3.1、3.2正弦信號源(一)

教案首頁授課形式講授授課時數(shù)2學(xué)時授課日期備案日期2010.8.31授課章節(jié)名稱第三章信號源概述正弦信號源（一）教學(xué)目的和要求知識目標(biāo).掌握信號源的定義、種類。.掌握正弦信號發(fā)生器的主要技術(shù)特性：頻率特性、輸出特性和調(diào)制特性。.掌握低頻信號發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)、基本組成原理。能力目標(biāo).通過觀察和講解，掌握低頻信號發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)、基本組成原理。.通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)會度。教學(xué)重點正弦信號發(fā)生器的主要技術(shù)特性。教學(xué)難點低頻信號發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)、基本組成原理。教學(xué)方法引導(dǎo)法、分析法使用教具課外作業(yè)習(xí)題3.13.2課后體會教學(xué)過程及教學(xué)內(nèi)容A、新課新授課B、引入信號源又稱信號發(fā)生器，是為電子測量提供符合一定技術(shù)要求的電信號的設(shè)備，是電子測量中最基本、使用最廣泛的電子儀器之一。本章重點討論幾種常用信號發(fā)生器的組成、原理及應(yīng)用。C新課3.1概述信號源種類：(1)按性能指標(biāo)分類普通信號發(fā)生器：用于對輸出信號的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的場合。標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器：要求輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，屏蔽良好。(2)按輸出波形分類正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器。非正弦發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。3.2正弦信號源正弦信號發(fā)生器的主要技術(shù)特性.頻率特性(1)有效頻率范圍定義：各項指標(biāo)都能得到保證的輸出信號的頻率范圍。在有效頻率范圍內(nèi)，頻率調(diào)節(jié)可以是連續(xù)的，也可以是離散的。當(dāng)頻率范圍很寬時，常劃分為若干頻段。(2)頻率準(zhǔn)確度定義：輸出頻率的實際值與顯示器或頻率刻度盤的示值之間的相對誤差。要求：用刻度盤讀數(shù)的信號發(fā)生器，其頻率準(zhǔn)確度在土(1%?10%)的范圍內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器優(yōu)于土1%；合成信號發(fā)生器優(yōu)于土10-60(3)頻率穩(wěn)定度定義：在一定時間內(nèi)維持其輸出信號頻率不變得能力。表示：用一■定的時間內(nèi)的相對頻率偏移。要求：比頻率準(zhǔn)確度高1?2個數(shù)量級。.輸出特性(1)輸出電平定義：輸出信號幅度的有效值范圍(有很寬的調(diào)節(jié)范圍)。表示：可用絕對電平(V,mV,W)或相對電平(dB)。(2)輸出電平的準(zhǔn)確度輸出電平的實際值與顯示器的顯示值之間的相對誤差，一般在土(3%~10%)范圍內(nèi)。(3)輸出阻抗輸出阻抗視信號發(fā)生器的類型不同而異。低頻信號發(fā)生器：電壓輸出端的輸出阻抗一般為600Q(或1kQ),功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計而定，通常有50C、75C、150C、600Q和5kC等檔。高頻信號發(fā)生器：一般僅有50夏或75C檔。.調(diào)制特性(1)調(diào)制信號調(diào)制信號可以由內(nèi)調(diào)制振蕩器產(chǎn)生，也可以由外部輸入。調(diào)制信號的頻率可以是固定的，也可以是連續(xù)調(diào)節(jié)的。(2)調(diào)制系數(shù)的有效范圍定義：各項指標(biāo)都能得到保證的調(diào)制系數(shù)的范圍。調(diào)幅時：調(diào)制系數(shù)一般為(0~80%);調(diào)頻時：頻偏不小于75kHz。