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15～50MHZ高精度高频信号源开题报告(一)

文献综述

一、引言

在工业自动化系统中,经常要用一些信号作为测量基准信号或输出信号。例如

在许多数据采集和测量系统中需要自身带有一定精度的信号发生器,为系统提供

标准的测试信号。在产品开发过程中,为了能对电子产品进行测试和校正,必须使

用适当精度的信号发生器,所使用信号发生器的输出信号精度应高于被检测系统

精度的一个数量级,至少也就高于被检测系统精度3-4倍。受检测设备的精度越

高,对信号发生器的精度要求也就越高。

随着科学技术的发展,现代电子测量对信号源频率的准确度和稳定度的要求

也越来越高。例如在无线电通信系统中,蜂窝通信频段在912MHZ并以30KHZ步

进。为此,信号源频率稳定度的要求必须优于10-6数量级。作为电子系统必不可

少的信号源,在很大程度上决定了系统的性能,因而常称之为电子系统的“心

脏”。传统的信号源采用振荡器,只能产生少数几种波形,自动化程度较低,且仪

器体积大,灵活性与准确度差。而现在要求信号源能产生波形的种类多,频率高,

而且还要体积少,频率稳定,还要可靠性高,操作灵活,使用方便以及可由计算机

控制。

二、信号发生器的分类

我们衡量或评定一个信号发生器的精度时,主要是对其中最基本和最重要的

部分即正弦信号进行检测。检验正弦信号性能的重要指标是频率准备度和频率稳

定度、信噪比和谐波畸变。根据个人的理解,我认为信号发生器大致可以分为两

类：模拟振荡式和数字式。模拟振荡式信号源又可以分为反馈式和负阻式两类。

对于数字信号发生器来说,按照所用数模转换器所起的作用来区分又可分为数模

转换型和Σ—Δ数字调制型,对于Σ—Δ数字调制型来说,按照一位Σ—Δ码

的生成方式,又可分为ROM型和DSP型。其基本分类情况如图1所示。

三、各类信号发生器的特点

首先要讲到的就是模拟振荡式信号发生器,振荡器是一种可自动地将直流通

电源的能量转换为一定波形的交变振荡能量的装置。振荡器的种类有很多。从振

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荡电路中有源器件的特性和形成振荡的原理来看,可把振荡器分为反馈式振荡器

和负阻式振荡器两类。前者是利用有源器件和选频电路根据正反馈原理所组成的

振荡电路,后者是利用负阻器件的负阻效应来产生振荡的。按照输出信号又可以

分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。一个非常简单的电容反馈三端式模拟振荡

式信号发生器基本原理如图2所示,振荡器输出的正弦波工作频率近似等于并联

回路的谐振频率。

由上图直观可知,模拟振荡式信号发生器是最简单的一种信号发生器。优点是

器件数量少,线路简单,制造成本低,易于调试。缺点是模拟振荡式信号发生器难

以获得很高的输出信号精度和稳定度。一般只用于一些精度不太高的设备中。

数字式中的数模转换型信号发生器基本原理是：首先将连续正弦信号抽样并

量化使之成为数字正弦信号存入ROM或EPROM中,然后通过查表周期地读出这些

数字样值并送往D/A转换器转换,最后经模拟低通滤波平滑后,输出所需要的模

拟正弦信号,其基本工作框图如图3所示：

现在在理论上对数模转换型信号发生器进行精度分析,采用这种数字方式时,

设每周正弦信号的等间隔抽样点数为N,读ROM表的时钟频率为Fg,则所产生的

正弦信号频率f=Fg/N,因为N是确定的值,所以所产生正弦信号的频率准确度与

稳定度完全由读码频率决