第六章测量用信号源
第一节引言
测量用信号源指测量用信号发生器．在电子电路测量中，需要各种信号源．大致可分为三大类：即正弦信号发生器、函数波形）信号发生器和数字信号发生器．
正弦信号源在线性系统测试中具有特殊意义，这是因为正弦测试信号具有它独特的特点：它的波形不受线性电路或系统的影响．众所周知．在正弦信号的激励下，线性电路内的所有电压和电流都是具有同一频率的正弦波，只是彼此之间的幅值和相位可能有所差别．此外，若已知线性系统对一切频率（或一组靠得很近的频率）的外加正弦信号的幅值和相位的响应，那么就能够完全确定该系统在其线性工作范围内对于任意输入信号的响应．也就是说，正弦波测试是线性系统频域分析的重要实验方法。
正因为正弦测试信号的上述特点，正强信号源在线性系统测试中应用十分广泛，例如，电子放大器增益的测量、相位差的测量、非线性失真的测鳗、以及系统频域特性的测量等等．无不需要正蓝信号源．
具有频率稳定度很高的正弦信号源还可以作为标准频率源，它可以作为勺其它各种频率测量进行比对的标准频率．
本章专门讨论正弦信号源．我们将对一般正弦信号发生器作扼要介绍，而重点放在锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用．
第二节正弦信号发生器的分类.组成和工作特性
一、分类与组成
正弦信号发生器的分类与其组成密切相关．传统的分类是：无线电测量用正弦信号发生器一般按频段分，见表6－l。这一类信号发生器一般都是波段式的．有线载波通信系统用正弦信号发生器．其输出频率范围是根据载波复用设备的话路所占用的频带宽度来划分的，见表6－2．这一类信号发生器都是差频式的，通常称“电平振荡器”，例如，18。6 MHZ电平振荡器，其输出频率为10 k H～18。6 MHZ．它是1800成 3 600路载波系统的测试用信号源．
（－）波段式信号发生器组成
波段式信号发生器的组成方框图如图6-l所示．输出频率由主振级确定，低于视频频段的主振器一般采用RC振荡器，而高频段的主振器都采用LC振荡器，由于这两类振荡器的频率覆盖都不大，故都做成波段式的．高频信号发生器除输出等幅波外，还可输出调幅波（AM），而甚高频信号发生器还可输出调频波FM）．
由主振级输出的正弦信号经缓冲级（调制级）输出级，并通过输出电路而输出．输出电路用来进行输出电压（电平）的选择和输出阻抗变换之用（详后）
（二）差频式信号发生器组成
差频式信号发生的组成方框图示于图6－2，主要包括：固定频率振荡器（f2）、可变频率振荡器(f1),混频器以及低通滤波器。
设f1能从f min连续调到f max, 则混频器输出的差额信号频率的变化范围从F min=|f min-f2|变到F max=f max-f2（其中f max＞f2＞f min）．例如，f2＝3．4 MHZ，而f1可从3．3 997MHZ变到5．I1HZ．则可得输出频率为300 HZ—1.7 MHz．
可见，差频式的最大特点是输出频率覆盖范围宽．这样，输出频率的调谐就无需划分成多个频段，就有可能完成整个频率范围的覆盖．从上例来看，输出频率覆盖系数为：K=F max/F min=6×103
而要求可变频率振荡器的频率覆盖为：
K’= f max/f min=1.5
显而易见．利用对变电容器调谐的LC振荡器都能够做到这个覆盖．
二、工作特性
对一个正弦信号源的基本要求对概括为：能够迅速而准确地把信号源的输出信号调到所需的频率上．并提供所需的信号电平（幅度），因此．评价一个正弦信号源可归结为频率和电平两个主要参数．
（一）关于频率——频率特性
正弦信号源的一个重要工作特性就是频率特性，可用下列几项来表征频率特性：
1、频率范围
正弦信号源的频率范围是指各项指标都能得到保证时的输出频率范围，更确切地说，应称“有效频率范围”．
2．频率准确度
频率准确度的定义已在第五章中给出，即可用频率的绝对偏离（绝对误差）Δf=f-fo，或用相对偏离（相对误差）Δf/f来表示，即
α=Δf/fo (6-1)
式中f。一标称频率．
3．频率稳定度
一个正弦信号源的频率准确度是由主振级振荡器的频率稳定度来保证的，所以频率稳定度是一个信号源的重要工作特性（指标）,一般，振荡器的频率稳定度（实际上是频率不稳定度）应比所要求的准确度高1一2个数量级．
一个频率连续可调的正弦信号源，其输出频率准确度还将受到频率读出装置所产生的刻度误差的限制，其中齿轮传动装置的位差是引起刻度误差的主要原因．
经过了一个很长的发展阶段，频率连续可调的正弦信号源的频率准确度，从三十年代只能达到10-2量级开始，直至现在已可达到优于10-5一10-6量级，甚至更高的水平．但是，采用普通谐振法（例如LC振荡器）若要获得这样高的准确度，无论是在电路上或是在工艺上都是困难的．所以，一般由频率可变的LC或RC振荡器作为主振级的信号源，由于其频率稳定度只能做到10-4量级左右，故输出频率准确度的提高将受到限制．
利用频率合成技术，即由一个基准频率（一般用高稳定的石英振荡器产生）通过基本代数运算（加、减、乘、除）产生一系列所需频率，其稳定度可达到基准频率相同的量级．这样，可把信号源的频率稳定度提高2一3个量级．目前，在信号源中广泛采用锁相技术来完成频率合成．
为了保证精确地读出输出频率，必须装备有高质量的精密机械齿轮驱动装置和胶带频率刻度盘．而且，为了获得所需的准确度，每台信号发生器的胶带频率刻度金必须个别地进行定标，这就导致仪器的机构复杂和价格昂贵．
近来，由于大规模集成技术的发展，制造出了体积小、重量轻、耗电小（仅几十毫瓦）的集成电路计数器，这就有可能用频率计数器替代机械驱动的频率刻度，使连续可调信号源的输出频率准确度达到一个新的水平．
（二）关于电平一输出特性
1．输出信号幅度的度量
目前，正弦信号源的输出信号幅度采用两种表示方式：其一。直接用正弦有效值（单位用V、mV或μV）表示；其二，用绝对电平（单位用dBm. dB）表示．对信号源来说，在阻抗匹配的条件下，即当信号源的输出阻抗（内阻）等于外接负载阶抗时，我们定义功率电平为：
Pn =10lg (Px/Po) [dBm] (6-2)
而定义电压电平为
Pv=20lg(Vx/V0) [db] (6-3)
式中Px, Vx一分别为负载吸取的功率和负载两端的电压（正弦有效值）；
P。，V。一基准量．
若基准量P。和V。分别取lmw和0j。77 5 V，则零功率电平0 dB和零电压电平0 d B）的定义与第六章中讨论分贝测量时是一致的．所以，目前大多数信号源，尤其是电平振荡器中都取lmw或0。7 7 5 V为绝对电平的基准量．
应该指出，也有一些信号源是选用其他基准量来定义零电平的，一般都有明确指明．例如，0 dBm代表6 mw（5 00Ω），表示在500 Q电阻上吸取6 mw功率定为0 dBm．即V。=1．730 V．所以，当使用这类信号源时应加注意．
2．输出电平的读出
1）用电压度量的信号源输出电路
信号源的输出电路应完成输出电压的选择和读出，以及输出阻抗（需要时）变换等功能，作为一个例子，囱6-3示出了一个标准信号发生器的输出电路．
