簡介

凡是產(chǎn)生測試信號的儀器,，統(tǒng)稱為信號源,。也稱為信號發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號,。在測試,、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時(shí)，為測定電路的一些電參量,，如測量頻率響應(yīng),、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等,，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號,，以模擬在實(shí)際工作中使用的待測設(shè)備的激勵信號。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時(shí),，需使用振幅,、頻率已知的正弦信號源。當(dāng)測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時(shí),，又需使用前沿時(shí)間,、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù),，如頻率,、波形、輸出電壓或功率等,，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整,，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示,。信號源可以根據(jù)輸出波形的不同,，劃分為正弦波信號發(fā)生器、矩形脈沖信號發(fā)生器,、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機(jī)信號發(fā)生器等四大類,。正弦信號是使用最廣泛的測試信號。這是因?yàn)楫a(chǎn)生正弦信號的方法比較簡單,，而且用正弦信號測量比較方便,。正弦信號源又可以根據(jù)工作頻率范圍的不同劃分為若干種。

結(jié)構(gòu)

1,、內(nèi)部帶有掃頻輸出功能（全頻段掃頻時(shí)間小于5秒）是指低頻信號發(fā)生器具有從低頻開始到高頻（或反之）自動變化的功能即完成100Hz——20KHZ中間所有頻率的低到高或高到低的變化過程,，而這一次過程的時(shí)間為5秒。

2,、帶有外部掃頻控制輸入接口（控制信號為電壓0-5V,，控制電流小于1mA）是指低頻信號發(fā)生器所輸出的頻率可以由外部進(jìn)行控制（有外部控制接口），外部控制頻率變化的電壓是0-5V，控制電流小于1mA,。當(dāng)外部控制電壓在0-5V變化時(shí),，低頻信號發(fā)生器可以輸出可以在100HZ到20KHZ之間變化。

工作原理

信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為20Hz～200kHz的正弦信號（低頻）,。除具有電壓輸出外,，有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛,，可用于測試或檢修各種電子儀器設(shè)備中的低頻放大器的頻率特性,、增益、通頻帶,，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調(diào)制信號源,。另外，在校準(zhǔn)電子電壓表時(shí),，它可提供交流信號電壓,。低頻信號發(fā)生器的原理：系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調(diào)節(jié)電位器,、電壓放大器,、輸出衰減器、功率放大器,、阻抗變換器（輸出變壓器）和指示電壓表,。

主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號，經(jīng)電壓放大器放大,，達(dá)到電壓輸出幅度的要求,，經(jīng)輸出衰減器可直接輸出電壓，用主振輸出調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小,。

右圖的電路是一種不用電源的方波發(fā)生器,，可供電子愛好者和實(shí)驗(yàn)室作簡易信號源用。電路是由六反相器CD4096組成的自適應(yīng)方波發(fā)生器,。當(dāng)輸入端輸入小信號正弦波時(shí),，該信號分兩路傳輸，其一路徑C1,、D1,、D2、C2回路,，完成整流倍壓功能,，給CD4096提供工作電源；另一路徑電容C3耦合,，進(jìn)入CD4096的一個(gè)反相器的輸入端,，完成信號放大功能（反相器在小信號工作時(shí),，可作放大器用）。該放大信號經(jīng)后級的門電路處理,，變換成方波后經(jīng)CD4096的12、8,、10腳輸出,。輸出端的R2為可調(diào)電阻，以保證輸出端信號從0～1.25V可調(diào),。該方波發(fā)生器電路簡單,，制作容易，因此可利用該方波發(fā)生器電路,，作市電供電的50Hz方波發(fā)生器,。制作時(shí)，市電220V的正弦波,，應(yīng)經(jīng)變壓器隔離降壓（1～0.75V）處理后,，輸入到電路的輸入端，以保安全,。

分類介紹

正弦信號發(fā)生器

正弦信號發(fā)生器：正弦信號主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性,、非線性失真、增益及靈敏度等,。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器,、高頻信號發(fā)生器和微波信號發(fā)生器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器（即信號源）,、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器（輸出功率能準(zhǔn)確地衰減到-100分貝毫瓦以下）和功率信號發(fā)生器（輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦以上）,；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器、掃頻式信號發(fā)生器,、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等,。

低頻信號發(fā)生器

包括音頻（200～20000赫）和視頻（1赫～10兆赫）范圍的正弦波發(fā)生器。主振級一般用RC式振蕩器,，也可用差頻振蕩器,。為便于測試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小,。

高頻信號發(fā)生器

頻率為100千赫～30兆赫的高頻,、30～300兆赫的甚高頻信號發(fā)生器。一般采用LC調(diào)諧式振蕩器,，頻率可由調(diào)諧電容器的度盤刻度讀出,。主要用途是測量各種接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。輸出信號可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號調(diào)幅或調(diào)頻,，使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下,。（圖1）的輸出信號電平能準(zhǔn)確讀數(shù),，所加的調(diào)幅度或頻偏也能用電表讀出。此外,，儀器還有防止信號泄漏的良好屏蔽,。

