《信号发生器教学应用》课件.ppt

信号发生器教学应用电子工程的基础工具测量与实验的关键设备

课程概述课程目标掌握信号发生器基本原理和操作技能学习要求电路基础知识，实验操作能力考核方式

第一章：信号发生器基础电子测量基石信号发生器是现代电子测量系统的核心设备功能多样化可产生各种波形满足不同测试需求技术飞速发展从简单振荡器到复杂的数字合成系统

1.1信号发生器定义功能和用途产生具有特定波形、频率和幅度的电信号作为测试信号源提供标准参考信号在电子测量中的重要性电子电路测试的激励源通信系统测试的信号源科研和教学的基础工具

1.2信号发生器分类按信号类型分类正弦波信号发生器方波信号发生器脉冲信号发生器任意波形信号发生器按频率范围分类音频信号发生器射频信号发生器微波信号发生器毫米波信号发生器

1.3信号发生器基本组成振荡电路产生基本波形信号调制电路改变信号的特性输出电路调整信号幅度和阻抗匹配

1.4信号发生器主要技术指标频率范围和精度工作频率上下限频率分辨率和稳定度输出幅度和精度最大输出电平幅度调节范围失真度谐波失真相位噪声

第二章：正弦波信号发生器晶体振荡器高稳定度LC振荡器中等频率RC振荡器低频应用

2.1RC正弦波振荡器RC移相网络180°相移放大器提供增益正反馈维持振荡

2.2LC正弦波振荡器Colpitts振荡器电容分压反馈Hartley振荡器电感分压反馈Clapp振荡器改进型Colpitts振荡器

2.3石英晶体振荡器高稳定性原理利用压电效应机械谐振与电气振荡耦合温度补偿技术应用领域高精度频率基准通信同步时钟频率计量设备

2.4正弦波信号发生器实例

第三章：方波和脉冲信号发生器1快速转换高速上升和下降沿50%占空比可调信号高低电平比例1ns上升时间高性能方波指标

3.1多谐振荡器电容充电电容通过电阻充电阈值比较电压达到阈值触发翻转电容放电状态翻转使电容放电循环往复重复充放电产生方波

3.2555定时器方波发生电路内部结构比较器、触发器和放电管道外部RC网络通过外部元件设置频率频率调节改变电阻值调整充放电时间

3.3脉冲信号发生器脉冲宽度调节单稳态电路控制脉冲持续时间上升时间控制输出级带宽决定边沿速度重复频率设置触发振荡器控制脉冲重复率

3.4方波和脉冲信号发生器实例方波发生器脉冲发生器

第四章：任意波形信号发生器数字合成样点存储和数字处理技术波形灵活性可自定义任意波形高精度输出精确重现复杂信号

4.1DDS技术原理相位累加器频率控制字决定累加速率波形查找表将相位值转换为波形幅值数模转换将数字波形转换为模拟信号

4.2DAC输出技术分辨率影响波形精度典型值8-16位转换速率决定最高输出频率数百MHz至数GHz抗混叠滤波去除高频镜像低通滤波器

4.3任意波形设计软件波形编辑工具图形化界面设计波形数学函数输入通过公式定义复杂波形数据传输接口USB/GPIB/LAN连接方式

4.4任意波形信号发生器实例功能演示心电图模拟波形生成雷达脉冲模拟产生特定调制雷达信号通信信号模拟生成数字调制波形

第五章：射频信号发生器高频应用从几MHz到数十GHz通信系统测试核心设备调制能力多种调制方式模拟和数字调制高精度控制频率和相位锁定低相位噪声

5.1射频振荡原理LC振荡电路基于电感和电容谐振压控振荡器电压控制的可调频率源锁相环技术保持频率稳定的闭环控制

5.2调制技术幅度调制改变载波幅度AM调制深度可调频率调制改变载波频率FM偏移量可调相位调制改变载波相位与FM有数学关系

5.3射频功率放大前级放大提供足够的驱动电平功率级设计高效率A/B/C/D类放大输出匹配网络实现阻抗匹配最大功率传输

5.4射频信号发生器实例

第六章：信号发生器的测量应用特性分析测量设备和电路参数系统调试提供基准测试信号性能验证验证系统指标合规性

6.1频率响应测量

6.2滤波器特性测试扫频信号输入从低频到高频连续变化滤波器响应不同频率产生不同衰减参数测量记录截止频率和阻带衰减

6.3放大器性能测试增益测量输出与输入信号比值带宽测试测定-3dB频率点失真度测定谐波失真和交调失真测量

6.4通信系统测试发射机测试输出功率和频谱纯度测量接收机灵敏度测量最小可检测信号电平误码率测试数字通信质量验证

第七章：信号发生器与示波器联用信号产生提供已知特性的测试信号被测设备处理信号的电路系统波形显示观察信号变化并测量参数性能分析比较输入输出确定系统特性4

7.1信号触发同步信号源触发输出提供同步触发脉冲示波器外部触发接收同步信号稳定显示波形固定不漂移

7.2X-Y图形显示

7.3波形叠加技术信号相加观察多信号复合效果信号比较双通道显示对比差异3调制波形观察分析调制深度和质量

7.4信号发生器与示波器联用实例增益测量输入输出电压比较相位测量利用李萨如图形脉冲响应观察系统时域