输出电路由一组分压器组成，由R3一R10组成步进分压器。每步的分压比为1/10，作为输出电压“倍乘选择”开关，R1与
R2组成连续可调分压器，P2用来作为“输出电压”连续调节。首先，利用电位器P1可使输出指示为1V．经R1与R2组成的分压器得0。1V．由于R2由同轴电位器P2组成．故利用P2（“输出电压”调节）可使加到步进分压器的输入电压从0连续变到0。1V．当步进分压器置于“×10 000”步位，即不经分压，则输出电压为0一0。1V（0一100 000μV）连续可调，例如，P2调至最上端，输出电压为100 000μV，我们在P2电位器度盘上标10，
步进分压器标X10000．这样，输出电压的μV值等于“输出电压”调节度盘读数与倍乘选择的信乘数的乘积。利用上述方法读出输出电压可保证所需的准确度，因为若直接用电子电压表去测量Hv级的输出电压是困难的。
2）用绝对电平表示的信号源的输出电路
作为一个例子．图6－4示出了一个电平振荡器的输出电路。
设最大输出电压电平为十10 dB（当Zl＝Zo阻抗匹配条件下）, 这时由R1——R8组成的分压式衰减器置于零衰减（如图所画步位，并在该步位标十10 dB），所以输出放大器的输出电压V o直接加到平衡变压器(1：l）T的初级图，即Vo’＝Vo, 平衡变压器用来把对地不平衡输出变为平衡输出．由于输出放大器的输出阻抗Ro=0（所以，常称“零欧”输出放大器）, 故利用与负载阻抗Zl串联的一组电阻，可很方便地改变信号源的输出阻抗Zo. 例如，输出阻抗选择开关置于图示步位，则从输出端看进去的输出阻抗Z。＝300＋300＝600 Ω。
要求输出放大器输出的最大输出电压可按最大输出电平（＋10 dB）来计算．为了给负载Z L提供十10 dB的电压电平，计算可得V L=2．45 V（有效值）。，因为Z L=Z。，故V。=V O’=2 V L=4。9V。
这个电压由电平指示器指示，但不刻4．9 V，而刻0 dB，电平指示器以0 dB刻度所对应的电压为基准，以 d B分度．由以上讨论可知，在电平振荡器中，输出电平等于电平指示的dB值和“电平选择”开关所标步位dB值的代数和．比如，输出衰耗器衰减10 dB，则输出电平为0 dB（当电平指示0 dB），故该步位标0 dB，以此类推．
3、输出特性
一个正弦信号源的输出特性主要有：
1）输出电平范围
这是表征信号源所能提供的最小和最大输出电平的可调范围。－般标准高频信号发生器的输出电压为0。1μV一1V．而电平振荡器的输出电平为十10 dB——60 dB．
2）输出电平的频响
这是指在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化，也就是输出电平的平坦度．对电平振荡器来说，对输出电平平坦度的要求较高，－般，相对于中频段的输出电平，平坦度应优于士0。1dB。
3）输出电平准确度
输出电平准确度由下列几项误差决定：0 dB准确度α0，输出衰耗器换档误差αd, 表头刻度误差αm以及输出电平平坦度αr, 我们可按均方根合成来计算输出电平准确度，即αz=(α02+αd2+αm2+αr,2)1/2．此外，输出电平还将随温度与供电电压波动而变化．对成批生产的电子仪器，采用“工作误差”来评价仪器的准确度．工作误差是指，仪器在额定工作条件下，在各种使用条件为任何可能组合情况下仪器总的极限误差．例如，某电平振荡器的输出电平准确度，用工作误差可表示为：
频率范围 5 kHZ—1。7 MHZ．
输出电平十10一一 6 0 dB
表头范围一10一十5 dB。＜土0．5 dB
环境温度0—＋400C
电源波动土10％
工作误差表示仪器在上列使用条件下，其输出电平可能产生的最大误差为土0。5 dB．
4）输出阻抗
信号源的输出阻抗视类型不同而异，如电平振荡器，频率低于620 kHZ为平衡输出，一般有75 Q、150 Q和600 Q．高频信号发生器一般为5 0 或7 5Q不平衡输出。
5）输出信号的频谱纯度
正弦信号源不可能提供理想的正弦波，频谱不纯的主要因素为：由非线性失真产生的谐波成分、混频器（对差频法）输出的组合波，以及噪声。一般信号源的非线性失真应小十1％，某些测量（例如，高传真系统）要求优于0。1％．
除上述工作特性外，还有调制特性，其中包括调制频率、调幅系数或最大频偏，以及调制线性等．
第三节频率合成式信号发生器
一、概述
现代电子测量对信号源频率准确度的要求愈来愈高。一个信号源的输出频率的准确度，在很大程度上是建立在主振器的输出频率稳定度的基础上．所以，如何在宽的频率范围内获得输出频率的高稳定度，这是设计信号源的主要问题．
频率合成技术，特别是锁相技术的发展和应用，使得我们有可能获得频率稳定度很高，而且频率连续可调的信号源．
频率合成技术始于30年代，至今经历了五十多年的历史，随着电子技术的飞速发展，频率合成技术的发展大至可分为三个阶段．第一阶段是直接频率合成技术，这种频率合成是把一个或多个基准频率通过倍频、分频和混频技术实现算术运算（加、减、乘、除），合成所需频率。并用窄带滤波器选出．
图6--5所示为直接合成法的一个例子．将石英振荡器产生的蕨频率（1MHZ），通过谐波发生器产生十个谐波．这些谐波
接在一系列纵横制接线开关上．若所需输出频率是4。7j3 5 MHz，我们可将这些开关分别置于“4”、“7”、“3”和“5”步位上（正如图中连接），频率合成的过程是：首先从低位开始，5 MHZ信号经开关选出后．经10分频器得0。5 MHZ．后者在混频器M1内与3MHZ相加．得3。5MHZ，用窄带滤波器选出。新合成的3。5MHZ信号再经10分频，仍按上述顺序进行合成，可得0。735 MHZ人最后和4 MHZ信号在混频器M3中相加，即可选出所需的4。735 MHZ输出频率．显然，每增加一组选择开关、混频器、分频器和窄带滤波器，就能使合成频率的有效数字增加一位．
直接合成法的优点是工作可靠，频率转换速度快，但是需要大量的混频器、分频器和窄带滤波器，这样，造成体积大，难于集成化，所以价格昂贵．但是，直接频率合成切换频率的速度快，至今仍是一个特点．
锁相环在频率合成技术中的应用，标志着频率合成技术进入第二个阶段．在锁相式频率合成中，利用锁相环把压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在基准频率上，同样可以利用一个基准频率通过不同形式的锁相环合成所需频率。
我们用图6-6所示最简单的锁相环为例，来说明锁相合成法的基本原理．
锁相环是指由相位比较器（PD）环路滤波器（LPF）压控振荡器（VCO）组成的闭合环路．相位比较器，用来比较两个输入信号的相位，其输出电压比例子两信号的相位差，叫“误差电压”，压控振荡器，其振荡频率可用电压控制，一般都利用变容二极管（变容管）作为回路电容，这样，改变变容管的反向偏压，其结电容将改变，从而使振荡频率随反向偏压而变，故名“压控”振荡器．环路滤波器实际上是一个低通滤波器，用来滤掉相位比较器输出的高频成分和噪声，以达到稳定环路工作和改善环路性能的目的．