微波信號發(fā)生器

從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器。信號通常由帶分布參數(shù)諧振腔的超高頻三極管和反射速調(diào)管產(chǎn)生,，但有逐漸被微波晶體管,、場效應(yīng)管和耿氏二極管等固體器件取代的趨勢。儀器一般靠機(jī)械調(diào)諧腔體來改變頻率,，每臺可覆蓋一個(gè)倍頻程左右,，由腔體耦合出的信號功率一般可達(dá)10毫瓦以上。簡易信號源只要求能加1000赫方波調(diào)幅,，而標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器則能將輸出基準(zhǔn)電平調(diào)節(jié)到1毫瓦,，再從后隨衰減器讀出信號電平的分貝毫瓦值；還必須有內(nèi)部或外加矩形脈沖調(diào)幅,，以便測試?yán)走_(dá)等接收機(jī),。

掃頻和程控信號發(fā)生器

掃頻信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號,。在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件（如變?nèi)莨芑虼判揪€圈）來實(shí)現(xiàn)掃頻振蕩,；在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻，用改變返波管螺旋線電極的直流電壓來改變振蕩頻率,，后來廣泛采用磁調(diào)諧掃頻,，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率,。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻,、手控、程控和遠(yuǎn)控等工作方式,。

頻率合成式信號發(fā)生器

這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生,，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號,，具有與標(biāo)準(zhǔn)頻率源相同的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度,。輸出信號頻率通常可按十進(jìn)位數(shù)字選擇,，最高能達(dá)11位數(shù)字的極高分辨力,。頻率除用手動選擇外還可程控和遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級式掃頻,，適用于自動測試系統(tǒng),。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法,、乘法,、濾波和放大等電路組成,，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右,。用得較多的間接式頻率合成器是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器（在環(huán)路中同時(shí)能實(shí)現(xiàn)倍頻,、分頻和混頻），使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號,。這種合成器的最高頻率可達(dá)26.5吉赫,。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅,、調(diào)頻和調(diào)相），加上放大,、穩(wěn)幅和衰減等電路,，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器,，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器,。

函數(shù)發(fā)生器

又稱波形發(fā)生器。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（主要是正弦波,、方波,、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號,。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫,。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外,，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域,。圖2為產(chǎn)生上述波形的方法之一，將積分電路與某種帶有回滯特性的閾值開關(guān)電路（如施米特觸發(fā)器）相連成環(huán)路,，積分器能將方波積分成三角波,。施米特電路又能使三角波上升到某一閾值或下降到另一閾值時(shí)發(fā)生躍變而形成方波，頻率除能隨積分器中的RC值的變化而改變外,，還能用外加電壓控制兩個(gè)閾值而改變,。將三角波另行加到由很多不同偏置二極管組成的整形網(wǎng)絡(luò)，形成許多不同斜度的折線段,，便可形成正弦波,。另一種構(gòu)成方式是用頻率合成器產(chǎn)生正弦波，再對它多次放大,、削波而形成方波,，再將方波積分成三角波和正、負(fù)斜率的鋸齒波等,。對這些函數(shù)發(fā)生器的頻率都可電控,、程控,、鎖定和掃頻，儀器除工作于連續(xù)波狀態(tài)外,，還能按鍵控,、門控或觸發(fā)等方式工作。

脈沖信號發(fā)生器

產(chǎn)生寬度,、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器,，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用模擬信號來測試?yán)走_(dá),、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能,。脈沖發(fā)生器主要由主控振蕩器、延時(shí)級,、脈沖形成級,、輸出級和衰減器等組成。主控振蕩器通常為多諧振蕩器之類的電路,，除能自激振蕩外,，主要按觸發(fā)方式工作。通常在外加觸發(fā)信號之后首先輸出一個(gè)前置觸發(fā)脈沖,，以便提前觸發(fā)示波器等觀測儀器,，然后再經(jīng)過一段可調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間才輸出主信號脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié),。有的能輸出成對的主脈沖,，有的能分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖。

隨機(jī)信號發(fā)生器

隨機(jī)信號發(fā)生器分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機(jī)信號發(fā)生器兩類,。

