1、第六章 測(cè)量用信號(hào)源,一、概述 二、頻率合成式信號(hào)發(fā)生器,1、信號(hào)源的分類,正弦信號(hào)發(fā)生器,數(shù)字信號(hào)發(fā)生器,函數(shù)發(fā)生器,一、概述,正弦信號(hào)源特點(diǎn)：,1、正弦測(cè)試信號(hào)的波形不受線性電路或系統(tǒng)的影響。,2、在線性電路中，正弦激勵(lì)的響應(yīng)是同一頻率的正弦波。,3、若已知線性系統(tǒng)對(duì)一切頻率的響應(yīng)，則可確定對(duì)任意 輸入信號(hào)的響應(yīng)。,例如：HP3325A 合成器/函數(shù)發(fā)生器,3、對(duì)信號(hào)源的要求工作特性,頻率特性,輸出特性,頻率范圍,用V或dB表示,頻率準(zhǔn)確度,頻率穩(wěn)定度,4、本章重點(diǎn)是鎖相和頻率合成技術(shù)在正弦信號(hào)源中的應(yīng)用。,返回,2、正弦信號(hào)源分類：,二、頻率合成式信號(hào)發(fā)生器,頻率合成技術(shù),1、定義：,利

2、用一個(gè)或數(shù)個(gè)晶振，通過(guò)加減乘除四則運(yùn)算， 最終得到頻率準(zhǔn)確度穩(wěn)定在晶振量級(jí)上的一系列新 頻率。,2、優(yōu)點(diǎn)：,特點(diǎn)：頻率可調(diào)，準(zhǔn)確度低。,普通信號(hào)源：,高準(zhǔn)確度的信號(hào)源：,頻率 f=C,特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，頻率不可調(diào)。,頻率合成式信號(hào)發(fā)生器：,取長(zhǎng)補(bǔ)短。,優(yōu)點(diǎn):工作可靠,頻率 轉(zhuǎn)換速度快;,缺點(diǎn):需要大量設(shè)備, 體積大,價(jià)格昂貴。,3、頻率合成方法：,直接法,間接法,直接數(shù)字頻率合成法(DDFS),微機(jī)可控直接數(shù)字頻率合成,優(yōu)點(diǎn)：,頻率切換速度快、頻率分辨力高； 輸出頻率可以很高；,輸出波形純度高；,可以從數(shù)學(xué)表達(dá)式直接合成波形等。,相位 累加器,正弦表 ROM,D/A,低通 濾波器,頻 率 碼,時(shí)

3、鐘,返回,直接法介紹：,直接法是將振蕩器基準(zhǔn)頻率通過(guò)諧波發(fā)生器產(chǎn)生 一系列諧波，將這些諧波接在開(kāi)關(guān)上，通過(guò)開(kāi)關(guān)的通 斷來(lái)選出所需頻率的各位數(shù)字，然后通過(guò)合成得到所 需的頻率。,例如，我們想要得到頻率為4.735MHz，我們使用的 基準(zhǔn)頻率為1MHz，通過(guò)諧波發(fā)生器產(chǎn)生十個(gè)諧波， 將它們接在一系列縱橫制開(kāi)關(guān)上，請(qǐng)看下圖。,4.735MHz,1MHz,3.5MHz,3.5MHz,0.35MHz,7.35MHz,0.735MHz,返回,間接法：應(yīng)用鎖相技術(shù),鎖相環(huán)是指由相位 比較器、環(huán)路濾波器和 壓控振蕩器組成的閉合 環(huán)路。,如圖所示，fi為基準(zhǔn) 頻率，fi=fr，fo為輸 出信號(hào)頻率。,環(huán)路鎖定時(shí)

4、，fo=fr。,回顧有關(guān)鎖相環(huán)基本概念：,（1）f=0，=C，返回信息：相位。,（2）鎖相環(huán)路兩個(gè)參數(shù)：同步帶寬、捕捉帶寬 p。,定義,同步帶寬：在環(huán)路保持鎖定的條件下，輸入頻率所允許 的最大變化范圍。,捕捉帶寬：環(huán)路最終能夠自行進(jìn)入鎖定狀態(tài)的最大允許 的固有頻差。,（3）環(huán)路濾波器的作用,（一）、混頻式鎖相環(huán),對(duì)輸入頻率進(jìn)行加減運(yùn)算的鎖相環(huán)。,如圖,石英振蕩器輸出頻率,輸出頻率,VCO,PD,石英振蕩器,內(nèi)插振蕩器,fi2調(diào)諧,fi1,fo,(-),M,fo=fi1+fi2,輸出,fo-fi1,vi,vd,v2,fi2,(一)混頻式鎖相環(huán),（二）倍頻式鎖相環(huán),對(duì)輸入頻率進(jìn)行乘法運(yùn)算的鎖相環(huán)，