在锁相合成法中，图6--6所示锁相环的输人频率f1为基准频率fr，即f1＝fr．锁相环开始工作时, VCO的固有输出信号频率f0(即开环时的VCO自由振荡频率）总是不等于基准信号频率fr, 即存在固有频差Δf=f0-fr，则两个信号Vi和V oL间的相位差将随时间变化，相位比较器将这个相位差变化鉴出，即输出与之相应的误差电压，后者通过环路滤波器加到VCO上，VCQ受误差电压控制，其输出频率朝着减小fo与fr之间固有频差的方向变化，即f。向fr靠拢，这叫“频率牵引”现象．在一定条件下。环路通过频率牵引，fo愈来愈接近fr, 直至fo=fr。环路进入所谓“锁定”状态．环路从失锁状态进入锁定状态的上述过程，称为锁相环的捕捉过程．锁相环处于锁定状态的一个基本特性是，输入信号Vi和VCO输出信号V。之间只存在一个稳态相位差，而不存在频率差．锁相合成法正是利用锁相环的这一特性，把VCO的输出频率稳定在基准频率上．
由此可知，我们所需的输出频率f。虽然间接取自VCO，但是，只要环路处于锁定状态，就有f。＝fr，这样VCO的输出频率稳定度就可提高到基准频率同一量级，这就是锁相合成法的基本原理．
锁相合成法克服了上述直接合成法的许多缺点，特别是集成技术的发展，使锁相和成法的优点—一体积小、功耗小、价廉，且适合大规模生产—一更为突出，从而在频率合成中获得广泛应用．
早期的锁相式频率合成采用模拟锁相环，进而在环路中加入了数字可控分频器，但其本质还是属于模拟环，它与后来出现的全数字锁相环有本质差别．目前，带有模拟锁相环的频率合成技术无论在理论上或是在制作上都已达到成熟阶段，而且实现了集成化，在设计上已广泛应用计算机辅助设计。由于锁相式频率合成具有极宽的频率范围和十分良好的寄生信号抑制特性，从而输出频谱纯度很高（寄生输出可优于一14 0 dB），而且输出频率易于用微机控制，锁相技术在频率合成器中的应用至今仍占统治地位．
微电子科学的发展正在各个领域兴起一场深刻的革命，它正在改变许多传统的理论、
方法和技术，70年代初开始出现的直接数字频率合成（缩写为DDFS）标志着频率合成技术进入到第三阶段，DDFS的主要特点是采用计算技术和微计算机参与频率合成，DDFS的优点是极易实现频率和相位控制，且切换时间快，尤其适用于合成任意波形．关于这种频率合成方法将在第八章中介绍．这里主要讨论销相式频率合成在信号源中的应用．
二、有关锁相环的基本概念
详细阐述锁相理论已超出本课程范围，读者可阅读有关教材．为了下面讨论锁相合成信号发生器的需要，首先让我们简要说明有关锁相的几个基本概念．
（一）锁相环的跟踪特性和同步带宽
正如前述，当环路锁定时，VCO的输出频率（也称环路输出频率）f。等于环路输入频率fi，换句话说，环路输出频率可以精确地跟踪上输人频率的变化，这就是环路的跟踪特性，所以环路的锁定状态又称跟踪状态或同步状态．当然，当输人频率变化超过一定范围(即固有频差超过一定值) 输出频率不再能跟踪输入频率的变化，这时环路将“失锁”．在环路保持锁定的条件下，我们把输入频率所允许的最大变化范围定义为同步带宽．在锁相合成法中，输入频率是基准频率fr，相对于输出频率fo，可认为fr不变，那么同步带宽可理解为，在环路保持锁定的条件下，VCO频率fo允许变化的最大范围．由此可知，若环路的同步带宽较宽，那么即使VCO本身的频率稳定度不太高，也可通过环路的作用把VCO的输出频率稳定在基准频率同一量级．同步带宽是表征环路跟踪性能的重要参数．
（二）锁相环的捕捉与捕捉带宽
锁相环从失锁状态进入锁定状态是有条件的，当锁相环处于失锁状态，若调谐VCO的输出频率fo, 使它逐渐向基准频率fr靠近，即减小固有频差Δf0=fo-fr，只有当固有频差减小到一定值，环路才能从失锁状态进入锁定状态．环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许的固有频差，叫做“捕捉带宽”，
环路从失锁状态进入锁定状态的过程称捕捉过程．只要固有频差Δf0小于环路的捕捉带宽，那么通过捕捉，环路总能进入锁定，当然捕捉过程是需要一定时间．一般锁相环的捕捉过程可分成两个阶段，现说明如下．
若环路开始工作时存在固有频差Δf0=fo-fr，则相位比较器将输出一个误差电压vd(t), vd(t)的波形是上下不对称的非正弦波，VCO在这个误差电压控制下，其瞬时频率fo(t)将随之变化，如图6－7所示。由于误差电压vd(t)是上下不对称的，故存在一个直流成分，这个直流成分把VCO的平均频率fo拉向输入频率fi,
产生了所谓频率牵引现象，只要fo(t)的摆动范围还达不到fi。环路就不能立即进入锁定．这时，环路虽然不能立即锁定，但是依靠误差电压的直流成分在环路滤波器电容上的不断积累，使得VCO的平均频率愈来愈向输入频率靠拢，这就是频率牵引阶段．频率牵引的结果使得平均的频差Δf0=fo-fr逐渐减小，即误差电压的频率愈来愈低，环路滤波器对它产生的衰耗也愈来愈小，这样，使得fo(t)的摆动幅度加大，r－旦fo(t)摆到fi(如图6--7f中时间to）。环路立即进入锁定，这就是所谓快捕，快捕阶段是很快的．
综上所述，当环路的固有频差在其捕捉带内，则环路经过频率牵引阶段最后总能进入锁定，但需要相当的时间，即所谓捕捉时间．当减小固有频差，使它进入快捕带宽内，则环路只有快捕过程，故捕捉时间可以减小，因此，快捕带宽在实际上是环路的一个重要参数．（三）锁相环的窄带滤波特性
锁相环是一个相位反馈系统，系统的信息为相位，我们可以用相位传递函数来描述锁相环的特性．锁相环的闭环相位传递函数为
H(s)=Φo(s)/Φi(s)
式中, Φo(s)-----输出相位φo(t)的拉氏变换；
Φi(s)—一输入相位φi(t)的拉氏变换．
传递函数H(S）的阶数取决于环路滤波器的型式，没有环路滤波器的锁相环的H(s）为一阶，一般为二阶，也有用三阶的．相应称为－阶环、二L阶环、……等．若取s=jω,则可得到锁相环的频率特性
式中, ω----输入相位的调制角频．
分析指出，锁相环的频率特性具有低通滤波器的传输特性．其高频截止频率称环路带宽．注意，这里所说低通特性是对输入信号的相位而言，而不是对输入信号的整体而言．对输入信号的相位φi(t)具有低通特性，就意味着对输入信号整体－Vim Sin[ωit+φi(t)]具有带通特性，换言之，锁相环只允许在输入频率fi附近的频率成分通过，而阻止远离fi的频率成分通过．所以，锁相环具有窄带滤波特性．锁相环的这一特性是十分重要的，比如，利用锁相环做成的倍频器，可输出高纯度的高次倍频信号．
（四）锁相环中引入环路滤波器的目的