3.2.2低頻信號發(fā)生器定義：用來產(chǎn)生1Hz~1MHz的低頻正弦信號。用途：模擬電子線路與系統(tǒng)的設(shè)計、測試和維修；高頻信號發(fā)生器的外調(diào)信號源。.低頻信號發(fā)生器的主要指標(biāo)教學(xué)過程及教學(xué)內(nèi)容附t己頻率范圍：1Hz~1MHz連續(xù)可調(diào)；頻率穩(wěn)定度：(0.1%~2%);輸出電壓：0~10V連續(xù)可調(diào)；輸出功率：(0.5~5)W連續(xù)可調(diào)；非線性失真：(0.1%~1%)；輸出阻抗一般有50建、75建、150建、600。和5kC等檔。.低頻信號發(fā)生器的基本組成原理組成框圖如下圖所示。(1)主振器(主要部件)作用：產(chǎn)生低頻的正弦波信號，并實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)功能。組成：文氏電橋振蕩器，如下圖是文氏電橋振蕩器的原理電路。圖中RPR2、C2組成正反饋網(wǎng)絡(luò)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R和電阻Rf組成負(fù)反饋支路，二者共同組成構(gòu)成文氏電橋。文氏電橋和放大器組成的反饋環(huán)路稱為文氏電橋振蕩。一般取R1=R2=R,C1=C2=Co當(dāng)滿足振幅平衡條件和相位平衡條件時，振蕩器的輸出頻率為2ttRC熱敏電阻R具有穩(wěn)幅作用。電路中頻率粗調(diào)(頻段轉(zhuǎn)換)和細(xì)調(diào)分別通過改變雙連電位器和雙連電容器實現(xiàn)。(2)電壓放大器和功率放大器電壓放大器作用：放大主振級產(chǎn)生的振蕩信號，滿足信號發(fā)生器對輸出信號幅度的要求，并將振蕩器與功率輸出器隔離，防止因輸出負(fù)載變化而影響振蕩頻率的穩(wěn)定。功率放大器作用：提供足夠的輸出功率。要求放大器的頻率特性好，非線性失真小。(3)衰減器和匹配器衰減器的作用：調(diào)節(jié)輸出電壓使之達(dá)到所需要的值。采用連續(xù)衰減器和步級衰減器配合進(jìn)行衰減。下圖所示電路就是一個步級衰減器電路，其衰減倍數(shù)為1(0dB)、10(20dB)、100(40dB)、1000(60dB)和10000(80dB)五種。匹配器(變壓器)作用：使輸出端連接不同的負(fù)載時都得到最大的輸出功率。注意：在低頻段(匹配器(變壓器)作用：使輸出端連接不同的負(fù)載時都得到最大的輸出功率。注意：在低頻段(20Hz?2kHz)和高頻段(2?20kHz)采用不同的匹配變壓器。(4)檢測電壓表作用：監(jiān)測振蕩器輸出電壓的大小，監(jiān)測輸出功率。XD1型低頻信號發(fā)生器XD1型低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生從1Hz-1MHz非線性失真很小的正弦波信號，有電壓輸出和功率輸出兩檔。(1)主要技術(shù)性能(2)使用方法XD1型低頻信號發(fā)生器面板裝置如圖。結(jié)合實物講解教學(xué)過程及教學(xué)內(nèi)容附t己頻率選擇根據(jù)所需頻段按下“頻率范圍”按鍵，然后再用按鍵開關(guān)上面的“頻率調(diào)節(jié)”1,2,3旋鈕按照十進(jìn)制進(jìn)行細(xì)調(diào)。電壓輸出用電纜直接從“電壓輸出”插口引出。通過調(diào)節(jié)輸出衰減開關(guān)和輸出細(xì)調(diào)旋鈕，可以得到非線性失真?。ǎ?.1%）、信噪比較高的小電壓輸出（＜200RV）。最大輸出電壓5V。將板右側(cè)“內(nèi)負(fù)載”鍵按下，接通內(nèi)負(fù)載。功率輸出將功率開關(guān)按下，用電纜直接從功率輸出插口引出。為了獲得大功率輸出，應(yīng)考慮阻抗匹配。當(dāng)負(fù)載為高阻抗，且輸出頻率接近10Hz或幾百千赫時，應(yīng)將面板右側(cè)“內(nèi)負(fù)載”鍵按下，接通內(nèi)負(fù)載。過載保護(hù)剛開機時，過載保護(hù)指示燈亮，約5~6s后熄滅，表示進(jìn)入工作狀態(tài)。若負(fù)載阻抗小，過載指示燈會再次閃亮，此時應(yīng)加大負(fù)載阻抗值（即減輕負(fù)載），使燈熄滅。交流電壓表該電壓表可進(jìn)行“內(nèi)測”與“外測”。撥向“外測”時，它作為一般交流電壓表測量外部電壓；當(dāng)撥向“內(nèi)測”時，它作為信號發(fā)生器輸出指示。介小結(jié)：1.信號源的定義.信號源種類（1）按性