第三章

信号源

3.1正弦信号发生器的主要性能指标 3.2 低频信号发生器 3.2.1 低频信号发生器的基本组成 3.2.2 通用 RC 振荡器

3.3 高频信号发生器3.3.1 高频信号 发生器的基本组成和分类

3.3.2 高频信号 发生器的基本工作原理

第三章

信号源

3.4 函数发生器 3.4.1 由方波产生三角波、正弦波的电路 3.4.2 由正弦波产生方波、三角波的电路

3.4.3 由三角波产生方波、正弦波的电路

3.5 信号发生器的选择和使用

3.5.1 信号 发生器选择的一般原则

3.5.2 信号 发生器的正确使用

第三章

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正弦信号发生器的三大指标：频率特性、输出特性和调制特性。1. 频率特性（ 1 ）频率范围 （ 2 ）频率准确度（ 3 ）频率稳定度2. 输出特性 （ 1 ）输出信号的幅度（ 2 ）输出电平范围（ 3 ）输出电平的频响（ 4 ）输出电平准确度（ 5 ）输出阻抗（ 6 ）输出信号的频谱纯度3. 调制特性高频信号发生器在输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以

上的已被调制的信号（如调幅信号、调频信号或调相和脉冲调制等） 。

3.1 正弦信号发生器的主要性能指标

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    图 3.1 QF1022 型低频信号发生器原理方框图（ 1 ）主振级 主振级用来产生低频正弦信号，决定输出频率，

振荡频率范围为信号发生器的有效频率范围。如 RC 振荡器。（ 2 ）变换级 它将振荡器的输出信号进行放大或变换，给出所

要求的波形。如波形变换电路。（ 3 ）输出级 为被测设备提供所要求的输出信号电压或信号功

率，包括调整信号输出电平和输出阻抗的装置。（ 4 ）输出指示电路 提供观察输出信号的装置。如频率计。（ 5 ）电源 为测试信号源的各部分电路提供所需的各种供电电

压，保证它们正常工作。

3.2 低频信号发生器3.2.1 低频信号发生器的基本组成

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2. 幅度自稳定电路① 负温度系数热敏电阻时滞现象电流 I↑→ 热敏电阻 Rt阻值↓ ② 幅度自稳定原理

)2/(10 RCf

3.2.2 通用 RC 振荡器 1. 文氏桥振荡器工作原理

图 3.2 文氏桥振荡器

振荡频率

某些因素→放大器的增益↑→输出电压↑→ Rt 、 Rf 上的电压↑→、 Rt 上的电流↑→ Rt↓→Rf 上的电压↑（即负反馈量加大）→闭环增益↓→输出电压↓→输出电压趋向于保持振幅稳定条件所需的数值。

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3.3.1 高频信号发生器的基本组成和分类

3.3 高频信号发生器

1. 调谐信号发生器 调谐信号发生器的振荡器通常为 LC 振荡器。振荡频率

：

3.3.2 高频信号发生器的基本工作原理

主要包括：主振级、调制级、输出级

及监测电路。 按产生主振信号的方法不

同，将高频信号发生器分为调谐信号发生器、锁相信号发生器及合成信号发生器三类。

图 3.3

LCf

2

10

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2. 锁相信号发生器锁相环路由压控振荡器 ( 简称 VCO, 其振荡频率可由偏置电

压改变 ) 、鉴相器 ( 简称 PD ，其输出端直流电压随其两个输入信号的相位差改变 ) 、低通滤波器（简称 LPF，滤除高频成分）及晶体振荡器等部分构成。

图 3.4 锁相环基本方框图

例如国产 QF1055 ／ QF1055A 型标准信号发生器。3. 合成信号发生器频率合成技术大致可分为三个阶段：第一个阶段是直接频率

合成技术，第二个阶段是间接合成技术（又称为锁相合成技术），第三个阶段是数字频率合成（缩写为 DDFS ）。

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下面主要以十进频率合成信号发生器的频率合成过程介绍间接合成法。