没有环路滤波器的锁相环，称为一阶环，一阶环实际上是很少用的．加入环路滤波器的目的．一方面可滤除相位比较器输出的高频成分与噪声，因为，这些无用的干扰电压加到VCO的结果，将对VCO产生寄生调相，而引起相位抖动，从而使VCO的输出信号纯度降低；另一方面厂可改善锁相环的性能，并在设计上带来灵活性．比如，分析可得一阶环的同步带宽ΔωH、捕捉带宽ΔωP、快捕带宽ΔωG以及环路带宽ω3dB都等于鉴相器的鉴相灵敏度Kd和VCO的压控灵敏度K0的乘积，这在设计上无灵活余地．加入环路滤波器后，上述参数除ΔωH外，都与滤波器型式有关，我们就有可能借助于选择滤波器的电路元件参数来调整环路参数，
三、·锁相环的几种基本形式
在一个锁相合成式信号源中，需要应用若干不同形式的锁相环，以便在所需的频率范围内得到步进的或连续可调的输出频率
(一)混频式锁相环
可以对输入频率（基准频率）进行加、减运算的锁相环，称混频式锁相环，简称混频环．图6-8所示为一个进行加法运算的混频环，
VCO的输出频率fo在混频器M中与第一输入频率fi1(基准频率)
频率）相减，其差额为|fo-fi1|. 这个差频信号vi在相位比较器(PD）中与第二输人频率fi2。的信号vi2进行相位比较．环路锁定时具有|f0—fi1|=fi2的关系，即fo=fi1+fi2.。可见，VCO 的输出频率等于两个输入频率之和，从而完成了加法运算．
加法环在合成式信号源中可以用来提供连续可调的输出频率，我们举例说明．若fi1＝2 340 kHZ，而fi2由连续可调的LC振荡器（称内插振荡器）产生，fi2＝50—60 kHZ．则合成后的输出频率fo＝2 390一2 400 kHZ连续可调．
下面我们来讨论输出频率fo的频率稳定度．因为fo=fi1+fi2, 则按误差传递公式，Δf0=＝Δfi1+Δfi2, 若石英振荡器的频率稳定度为1×10-N／日，LC内插振荡器的频率稳定度为1×10-4／日，设fi1＝2 340 kflz，fi2＝60 kHz，则Δf0＝2．34 Hz＋6HZ＝8．34HZ，输出频率稳定度Δf0／f0=3．6×10-6/日．可见。仍可达到10-6／日量级，即与基准频率同－一量级．
（二）倍频式锁相环
可以对输入频率进行乘法运算的锁相环．称倍频式锁相见简称倍频环．
1．倍频环的两种基本形式
常用的倍频环有两种：脉冲控制环和数字环．
图6-4是脉冲控制环的基本形式．这种锁相环的特点是：
加到相位比较器的输入信号是重复频率等于基准频率的窄脉冲，而不是正弦波，这样，VCO 被锁定在基准信号的高次谐波上，即当环路锁定后，fo＝Nfi(NW为正整数), 基准频率由石英振荡器产生，并经过脉冲形成电路形成脉冲．
脉冲控制环的主要优点（与一般倍频器相比）是，能够利用最简单的电路来实现高达数百次，甚至千次以上的倍频，而且只要调谐VCO的固有频率就可十分方便地改变倍频系数N．由于脉冲控制环的这些优点，我们可利用这种倍频环来得到频率范围很宽的离散的输出频率。例如，fi＝10 kHz，当VCO的频率调在fi的240一410 次谐波上，可得到2 4 00一41 00 kHZ，间隔为0 kHZ的大量离散频率，而其频率稳定度与基准频率量级相同．数字倍频环的基本形式如图6-10所示，在基本锁相环的反
馈支路中加入数字分频器，在这种情况下，在相位比较器中进行比较的两个信号的频率是fi和fo/N．很明显，当环路锁定时。有fi=fo/N, 故fo=Nfi；，从而达到倍频的目的．改变数字分频器的分频系数，可以改变倍频系数．
（三）分频式锁相环
可以对输入频率进行除法运算的锁相环，称为分频锁相环，简称分频环．分频环可由
图6-9和6-10倍频环演变而得，如图6-11所示．在了解了倍频环的合成原理后，我们就不难说明分频环的分频功能。
（四）多环合成单元
1．组成
上述锁相环都是单环的，我们不可能利用一个单环锁相外来合成所需的输出频率覆盖，并实现连续可调．所以，－个合成式信号源都由多环合成单元组成．根据需要，多环合成单元的形式是多种多样的，下面以一个双环合成单元为例加以说明，如图6－12所示．这个双环合成单元由一个倍频环φ1和一个加法混频环φ2组成．我们不难写出最后从混频环φ2的VCO（9）输出的频率
Fo=Nfi+fi2
式中fi1—一基准频率；
Fi2一内插振荡器(l1）的振荡频率．
从fo表达式可知，调谐倍频环的VCO(3）固有频率，使之锁定在fi1的N次谐波上，因此改变倍频系数N及调谐fi2, 即可实现在两个锁定点之间的连续可调，下面举例说明．〔例〕为了从图6－12双环合成单元获得fo在3 400 kHZ—
5100KHZ连续可调，fi1、fi2和N可选择如下：
取基准频率fi1＝10 kHZ，若N＝330—500[借助于调谐VCO（3）〕，贝可从倍频环输出Nfi1，即 3 300～5 000 kHZ，间隔为10 kHZ的离散频率，如3300，3310，…4990，5000kHZ．为了实现fo在3400kHZ～5100kHZ连续可调，只要设计混频环内的内插振荡器的频率fi2具有10 kHZ的覆盖，这样可把fi2的10 k HZ连续可调范围“插入”到Nfi1的相邻两个锁定点的间隔频率之间．为此，取fi2=100一110 kHZ连续可调．比如，若要求fo=4 235。5KHZ，第一步，调谐VCO（3），使之锁定在4 130 kHZ（N=413）；第二步，调内插振荡器（11）频率fi2＝105.5 kHZ．则通过混频环最后可合成fo＝4 130＋105。5=4 235。5 kHz．工作在混频环和信频环中的VCO，它们的可变电容器是同轴统调的，这样，当调谐VCO门）的频率从一个锁定点到另一个锁定点的同时．可使VCO（9）的固有振荡频率作相应改变，以进入混频环的捕捉带内。
四、应用举例
图6--13 示出了一个300 HZ一1700 kHZ的电平振荡器（所谓1.7 MHz电平振荡器）
中采用的频率合成方案．
这个振荡器按差频式组成，可变频率振荡器Fl采用图6-12双环合成单元，输出频率f1=3 4 00—51 00 kHZ．固定频率振荡器F2采用1个倍频环Ф3,把基准频率100 kHz倍频到3400kHZ, f1和f2加到主混频器，并用低通滤波器取出差频0—17 0 0 kHz．基准频率单元由石英振荡器提供1MHZ高稳定基准频率，经第一个10分频器得100 kHZ，作为倍频环的输入f i3, 经第二个10分频器得10 kHZ，作为双环合成单元的输入频率f i1.
电平振荡器的输出频率用两个频率度盘f1和f2共同读出，如图6。14所示．F1度盘为双环合成单元(图6--l2）中VCO(3）的频率度盘，而f2度盘为内插振荡器(11）的频率度盘．F2度盘从0刻到10 kHZ（对应内插振荡器频率从100一110kHZ ），最小分辨力为100HZ．为了从F1度盘直读合成后的输出频率值，应从0—1700 kHZ刻度（实际对应的VCO（3）的振荡频率为33 00一5 000 kHZ）．F1度盘每隔10 kHZ刻一个点，而且在信频环开环条件下进行的，也就是说，f1度盘实际上是VCO(3）的固有振荡频率（再加100 kHZ）, 输出频率f o为两个频率度盘读数之和，即f。=f1+f2.．
例〕为了得到f。＝1235.5 kHZ的输出频率，第一步，调f1度盘至12 3 0kHZ附近，