噪聲信號發(fā)生器

完全隨機(jī)性信號是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的白噪聲,。常用的白噪聲發(fā)生器主要有：工作于1000兆赫以下同軸線系統(tǒng)的飽和二極管式白噪聲發(fā)生器；用于微波波導(dǎo)系統(tǒng)的氣體放電管式白噪聲發(fā)生器,；利用晶體二極管反向電流中噪聲的固態(tài)噪聲源（可工作在18吉赫以下整個(gè)頻段內(nèi)）等,。噪聲發(fā)生器輸出的強(qiáng)度必須已知，通常用其輸出噪聲功率超過電阻熱噪聲的分貝數(shù)（稱為超噪比）或用其噪聲溫度來表示,。噪聲信號發(fā)生器主要用途是：①在待測系統(tǒng)中引入一個(gè)隨機(jī)信號,，以模擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；②外加一個(gè)已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù),；③用隨機(jī)信號代替正弦或脈沖信號,，以測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。例如,，用白噪聲作為輸入信號而測出網(wǎng)絡(luò)的輸出信號與輸入信號的互相關(guān)函數(shù),，便可得到這一網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)函數(shù)。

偽隨機(jī)信號發(fā)生器

用白噪聲信號進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測量時(shí),，若平均測量時(shí)間不夠長,，則會出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性誤差,，這可用偽隨機(jī)信號來解決。當(dāng)二進(jìn)制編碼信號的脈沖寬度墹T足夠小,，且一個(gè)碼周期所含墹T數(shù)N很大時(shí),，則在低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機(jī)信號,。只要所取的測量時(shí)間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍,，便不會引入統(tǒng)計(jì)性誤差。二進(jìn)碼信號還能提供相關(guān)測量中所需的時(shí)間延遲,。偽隨機(jī)編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成,，所產(chǎn)生的碼長為N=2-1。

應(yīng)用

信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器,，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形,，如三角波,、鋸齒波,、矩形波（含方波）,、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途,。例如在通信,、廣播、電視系統(tǒng)中,，都需要射頻（高頻）發(fā)射,，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）,、視頻信號或脈沖信號運(yùn)載出去,，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè),、農(nóng)業(yè),、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱,、熔煉,、淬火、超聲診斷,、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器,。

高頻、超高頻和微波信號發(fā)生器已形成標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器系列,，不但實(shí)現(xiàn)了固態(tài)化，而且出現(xiàn)了合成信號發(fā)生器和程控信號發(fā)生器等,；在頻率的范圍,、精度、穩(wěn)定度,、分辨力以及輸出電平的范圍,、精度、頻響,、頻譜純度等性能方面,，都在不斷地提高。帶有微處理器的合成高頻信號發(fā)生器,，其頻率,、輸出、調(diào)制等的控制已全部鍵盤化,，并有6位數(shù)字顯示,。

作用

信號發(fā)生器的作用——信號調(diào)制功能:信號調(diào)制是指被調(diào)制信號中，幅度,、相位或頻率變化把低頻信息嵌入到高頻的載波信號中,，得到的信號可以傳送從語音、到數(shù)據(jù),、到視頻的任何信號,。信號調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種，其中模擬調(diào)制,，如幅度調(diào)制(AM)和頻率調(diào)制(FM)最常用于廣播通信中,，而數(shù)字調(diào)制基于兩種狀態(tài)，允許信號表示二進(jìn)制數(shù)據(jù),。

技術(shù)參數(shù)

1.適用范圍：0.1KV,、6KV、10KV,、22KV,、35KV、66KV,、110KV,、220KV、500KV2.0.1-10KV高低壓兩用交流驗(yàn)電器,。

3.任何電壓等級的近電報(bào)警安全冒,。

4.220KV驗(yàn)電信號發(fā)生器可用于0.3KV以上各種規(guī)格驗(yàn)電器，對驗(yàn)電器無損壞。

使用條件

1.空氣溫度： 45~-25℃,。

2.相對濕度：不大于90%,。

3.外形尺寸：φ48×200mm。

4.工作壽命：不低于15000次,。

5.電源電壓：4.5V(13號氧化銀電池3節(jié),、6F229V)。

6.使用場合：室內(nèi)外無雨天氣,。

使用方法

選用與驗(yàn)電器相同電壓等級的驗(yàn)電信號發(fā)生器,。手持驗(yàn)電器工作部分(驗(yàn)電器頭)將發(fā)生器的電極頭接觸被測驗(yàn)電器的電極頭，按動“工作”開關(guān),，此時(shí)驗(yàn)電器發(fā)出聲光信號表明驗(yàn)電器的性能完好,，如無聲光指示表明驗(yàn)電器有故障，應(yīng)修理或更換后使用,。檢測近電報(bào)警安全帽時(shí)只須將高壓信號發(fā)生器的電極頭靠近報(bào)警器按動“工作”開關(guān)即可,。

注意事項(xiàng)

1.信號發(fā)生器設(shè)有“電源指示”，使用時(shí)指示燈不亮,，應(yīng)更換電池后再使用,。

2.信號發(fā)生器不用時(shí)應(yīng)放在干燥通風(fēng)處，以免受潮,。