调，调节 实现频 率细调。 四、问答题 1.有一低频信号发生器，衰减分贝数为60dB.指示电压表读数为20V,当仪器输出为平衡式输 出和不平衡式输出时，其实际输出电压有效值分别是多少？ 2.如图4一2一4所示为低频信号发生器的组成框图，请把所缺部分的名称填入空框中，并简述 所填部分的作用。 *o电卡输出 阴抗 匹存器 +。功率输出 也半调节 监测 儿压表 图4-2一4 ·216·单招零距离·电子电工专业综合 2a 主振器作用：形成自激振荡器产生低频正弦波信号， 是低频信号发生器的核心部件。 3.模拟式万用表数字式万用表 电压放大器：兼有缓冲和电压放大作用。缓冲是为了 4.电压表所能测量的最小和最大电压范围 隔离后级电路对主振器的影响，电压放大是满足输出信 5.810%甲 号幅度的要求。 6.16.33 输出衰减器：用于改变信号发生器的输出电压或功率。 7.12.73V 功率放大器：用来提高足够的输出功率。 四、问答题 1.用示波器和电压表配合来分析。先用示波器测出某 第三章 电子示波器 三角波的振幅值，再由K:、K。算出其平均值，再由振幅 【变式训练】 值和平均值算出在均值电压表、峰值电压表测量下的数 1.高低 值，最后将电压表测量三角波的值与前对照即可判定检 2.双踪断续 波分式。 3.×4.C 2.用峰值电压表测量： 5.(1)A为探头 B为增辉电路(2)垂直线段水 a=a=ao= Up_30 =21.21(V) 平方向两个亮点(3)增辉阴极(4)方波时基 因数 用平均值电压表测量：a-=1.11U.=1.11×19.11=21. 6.(1)触发整形电路扫描发生器水平放大器 21(V) (2)触发整形电路作用：将Y通道触发放大器输出的 aa=1.11U6=1.11×15.06=16.72(V) 信号进行整形，触发时基闸门，实现同步扫描。 ao=1.11U。=1.11×30=33.3(V) 扫描发生器作用：产生线性良好频率稳定的锯齿波电 用有效值电压表测量：a=U-=21.21(V) 压。 a6=Ua=17.32V,a。=U。=30(V) 水平放大器作用：放大扫描电压，使电子束在水平方向 3.(1)AC/DC转换器，IV转换器，2V转换器，AD 获得足够的偏转：同时还兼设扩展扫描、水平移位、寻迹 转换器(2)产生CP脉冲，并送出整机协调工作和各种 等功能。 控制信号(3)正，硅 (3)是触发源选择开关，通过拨波动开关S,选择不同 第二章 信号发生器 的触发源。 【实战演练】 【变式训练】 一、选择题 1.D2.A3.A4.D 1.D2.C3.B4.D5.C6.B7.B8.A 【实战演练】 9.B10.C 一、选择题 二、判断题 1.D2.A3.C4.B5.B6.C7.C8.D 1./2.×3./ 4./5./6.×7. 9.B10.A 8./9./ 10./11.×12./13./ 二、判断题 三、填空题 1.×2.×3.×4./5.×6.×7.× 1.右2.一条水平亮线 8.× 3.交替4.校准5.锯齿波方波 三、填空题 6.DC7.他激8.15 1.频率特性 输出特性调制特性 四、分析计算题 2.1Hz~1 MHz RC文氏电桥100kHz300MHz 1.(1)电子开关(2)延迟线(3)触发(4)扫描 LC 延迟线作用：补偿X通道中固有的时间延迟，是被测 3.电阻 电容 信号和扫描信号同时到达偏转板 4.电感 电容 扫描电路作用：在触发脉冲启动下，产生周期性线性 四、问答题 变化的锯齿波扫描电压信号 1.平衡式输出是为40mV不平衡式输出是为20mV 2.(1)触发形成器时基闸门电压比较器 2.A:主振级B:电压放大器C:输出衰减器 (2)产生并输出锯齿波扫描电压至X放大器，同时也 D:功率放大器 将此电压送至电压比较器。 ·257.