电子测量第六章.ppt

1、第六章 测量用信号源,一、概述 二、频率合成式信号发生器,1、信号源的分类,正弦信号发生器,数字信号发生器,函数发生器,一、概述,正弦信号源特点：,1、正弦测试信号的波形不受线性电路或系统的影响。,2、在线性电路中，正弦激励的响应是同一频率的正弦波。,3、若已知线性系统对一切频率的响应，则可确定对任意 输入信号的响应。,例如：HP3325A 合成器/函数发生器,3、对信号源的要求工作特性,频率特性,输出特性,频率范围,用V或dB表示,频率准确度,频率稳定度,4、本章重点是锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用。,返回,2、正弦信号源分类：,二、频率合成式信号发生器,频率合成技术,1、定义：,利

2、用一个或数个晶振，通过加减乘除四则运算， 最终得到频率准确度稳定在晶振量级上的一系列新 频率。,2、优点：,特点：频率可调，准确度低。,普通信号源：,高准确度的信号源：,频率 f=C,特点：准确度高，频率不可调。,频率合成式信号发生器：,取长补短。,优点:工作可靠,频率 转换速度快;,缺点:需要大量设备, 体积大,价格昂贵。,3、频率合成方法：,直接法,间接法,直接数字频率合成法(DDFS),微机可控直接数字频率合成,优点：,频率切换速度快、频率分辨力高； 输出频率可以很高；,输出波形纯度高；,可以从数学表达式直接合成波形等。,相位 累加器,正弦表 ROM,D/A,低通 滤波器,频 率 码,时

3、钟,返回,直接法介绍：,直接法是将振荡器基准频率通过谐波发生器产生 一系列谐波，将这些谐波接在开关上，通过开关的通 断来选出所需频率的各位数字，然后通过合成得到所 需的频率。,例如，我们想要得到频率为4.735MHz，我们使用的 基准频率为1MHz，通过谐波发生器产生十个谐波， 将它们接在一系列纵横制开关上，请看下图。,4.735MHz,1MHz,3.5MHz,3.5MHz,0.35MHz,7.35MHz,0.735MHz,返回,间接法：应用锁相技术,锁相环是指由相位 比较器、环路滤波器和 压控振荡器组成的闭合 环路。,如图所示，fi为基准 频率，fi=fr，fo为输 出信号频率。,环路锁定时

4、，fo=fr。,回顾有关锁相环基本概念：,（1）f=0，=C，返回信息：相位。,（2）锁相环路两个参数：同步带宽、捕捉带宽 p。,定义,同步带宽：在环路保持锁定的条件下，输入频率所允许 的最大变化范围。,捕捉带宽：环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许 的固有频差。,（3）环路滤波器的作用,（一）、混频式锁相环,对输入频率进行加减运算的锁相环。,如图,石英振荡器输出频率,输出频率,VCO,PD,石英振荡器,内插振荡器,fi2调谐,fi1,fo,(-),M,fo=fi1+fi2,输出,fo-fi1,vi,vd,v2,fi2,(一)混频式锁相环,（二）倍频式锁相环,对输入频率进行乘法运算的锁相环，

5、称为倍频式锁相环。,常用的倍频环有两种：,脉冲控制环：加在相位比较器的输入信号是重复信号为 基准频率的窄脉冲，压控振荡器输出锁定在窄脉冲的高次 谐波上。,数字环：在基本锁相环反馈回路中加入数字分频器。,VCO,PD,石英 振荡器,fi,fo,fo=Nfi,输出,vi,脉冲 形成电路,PD,VCO, N,fi,fo/N,fo=Nfi,脉冲控制环,数字倍频环,(二)倍频式锁相环, N,PD,VCO, N,fi,Fo*N,fo=fi/N,PD,VCO,fi,Fo*N,fo=fi/N,(三)分频式锁相环,脉冲控制环,数字分频环, N,VCO,VCO,PD,PD,fi2=100_110kHz,锁定指示,

6、1,2,fo,f1,A,fi1=10kHz,B,C,D,VCO,VCO,PD,PD,fi2=100_110kHz,锁定指示,Nfi1,Nfi1,S,1,2,1,2,p1,fo=Nfi1+fi2,f1,(1),(2),(3),(4),(6),(5),(7),(8),(9),(10),fi1=10kHz,VCO,VCO,PD,PD,(四)多环合成单元,fi2=100_110kHz,锁定指示,Nfi1,Nfi1,S,1,2,1,2,p1,fo=Nfi1+fi2,f1,(1),(2),(3),(4),(6),(5),(7),(8),(9),(10),fi1=10kHz,例：,为从上图双环合成单元获得输

7、出频率在3400kHz5100kHz 连续可调，请问 和 N 应如何选择？,解：,取基准频率,则倍频环输出为 33005000kHz,连续可调,使 具有10kHz的覆盖，插入到倍频环输出相邻两个 锁定点间,引进锁定指示的原因：,重叠部分,如同步带宽太大，会出现假锁。,为防止假锁，引入锁定电路,fH1/3fr,(五)频率合成方案,1 、300-1700kHz的电平振荡器,2、 十进频率合成器,VCO,PD,10,双环合成单元,10,fi1= 10kHz,fi3=100kHz,F1,f1=3400-5100kHz,f2= 3400kHz,主混频器,fo=0-1700kHz,频率合成方案:300Hz

8、-1700kHz的电平振荡器,1650,1700,0,0.5,1.0,f1(kHz),f2(kHz),例题：使用上图电平振荡器，使输出频率为 fo=1235.5kHz,其刻度盘相应的读数应为什么?,第一步:调f1度盘至1230kHz附近,锁定指 示灯亮;,第二步:调f2度盘至5.5kHz;,则 fo=f1+f2=1230+5.5=1235.5kHz,返回,课中小结,十进频率合成器是指在频率合成器中采用十进合成单元， 输出频率采用十进度盘来选择。,优点：,1、它可提供更高的输出频率准确度。,2、提供频带极宽的离散频率,3、长期稳定度与基准频率相同，频率步增很小。,4、可手动或程序控制,具体结构自学。,补充题：在课本图6-15中，若要 fo 分别为1545kHz、 1540kHz，问N、fi2分别为多少？请绘出输出频率 读数装置中f1、f2的刻度值。,本章内容及要求,1、主要讨论正弦信号源；,2、掌握频率合成式信号发生