信号源概念

一、定义

信号发生器又称信号源，它是在电子测量中提供符合一定电技术要求的电信号的设备，它能提供不同波形、频率、幅度大小的电信号，主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等，为测试提供不同的信号源。它与电子线路中的电流源、电压源的区别在于它是提供的是电信号，而后者只是提供的是电能。

二、分类

1. 按输出波形分类，信号发生器可分为以下四种类型：

① 正弦波信号发生器：可产生正弦波或受调制的正弦波。

② 脉冲信号发生器：可产生脉宽可调的重复脉冲波。

③ 函数信号发生器：可产生幅度与时间成一定函数关系的信号，如正弦波、三角波、方波、锯齿波、钟形波脉冲等。

④ 噪声信号发生器：可产生各种模拟干扰的电信号。

2. 按输出频率可分类，信号发生器可为以下六种类型：

① 超低频信号发生器：频率范围为0.0001～1KHz。

② 低频信号发生器：频率范围为1Hz～1MHz。

③ 视频信号发生器：频率范围为20Hz～10MHz。

④ 高频信号发生器：频率范围为200KHz～30MHz。

⑤ 甚高频信号发生器：频率范围为30～300Hz。

⑥ 超高频信号发生器：频率范围为300MHz以上。

三、指标特性

1. 频率特性

① 频率范围。指仪器 各项指标都能得到保证时的输出频率范围，更确切地说，应称为“有效频率范围”。

② 频率准确度。指信号发生器字显示数值f0与实际输出信号频率f间的偏差。

③ 频率稳定度。指在其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。频率稳定度（实际上是频率不稳定度）指标要求与频率准确度有关，一般振荡器的频率稳定度应比所要求的准确度高1～2个数量级。

2. 输出特性

① 输出信号的幅度。输出信号的幅度常采用两种表示方式：其一，直接用正弦波有效值（单位用V，mV或μV）表示；其二，用绝对电平（单位用dBm或dB）表示。

② 输出电平范围。表征信号源能提供的最小和最大输出电平的可调范围。

③ 输出电平的频响。指在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化，也就是输出电平的平坦度。

④ 输出电平准确度。主要由电压表刻度误差、衰减器衰减误差、0dB准确度和输出衰减器决定。它会随温度与供电电压波动的影响而变化。常用“工作误差”来评价仪器的准确度。

⑤ 输出阻抗。信号源的输出阻抗视类型不同而异。低频信号发生器输出阻抗一般有75Ω，150Ω，600Ω几种。高频信号发生器一般为50Ω或75Ω不平衡输出。

⑥ 输出信号的频谱纯度。反映输出信号波形接近正弦波的程度，常用非线性失真度（谐波失真度）表示。一般信号源的非线性失真度应小于1%。

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，多数情况下是调幅信号和调频信号，有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制。当调制信号由外部加入信号发生器进行调制时，称为外调制。

四、关于函数信号发生器

一般所说简单函信号源，主要是指正弦信号发生器，实际上一般使用的信号源都是函数信号发生器，它具有调频、调幅等调制功能和压控频度特性，可产生正弦波、方波、三角波等函数波形，广泛用于通信生产测试、仪器维修等工作中。

一个简单的函信号数发生器电路主要有比较器、积分器、差分放大器三大主要模块电路构成。经比较器产生方波，再经过积分器产生三角波，而后由积分器输出信号反馈给比较器，比较器和积分器组成正反馈闭合电路，使其能够完成自激震荡，分别输出方波和三角波。再经过级间耦合电容接入差分放大器，使其再对三角波进行整形变换，最后输出标准正弦波。由比较器和积分器组成方波/三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

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