图 3.5 十进频率合成信号发生器原理方框图

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（ 1 ） 辅 助 基 准 频 率 发 生 器 产 生100kHz ， 2MHz ， 10MHz 及 15MHz 四个辅助基准信号

（ 2 ） 1Hz ～ 100kHz 频率综合数字单元 本单元共六级。图 3.6 是其中一级的原理方框图。每级电路完全相同。

如 第 1 级 可 产 生 2.000MHz ， 2.001MHz ，…， 2.099MHz 共 100 个，频率间隔为 1kHz 的信号。

 

图 3.6 1Hz ～ 100 kHz 频率综合数字单元的一个单元（共 6 个相同的单元）

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经过六级相同的合成单元，每经过一级合成单元，产生频率的个数增为原来的 10 倍，频率间隔减为原来的1/10 ，最后获得的信号频率为 2.000 000 0 ～ 2.099 999 9MHz 信号，频率间隔为 0.1Hz 。

（ 3 ） 1MHz 频率综合数字单元 得到的信号为 20.000 000 0 ～ 20.999 999 9MHz ，频率间隔为 0.1Hz 。

（ 4 ） 10 倍频锁相环（ 10 倍频器）输出频率为 200.000 000 ～ 209.999 999MHz ，频率间隔为 1Hz 。

（ 5 ） 10MHz 单元和调制－混频级 产生160 、 170 、 180 、 190 、 200MHz五个 10MHz步进变化的点频信号。 该信号 再与 10 倍频器送来的 200～ 210MHz （频率间隔为 1Hz ）信号 混频后，取出差频，得到了 20Hz ～ 50MHz 的输出信号。

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3.4 函数发生器

图 3.7 XD-8 型超低频信号发生器原理框图

（ a ） 正弦波的折线近似 （ b ） 二极管整形网络 图 3.8 由三角波整形成正弦波

3.4.1 由方波产生三角波、正弦波的电路

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  图 3.9 XD-11精密信号发生器  

3.4.3 由三角波产生方波、正弦波的电路 

3.4.2 由正弦波产生方波、三角波的电路

图 3.10 NF-1651A函数发生器框图 图 3.11函数发生器波形图

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3.5 　信号发生器的选择和使用

 （ 1 ）根据被测信号频率选择（如表 3-1 所示）。（ 2 ）根据测试功能选择（ 3 ）根据被测信号波形选择如图 3.12 是几种典型波形。 （ 4 ）根据测量准确度要求选择

表 3－ 13.5.1 信号发生器选择的一般原则

名 称 频 率 范 围

超低频信号发生器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超高频信号发生器

1kHz 以下1Hz ～ 1MHz20Hz ～ 10 MHz 30 kHz ～ 30 MHz30kHz ～ 300 MHz300 MHz 以上

图 3-12 几种典型的信号波形

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1. 信号发生器使用 前的注意事项（ 1 ）使用前应详细阅读技术说明书或仪器使用说明，在了解仪器的基本性能、使用方法基础上才可开机使用。

（ 2 ）接通电源前 ,检查测量装置的接线是否正确。仪器的量程、频段、衰减、输出等旋钮是否有松脱、错位现象。

（ 3 ）仪器预热。（ 4 ）对于表针指示的仪器 ,应在接通电源前进行机械调零

。观察指针是否指零或规定值，如有差异，可用螺丝刀轻轻旋转机械调零旋钮，使表针指示为零。在仪器通电并充分预热后，进行电气调零，将仪器的输入端短路，调节仪器使其读数指示零或规定值。

（ 5 ）对于具有内部校准装置的仪器，使用前要正确校准。（ 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。

3.5.2 信号发生器的正确使用

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2. 函数信号发生器的使用（ 1 ） YB1636 函数信号发生器主要技术性能① 电压输出（ VOLTAGE OUT ） a.  频率范围： 0.1Hz ～ 1MHz； b.  输出波形：正弦波、方波、三角波、 斜波、 TTL 方波、