锁定指示灯亮；第二步，调f2度盘至5.5kHz，则f。＝f1十f2＝123030＋5．5＝1235．5 kHz．
第四节频率合成器
频率合成器与上述锁相式合成信号发生器没有本质区别．频率合成器中，由于采用了十进锁相合成单元，故输出频率是采用十进数字度盘来选择，这样可提供更高的输出频率准确度。目前，十进制频率合成器已作为一个标准频率源而获得广泛应用，它提供的离散频率频带极宽，长期稳定度与基准频率相同，频率步增可以按需要做得很小，并可用手动选取或按程控指令选取，频率分辨力目前已做到1μHz．
一、十进频率合成器总体组成
图6--15 画出了一个锁相式频率合成器的总体方框图．这个合成器的输出频率范围为200 HZ—30 MHZ，最高分辨力为1HZ。输出频率在8个十进数字度盘上读出．
2.5 MHZ石英振荡器提供的标准频率，经倍频和分频得100 kH、1MHZ、5 MHZ和9 MHZ四个基准频率．它们被分别送到八个十进锁相合成单元．
五个DS－1合成单元是串接的，它们的输出频率分别决定于从x1Hz一x10KHz五个十进制频率度盘的步位（0—9），这五个度盘的步位在最后一个合成单元（“X10 kHZ”）的输出频率（最后五位数）中反映出来．这个频率被送到合成单元DS－2，其输出频率为21—2 2 MHZ．这个输出频率值的最后六位数．包括了它本身（×100 kHZ）在内的前六个频率度盘的步位．DS一2的输出频率加到合成单元DS一4，其输出频率为101—122MHZ，除能反映出上述六个频率度盘的步位外，还反映它本身（“X 10 MHZ”）的步位．最后，合成单元DS-3上输出101---92 MHZ十个频点，分别对应于它本身（×1 MHZ）的频率度盘0．1，…9。
DS--3和DS--4的输出频率加到混频器M相减．最后得200 HZ一30 MHZ的输出频率。
二、十进锁相合成单元
（一）DS--1合成单元
DS---1的方框图见图6－16所示．DS--1合成单元由一个倍频环和混频器、分频器组成。倍频环Фl将基准频率10 0 k Hz倍频。选择频率度盘的步位，可从VCO得 1.8, 1.9, ··2.7j MHZ十个点频率（间隔为100kHZ）, 改变频率度盘的步位器的步位，实际上是在改变加到VCO变容管的偏压，从而可选择十个不同的锁定点。
后一位合成单元（例如，对“×10 HZ单元来说，“×1Hz即为其后一位）的输出频率(1.2一1. 3 MHZ）在混频器M1中与9 Mlz基准频率相加，得10.2一10.3 MHZ．这个信号与从VCO输出的1.8Hz—2.7 MHZ信号在混频器M2中相加，得12—13 MHZ信号，经10分频，最后可从DS－l输出1.2—1．3 MHZ的合成频率。这个合成频率，既反映出本单元频率度盘的步位，又反映出它的后几位合成单元的频率度盘步位．
例〕内插振荡器（用来实现输出频率连续调节，详后）的度盘置于“锁定”，则输出锁定的1.2MHz信号．若“×1HZ”一“×10 kHz”五个度盘分别置于1，2．3，4和5步位，则从图6-16 并结合图6-15 可求出各DS-1单元的输出频率．我们以“×1Hz”的DS--1为例，这个合成单元的输人频率为 1.2 MHZ，它在混频器Ml中与9 MfHZ基准频率相加，得10.2 MHZ,“×1Hz“单元置于步位1，相当于倍频环Ф1输出1.9MHz, 它在混频器M2中与10.2 MHZ相加，得12.1MHz，经10分频，最后可从DS--1单元输出1.21MHz., 其最后1位数‘1”，反映出它本身的频率度盘步位1, 这个输出频率作为“×10 HZ”的DS--1l 单元的输入频率，进行类似合成．可概括如下：
一、填空题(本大题共14小题，每空1分，共25分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.从广义上说，凡是利用______来进行的测量都可以说是电子测量。 级100mA的电流表,引用相对误差为______，在50mA点允许的绝对误差为______。 3.随机误差的大小，可以用测量值的______来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的______越高。 4．扫频信号源的有效扫频宽度是指在_________和_________符合要求的条件下，最大的频率覆盖范围。 5．计量工作的三个主要特征是_________、_________和法制性。 6．示波器X轴放大器可能用来放大_________信号，也可能用来放大_________信号。 7.示波器的水平通道主要由______、______和X放大器组成。 8.扫描门又叫______，其输出的门控信号恰好可以作为______，使得只有在扫描正程荧光屏上才显示被测信号波形。 9.电子计数器测周时，选用的时标越小，则显示的位数越______，______误差的影响就越小。 10.在现代有效值电压表中，经常采用______和______来实现有效值电压的测量。 11．在选择测量方案时，除了注意总合误差基本相同的情况下，还应兼顾测量的_________、_________等条件。 12．3位数字欧姆表，测量标称值为1．0kΩ和1．5kΩ两只电阻时，读数分别为985Ω和 1476Ω。当保留两位有效数字时，此两电阻分别为_________kΩ和_________kΩ。 13．电子示波器的心脏是阴极射线示波管，它主要由______、_______和荧光屏三部分组成。 14.将数字和保留3位有效数字，其值为______和______。 15.示波器的偏转灵敏度定义为______，其值越大，则观测微弱信号的能力就越______。16．示波器的阴极输出器探头与一般低电容探头一样，有较大的________，还有不引入________的优点。 17．一个随机变量服从正态分布，必须是其可以表示为大量_______的随机变量之和，且其中每一个随机变量对于总和只起________的作用。 18．计数器测周的基本原理刚好与测频相反，即由_________控制主门开门，而用_________