5、稱為倍頻式鎖相環(huán)。,常用的倍頻環(huán)有兩種：,脈沖控制環(huán)：加在相位比較器的輸入信號(hào)是重復(fù)信號(hào)為 基準(zhǔn)頻率的窄脈沖，壓控振蕩器輸出鎖定在窄脈沖的高次 諧波上。,數(shù)字環(huán)：在基本鎖相環(huán)反饋回路中加入數(shù)字分頻器。,VCO,PD,石英 振蕩器,fi,fo,fo=Nfi,輸出,vi,脈沖 形成電路,PD,VCO, N,fi,fo/N,fo=Nfi,脈沖控制環(huán),數(shù)字倍頻環(huán),(二)倍頻式鎖相環(huán), N,PD,VCO, N,fi,Fo*N,fo=fi/N,PD,VCO,fi,Fo*N,fo=fi/N,(三)分頻式鎖相環(huán),脈沖控制環(huán),數(shù)字分頻環(huán), N,VCO,VCO,PD,PD,fi2=100_110kHz,鎖定指示,

6、1,2,fo,f1,A,fi1=10kHz,B,C,D,VCO,VCO,PD,PD,fi2=100_110kHz,鎖定指示,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)多環(huán)合成單元,fi2=100_110kHz,鎖定指示,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：,為從上圖雙環(huán)合成單元獲得輸

7、出頻率在3400kHz5100kHz 連續(xù)可調(diào)，請(qǐng)問(wèn) 和 N 應(yīng)如何選擇？,解：,取基準(zhǔn)頻率,則倍頻環(huán)輸出為 33005000kHz,連續(xù)可調(diào),使 具有10kHz的覆蓋，插入到倍頻環(huán)輸出相鄰兩個(gè) 鎖定點(diǎn)間,引進(jìn)鎖定指示的原因：,重疊部分,如同步帶寬太大，會(huì)出現(xiàn)假鎖。,為防止假鎖，引入鎖定電路,fH1/3fr,(五)頻率合成方案,1 、300-1700kHz的電平振蕩器,2、 十進(jìn)頻率合成器,VCO,PD,10,雙環(huán)合成單元,10,fi1= 10kHz,fi3=100kHz,F1,f1=3400-5100kHz,f2= 3400kHz,主混頻器,fo=0-1700kHz,頻率合成方案:300Hz

8、-1700kHz的電平振蕩器,1650,1700,0,0.5,1.0,f1(kHz),f2(kHz),例題：使用上圖電平振蕩器，使輸出頻率為 fo=1235.5kHz,其刻度盤(pán)相應(yīng)的讀數(shù)應(yīng)為什么?,第一步:調(diào)f1度盤(pán)至1230kHz附近,鎖定指 示燈亮;,第二步:調(diào)f2度盤(pán)至5.5kHz;,則 fo=f1+f2=1230+5.5=1235.5kHz,返回,課中小結(jié),十進(jìn)頻率合成器是指在頻率合成器中采用十進(jìn)合成單元， 輸出頻率采用十進(jìn)度盤(pán)來(lái)選擇。,優(yōu)點(diǎn)：,1、它可提供更高的輸出頻率準(zhǔn)確度。,2、提供頻帶極寬的離散頻率,3、長(zhǎng)期穩(wěn)定度與基準(zhǔn)頻率相同，頻率步增很小。,4、可手動(dòng)或程序控制,具體結(jié)構(gòu)自學(xué)。,補(bǔ)充題：在課本圖6-15中，若要 fo 分別為1545kHz、 1540kHz，問(wèn)N、fi2分別為多少？請(qǐng)繪出輸出頻率 讀數(shù)裝置中f1、f2的刻度值。,本章內(nèi)容及要求,1、主要討論正弦信號(hào)源；,2、掌握頻率合成式信號(hào)發(fā)生