信号发生器的原理、分类与用途等基本知识入手详细介绍

信号发生器用于产生振荡信号，信号的特征参数完全可控，可以方便地模拟各种情况下具有不同特征的信号，在产品开发和电路实验中发挥重要作用。信号发生器广泛应用于电子研发、维修、测量、校准等领域，是电子工程师进行信号模拟实验的最佳工具。本讲从信号发生器的原理、分类和使用的基本知识开始，详细介绍信号发生器的使用和测量单元，并从工程师那里收集信号发生器的实际问题，帮助工程师了解信号深度。

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信号发生器产生的信号常用于电路中代替前端电路的实际信号信号发生器 函数发生器 区别，为后端电路提供理想的信号。在电路测试中，我们可以通过对输入输出信号的测量和比较来判断信号处理电路的功能和特性是否满足设计要求。高精度信号发生器也可作为测量校准领域的标准信号源（参考源），根据参考源调整被校准仪器。

现代信号发生器的结构非常复杂，与早期的简单信号发生器有很大的不同，但整体的基本结构和功能单元还是相似的。

信号发生器的基本原理

信号发生器的主要组成部分有频率发生单元、调制单元、缓冲放大单元、衰减输出单元、显示单元和控制单元。

主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大以满足电压输出幅值的要求。

早期的信号发生器全部采用模拟电路，而现代信号发生器越来越多地采用数字电路或单片机控制，内部电路结构发生了很大变化。

信号发生器的特点之一是可以控制仪器输出信号的幅度，信号通过具有特定衰减组合的衰减器达到预定的输出幅度。早期的衰减器是机械的，带有一个刻度来读取衰减或输出幅度。现代中高档信号发生器的衰减单元由单片机控制继电器切换，向电子芯片化过渡，衰减单元的衰减步长不断减小，精度相应提高。

信号发生器的分类和作用

信号发生器按产生的信号类型可分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器、随机信号发生器和专用信号发生器。正弦信号发生器提供最基本的正弦波信号，可作为增益和灵敏度的测量以及仪器校准的参考频率和参考幅度信号。常见的高频信号发生器和标准信号发生器都属于这一类。函数信号发生器可以产生方波、正弦波、三角波、锯齿波、脉冲等各种函数波形信号。函数信号发生器一般工作在低频，频率上限范围从几兆赫到100到20兆赫，并且频率下限非常低，大部分可以低于0.1Hz。函数信号发生器广泛应用于科学实验和产品开发。，生产维修，IC芯片测试都可以看到。脉冲信号发生器和随机信号发生器多用于专业场合。专用信号发生器是产生特定标准信号的专用仪器，如常见的电视信号发生器、立体声信号发生器等。

信号发生器按传统工作频段分类，包括超低频信号发生器、低频信号发生器、高频信号发生器、微波信号发生器。超低频信号发生器一般用于专业特殊用途；低频信号发生器多用于音频领域；高频信号发生器多用于通信和测量领域；微波信号发生器多用于雷达领域。

信号发生器按频率产生机制分为LC振荡器信号发生器、压控振荡器信号发生器、频率合成信号发生器；信号发生器可分为简单信号发生器、标准信号发生器、电源信号发生器；高端信号源包括矢量信号源和基带信号源，主要应用于航空、国防等前沿领域，价格也非常昂贵。

信号源主要技术指标

信号源的主要技术指标 传统函数发生器的主要指标和新开发的任意波形发生器的主要指标有些不同，这里分别介绍。

(一)普通函数发生器的主要指标：

带宽（输出频率范围）：仪器的带宽是指模拟带宽，与采样率等无关。信号源的带宽是指信号输出频率的范围，一般也就是说，信号源输出的正弦波和方波的频率范围不一致。

频率（定时）分辨率：频率分辨率，最小可调频率分辨率，是创建波形时可以使用的最小时间增量。

频率精度：信号源显示的频率值与真实值的偏差通常用相对误差来表示。低档信号源的频率精度只有1%，而内部高稳晶振的频率精度可以达到108~1010.

频率稳定性：频率稳定性是指在外部环境不变的情况下，在规定时间内信号发生器输出频率相对于设定读数的偏差。频率稳定度一般分为长期频率稳定度（long-term stability）和短期频率稳定度（short-term stability）。其中，短期频率稳定性是指预热后15分钟内信号频率的最大变化；长期频率稳定性是指信号源经过预热时间后任意三个小时内信号频率的最大变化。种类。

输出阻抗：信号源的输出阻抗是指从输出端看信号源的等效阻抗。例如，低频信号发生器的输出阻抗通常为600Ω，高频信号发生器通常只有50Ω，电视信号发生器通常为75Ω。

输出电平范围：输出幅度一般用电压或分贝表示，是指输出信号幅度的有效范围。另外信号发生器 函数发生器 区别，信号发生器的输出幅度读数是在输出阻抗匹配的条件下定义的，所以必须注意输出阻抗匹配的问题。

(二)任意波发生器主要指标：

采样（或采样）率：采样率，通常以每秒兆采样或千兆采样表示，表示仪器可以运行的最大时钟或采样率。采样率影响主输出信号的频率和保真度。奈奎斯特采样定理指出，采样频率或时钟频率必须至少是生成信号中最高频谱分量的两倍，以保证准确再现。

存储深度（记录长度）：存储深度是指用于记录波形的数据点数，它决定了波形数据的最大采样数（相当于时间）。

每个波形样本占用一个内存位置，每个位置等于当前时钟频率下的采样间隔。任意波形发生器的带宽由任意波形发生器的采样率和存储深度决定。垂直（幅度）分辨率 信号源的垂直分辨率是指可以在信号源中编程的最小电压增量，即仪器数模转换器的二进制字宽，以位为单位，它规定了波形的幅度精度。在混合信号源中，垂直分辨率与仪表DAC的二进制字长有关，位数越多，分辨率越高。

信号源的主要功能

强大的信号源，以及信号调制、频率扫描、TTL同步输出、参考时钟输出、Burst和频率计数器信号调制功能。

信号调制：在调制后的信号中，幅度、相位或频率的变化将低频信息嵌入到高频载波信号中，得到的信号可以传输从语音到数据到视频的任何信号。信号调制可分为模拟调制和数字调制，其中模拟调制，如幅度调制（AM）和频率调制（FM），是广播通信中最常用的，而数字调制是基于两种状态，允许信号来表示二进制数据。