第一章思考与练习 1．简述电子测量的意义和主要特点。 答：电子测量的意义：测量是人类认识事物和揭示客观世界规律不可缺少的重要手段。通过测量使人们对事物有定量的概念并用数字表述，从而发现事物的规律性。电子测量系统的出现对整个电子技术领域及其他技术领域均产生了巨大的影响，对现代科学技术的发展起着巨大的推动作用。 电子测量的主要特点：1．测量频率范围宽；2．测量量程宽；3．测量准确度高；4．测量速度快；5．可以实现遥测并实现测试过程的自动化；6．易于实现测量过程自动化和测量仪器智能化；7．测量误差较难处理。 2．电子测量包括哪些内容？ 答：电参量的测量： 1）电能量的测量：即测量电流、电压、电功率等。 2）元件和电路参数的测量：如电阻、电感、电容、电子器件、集成电路的测量和电路频率响应、通频带、衰减、增益、品质因数的测量等。 3）信号特性的测量：如信号的波形、频率、相位、信号频谱、信噪比等的测量。 非电参量的测量：如压力、温度、气体浓度等。 3．简述测量误差的分类。 答：按误差的性质和特点，将测量误差分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。 4．说明系统误差与随机误差的特点及减小系统误差和随机误差的主要方法。 答：系统误差具有如下特点： （1）系统误差是一个恒定不变的值或是一个确定的函数值。 （2）多次重复测量，系统误差不能减小或消除。 （3）系统误差具有可控制性或修正性。 减小系统误差的方法：（1）消除系统误差产生的根源。（2）采用典型测量技术消除系统误差。 随机误差具有如下特点： （1）在多次测量中，误差绝对值得波动有一定的界限，即具有界限性。 （2）当测量次数足够多时，正负误差出现的机会几乎相同，即具有对称性。 （3）随机误差的算术平均值趋于零，即具有抵偿性。 减小随机误差的方法：可通过多次测量取平均值或者采用其他数理统计的办法处理。 5．若测量10V电压，现有两只直流电压表，一只量程为150V，0.5级；另一只15V，2.5级。问选用哪一只电压表测量更合适，为什么？
[单选题] 1．根据测量误差的性质和特点，可以将其分为C三大类（ C ）。 A．绝对误差、相对误差、引用误差B．固有误差、工作误差、影响误差 C．系统误差、随机误差、粗大误差D．稳定误差、基本误差、附加误差 2．通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是_________误差（ C ）。 A．随机B．量化C．变值系统D．引用 3、测量值的数学期望偏离被测量真值的原因是（B）。 A. 存在随机误差 B. 存在系统误差 C. 存在粗大误差 D.存在引用误差 4、修正值是与绝对误差的绝对值（A）的值。 A、相等但符号相反； B、不相等且符号相反； C、相等且符号相同； D、不相等但符号相同。 5、下述方法中，能减小系统误差的有（B）。 A、统计平均； B、交换法； C、加权平均； D、格拉布斯准则加以修正。 6 、数字万用表的核心是（B）。 A. AC/DC转换器 B. A/D转换器 C.D/A转换器 D.I/V转换器 7.不能减小系统误差的是 ( A ) 。 A、统计平均 B、零示法 C、替代法 D、补偿法。 8.牛顿属于国际单位制中的（ B ）。 A、基本单位 B、导出单位 C、辅助单位 D、其它单位 9.交流电压表都按照正弦波电压( C )进行定度的。 A、峰值 B、峰—峰值 C、有效值 D、平均值 10.电子计数器不能够直接用来测量的物理量是（ D ） A、频率 B、时间间隔 C、脉冲宽度 D、相位 11.电子测量的误差理论中最为重要的一类误差分布是（ A ） A、高斯分布 B、均匀分布、泊松分布D、指数分布 12.某1.0级电流表的满度值为100μA，则其测量值为100μA时的示值相对误差为（ D ）。 A、±0.1% B、±0.1.25% C、±0.11% D、±1% 13.信号发生器的核心器件是（ D ）。 A、电源 B、指示器 C、变换器 D、振荡器 14.仪表当中超低频信号发生器主要应用在（ D ）。 A、电报通信 B、无线电广播 C、电视 D、电声学 15.对测量设备操作不当而造成的误差属于（ B ）。
1.测量是人类认识和改造世界的一种手段。定量分析需要进行测量。测量是通过实验方法对客观事物取得定量数据的过程。 2.电参数测量分为：电磁测量（主要指交直流电量的指示测量法、比较测量法及磁量的测量）、电子测量（以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为手段，对电量和非点亮进行测量）。 3.电量测量分为：电能量测量、电信号特性测量、电路元器件参数测量、电子设备的性能测量。 4.电子测量和电子测量仪器的特点：测量频率范围宽、测量量程宽、测量方便灵活、测量速度快、可进行遥测、易于实现测试智能化和测试自动化。 5.电子测量的方法：直接测量、间接测量、组合测量（按测量手段）；直读法、比较法（零值法、微差法、替代法）（按测量方式分）；静态测试技术、稳态测试技术、动态测试技术（按被测物理量时间特性分）。 6.测量电子元器件及电路网络参数的仪器：a测量电阻、电容、电感、阻抗、导纳及Q值等电子元件参数的仪器；b测量半导体分立器件、模拟集成电路及数字集成电路等电子器件特性的仪器；c测量各类无源或有源电路网络特性的仪器，包括测量电路的传输系数、频率特性、冲击响应、灵敏度、驻波比及耦合度等特性的期间。 7.计量与测量的区别：二者相互联系又有所区别。测量是通过实验手段取得客观事物定量信息的过程，也就是利用实验手段把待测量物直接或间接地与另一同类以质量进行比较，从而得到带测量的过程。测量过程中所使用的器具和仪器直接或间接地体现了已知量。而计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。计量是测量的基础和依据。 8.计量基准：主基准、副基准、工作基准。 9.电子测量仪器发展五个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器、虚拟仪器、合成一起。 10.测量误差的来源：仪器误差、方法~理论~影响~人身~ 11.信号发生器功用主要包括：激励源、信号仿真、校准源。 12.按信号发生器的性能指标，可分为一般信号发生器和标准信号发生器。 13.高频信号发生器：能够提供给等幅正玄波和调制波信号的信号发生器，分调幅和调频两种。工作频率100kHz~35MHz，输出幅度能在较大范围调节，并具有输出微弱信号的能力。 14.脉冲信号发生器：通常指矩形窄脉冲发生器，广泛用于测试和校准脉冲设备和宽带设备。基本组成：主振级、延迟级、形成~整形~输出~ 15.频率合成方法：直接模拟频率合成法（固定~可变~）、直接数字频率合成法、直接锁相式合成法。 16.直接模拟合成技术的特点：频率分辨率高、频率切换快、电路庞大复杂。 17.噪声分两种：量化噪声、滤波器噪声。 18.锁相环的基本形式：倍频锁相环、分频~混频~ 19.三种合成方法的比较：模拟直接合成法转换速度快、电路复杂、难以集成化；数字直接合成法适用于函数波形和任意波形的信号源；锁相环频率合成法转换速度慢，但输出信号频率可达超高频频段，输出信号频谱纯度高。 20.在集总参数电路里，表征电信号能量的三个基本参量：电压、电流和功率。 21.对电压测量的基本要求：应有足够宽的电压测量范围、足够宽的频率范围、足够高的测量准确度、足够高的输入阻抗、高的抗干扰能力。 22.电子测量仪器分类：直流电压测量、交流~（频率范围）；脉冲~有效值~（被测信号的特点）；模拟式和数字式~（测量技术分）。 23.交流电压的表征：峰值、平均值、有效值、波形系数、波峰系数。 24.电子电压表：放大-检波式、检波-放大式、外差式。
电气与电子测量技术罗利文课后习题答案 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