直流电平、调频波； c.  输出信号类型：单频、调频 ； d.  调频信号：电压范围 0 ～ 10V；频率 0.1Hz ～ 100Hz； e.  输出电压幅度：≥ 20VP-P （开路）；≥ 10VP-P （ 50Ω ）； f.  正弦波失真：≤ 2% ， 10Hz ～ 20KHz； g.  频率响应： 0.1Hz ～ 100KHz ， ±0.4dB ； 100KHz ～

1MHz ， ±1.5dB； h.  直流偏置： -10V ～ 10V （开路）； -5V ～ 5V （ 50Ω ）；

i.  方波上升时间：≤ 150ns； j.  输出阻抗 : 50Ω 。②TTL 输出 a.  输出幅度：≥ +3V； b.  上升时间：≤ 25ns 。③ 额定电压：～ 220V。

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（ 2 ）面板结构①  电源开关② LED显示窗口③  频率调节旋钮 ④ 占空比开关⑤  直流偏置 ⑥  幅度调节旋钮⑦ TTL 输出口⑧  电压输出端口 )⑨ 衰减开关⑩  波形选择开关 ⑪   频率范围选择开关⑫ 极性开关 图 3.13 YB1636函数发生器的面板图

（ 3 ）使用前的准备工作（ 4 ）正弦波、方波、三角波的产生（ 5 ）斜波的产生（ 6 ） TTL 输出（ 7 ）调频信号输出

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3. AS1053 高频信号发生器的使用（ 1 ）主要技术性能① 信号发生器输出频率 0.1MHz ～ 150MHz ，分三个频段

： Ⅰ: 0.1MHz ～ 1MHz ；Ⅱ : 1MHz ～ 10MHz ；Ⅲ : 10MHz

～ 150MHz；②音频内调制信号a.  调 幅内调 制 信号频 率 : 1000Hz ；调 制深度 ：约

30%(50Ω终端负载 ); 工作频段： 1 、 2 、 3；b.  调频内调制 信号频率： 400Hz 、 1000Hz；调频频偏：

22.5KHz

（ 400Hz ） 、 75KHz （ 1000Hz ）；工 作 频 段 ： 2 、 3；

c. 立体声调制 信号频率： L （左） 400 Hz 、 R （右） 1000Hz；调频频偏：约 75KHz；工作频段： 3；

d. 外调制输入幅度： 0 ～ 3Vrms；e. 外调制深度： 0 ～ 90% 。③射频信号 a.  输出幅度 ≥ 316 mVrms （ 50Ω ）； b.  频率指示准

确度 1×10-4±1 个字；

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④工作频率、信号方 式存储：十个。（ 2 ）面板结构

① 调幅 AM 控制键② 调频 FM 控制键③ 立体声 STERO 控制键④ 调频频偏 22.5 KHz 和75 KHz 选择键⑤ 外伴音调制工作按键（EXTERN ）⑥ 外调制调制度调节旋钮（ MOD AMPL ）⑦ 电源开关（ POWER ）

⑧ 射频频率和信号工作方 式存储按键（ STO ）⑨ 存储或调取单元编号显示数码管： 0~9⑩ 存储的频率和工作方式调取按键（ REC ）⑪ 射频频率数码指示： 5 位；⑫ 频率调谐电位器：按下 STO 和 REC键后兼作存储单元的调节；⑬ 频率快速调谐选择按键⑭ 工作频段选择按键 ⑮ 射频输出幅度调节电位器⑯ 射频信号输出端

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① 外调制输入 CH R ② 外调制输入 CH L ③ 内音频输出 ④ 电源插座（附保险丝）

（ 3 ）操作说明 a. 信号频率和工作方式的存储 b.存储内容的调取 c. 改变信号调制度方法 d. 工作频段范围的设置

频率覆盖范围设置存储表 端点频段

低 端 频 率

高 段 频 率

1 0 1

2 2 3

3 4 5

图 3.16 AS1053 信号发生器的 后面板示意图

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