第3章常用传感器及其调理电路3-1 从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K型热电偶、热敏电阻有什么不同？ 解： 3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器？为什么？ （1）电气设备的过载保护或热保护电路； （2）温度范围为-100～800℃，温度变化缓慢； （3）温度范围为-100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次； 解： （1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施 （2）Pt热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高 （3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms到200ms的情况 3-3 热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。T为被测端温度， T为参考端温 度，热电偶特性分度表中只给出了 T为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这 一点很困难，于是产生了热电偶冷端补偿问题。目前常用的冷端温度补偿法包括：0℃恒温法；
冷端温度实时测量计算修正法； 补偿导线法； 自动补偿法。 3-4 采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：R t =R 0(1+At )，A =0.0039/℃，三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V 的10位ADC ，恒流源电流I 0= 1mA ，如测温电路的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少？可分辨的最小温度是多少度？ 解：V AT R I u R 19968.05120039.010*******=????==?- 024.1519968.03==?=V V u u k R out ，放大倍数应为15倍。 可分辨的最小温度为 3-5 霍尔电流传感器有直测式和磁平衡式两种，为什么说后者的测量精度更高？ 解：霍尔直测式电流传感器按照安培环路定理，只要有电流I C 流过导线，导线周围会产生磁场，磁场的大小与流过的电流I C 成正比，由电流I C 产生的磁场可以通过软磁材料来聚磁产生磁通Φ=BS ，那么加有激励电流的霍尔片会产生霍尔电压U H 。通过放大检测获得U H ，已知k H 、H ＝B/μ、磁芯面积S 、磁路长度L 以及匝数N ，由 H H U k IB =，可获得磁场B 的大小，由安培环路定律H·L ＝N·IC ，可直接计算出被测电流I C 。不过由于k H 与温度有关，难以实现高精度的测量；而磁平衡式传感器利用磁平衡原理，N P I P ＝ISNS ，因此只要测得I S 便可计算出被测电流I P ，没有依赖性，精度更高。 3-6 某磁平衡式霍尔电流传感器的原边结构为穿孔式（N 1=1），额定电流为25A ，二次侧输出额定电流为25mA ，二次侧绕匝数为多少？用该传感器测量0～30A 的工频交流电流，检流电阻R M 阻值为多大，才能使电阻上的电压为0～3V ？
2017年第二学期《电子测量技术》考试卷 专业 年级 学号 姓名 一．填空题 （每空1分，共25分） 1.测量误差就是测量结果与被测量________的差别，通常可以分为_______和_______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 3.4 1 2 位DVM 测量某仪器两组电源读数分别为5.825V 、15.736V ，保留三位有效数字分别应为________、________。 4.示波器Y 轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X 轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM 尤为重要。 12.________判据是常用的判别累进性系差的方法。 13.________分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在一起的信号区分开来的能力。 二．选择题 （每题3分，共15分） 1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 2.用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出现了如下波形，应调整示波器( )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 B.Y 轴位移 C.X 轴位移 D.扫描速度粗调 3.通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( )误差。 A.随机 B.量化 C.变值系统 D.引用 4.DVM 的读数误差通常来源于( )。 A.刻度系数、非线性等 B.量化 C.偏移 D.内部噪声 5.( )DVM 具有高的SMR ，但测量速率较低。 A.逐次逼近比较式 B.斜坡电压式 C.双斜积分式 D.V-f 式 三. 简答题 (每题10分，共40分) 1.对电压测量的几个基本要求是什么? 2.用示波器显示图像基本上有哪两种类型? 题号 一 二 三 四 总分 得分 ………………………………………线………………………………………订………………………………………装………………………………………
习题一 1.1 解释名词：① 测量；② 电子测量。 答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。 1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。 答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。 组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。例如，电阻器电阻温度系数的测量。 1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。 答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。例如使用万用表测量电压、电流等。
零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。如利用惠斯登电桥测量电阻。 微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。如用微差法测量直流稳压源的稳定度。 1.4 叙述电子测量的主要内容。 答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。 1.5 列举电子测量的主要特点.。 答：（1）测量频率范围宽；（2）测试动态范围广；（3）测量的准确度高；（4）测量速度快；（5）易于实现遥测和长期不间断的测量；（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化；（7）影响因素众多，误差处理复杂。 1.6 选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？ 答：在选择测量方法时，要综合考虑下列主要因素：① 被测量本身的特性； ② 所要求的测量准确度；③ 测量环境；④ 现有测量设备等。 1.7 设某待测量的真值为土0．00，用不同的方法和仪器得到下列三组测量数据。试用精密度、正确度和准确度说明三组测量结果的特点： ① 10.10，l0.07，10.l2，l0.06，l0.07，l0.12，10.11，10.08，l0.09， 10.11；
电子测量技术的发展及 应用 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
电子测量论文
电子测量技术的发展及应用 摘要：近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大的促进了测量仪器和设备的快速发展。中国电子测量仪器经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。 英国科学家A ? H ? 库克（cook ）说：“测量是技术生命的神经系统。我们通过测量认识周围的，通过测量把这些知识变成，然后用数学方法把它整理成合乎逻辑的系统；通过测量，可使这种系统性知识借助于工程技术用来改造物质；世界精密的测量是精确的知识和经济的设计所必需，方便的测量是敏捷的通讯和有效的组织所必需。”这一段话深刻地揭示出了测量对于我们人类社会的重要性。人类社会从发展到物质文明和梢神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。一、测量的意义 所谓测量就是借助于专用的技术工具通过实验和（或）计算，对被测对象收集信息的过程。在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。在电子技术领域中，中肯的分析只能来自正确的测量。通过测量，我们对大自然认识才由感性世界跨入了理性世界，才逐步对大自然有了理性的分析，通过分析和归纳，我们才能
得到规律性的知识来改造世界，科学技术才能得以高速发展。开创的早期自然科学的工作方法可归纳为“观察、实验、理论”，可见，人们是通过观测试验的结果和已经掌握的规律，进行概括、推理，再对所研究的事物取得定量的概念和发现它的规律性，然后上升到理论。因此，测量技术的水平在相当程度上影响着科学技术的发展速度和深度，科学技术上有一些突破是以测试技术的突破为基础的。 这种例子在科学发展史上是不胜枚举的。 在没有显微镜时，人眼只能看清大小为—毫米的东西，这大大限制了人类对自然界中的认识，在这种情况下，绝对不会有等技术的产生。16 世纪出现了，它的分辨率可达2000埃，相应的放大率约为1500倍，大大扩展了人的眼力。在显微镜的帮助下，人类发现了构成生物基础的细胞（大小约为10-100微米），使人类对生物界的认识有了一个极大的飞跃，这一发现对推动生物学各方面的研究作出了重要贡献，被誉为19世纪三大发现之一。20 世纪30 年代出现了，它的分辨本42领高达2一3 埃，又比提高了约三个数量级。由此可见电子技术引入测量领域的巨大的推动作用。在下，可以洞察小小细胞内的超微机构，连细胞膜也可清晰地辨出是由三个薄层组成的，并发现了致病的病毒、形成了的又一次飞跃。现代科学技术、生产和国防的重要特点之一，就是要进行大量的观测和统计。现代工业大生产，用到测量上的工时和费用约占整个生产所用的20％一30％。提高测量水平，降低测量成本，减少测量误差，提高测量效率，对国民经济各个领域都是至关重要的。
在电子测试和测量中，经常要求信号源，生成只有在外部提供时才会有的信号。信号源可以提供“已知良好”的信号，或者在其提供的信号中添加可重复的数量和类型已知的失真(或误码)。这是信号源最大的特点之一，因为仅使用电路本身，通常不可能恰好在需要的时间和地点创建可预测的失真。从设计检验到检定，从极限和余量测试到一致性测试，信号源可以用于数百种应用。 因此，有多种信号源结构可供选择也就不足为奇了，而每种结构都有各自的优点、功能和经济性，适用于特定的用途。在本文中，我们将比较两种信号发生结构：一种用于任意波形/ 函数发生器中，一种用于任意波形发生器中。选择结果在很大程度上取决于应用。 了解信号发生方法 任意波形/ 函数发生器(AFG)通过读取内存的内容，来同时创建函数波形和任意波形。大多数现代AFG 采用直接信号合成(DDS)技术，在广泛的频率范围上提供信号。 任意波形发生器(AWG)基于真正可变时钟结构(通常称为" 真正的 arbs*1")，适用于在所有频率上生成比较复杂的波形。AWG 也读取内存的内容，但其读取方式不同(后面进行了介绍)。处理先进通信和计算单元的设计人员选择AWG，驱动采用复杂调制和带有异常事件的高速信号。结果，AWG 占据了研究、开发和工程应用的最高层。 这两种结构在波形生成方法上有着很大差异。本技术简 介讨论了基于可变时钟的任意波形发生器和基于DDS的任意波形/ 函数发生器之间的差别。 透过前面板：比较两个平台
AWG：概念简单，灵活性最大 尽管AWG 在这两种结构中更加灵活，但AWG 的底层波形生成技术非常简明。AWG的播放方案可以视为“反向取样”。 这是什么意思呢？看一下信号取样平台-- 示波器，它通过在连续时点上数字化模拟信号的电压值，来采集波形，其取样频率取决于用户选择的时钟速率。得到的样点存储在内存中。 AWG的流程相反。AWG开始时波形已经在内存中。波形占用指定数量的内存位置。在每个时钟周期中，仪器从内存中输出另一个波形样点。由于代表波形的样点数量是固定的，因此时钟速率越快，读取内存中波形数据点的速度越快，输出频率越高。换句话说，输出信号频率完全取决于时钟频率和内存中的波形样点数量*2。图1 中简化的方框图概括了AWG 结构。 AWG 的灵活性源自其内存中存储的波形。波形可以采取任何形状；它可以有任意数量的畸变，或根本没有畸变。在基于PC 的工具的帮助下，用户可以开发人们想得到的几乎任何波形(在物理限制内!)。可以在仪器能够生成的任何时钟频率上，从内存中读取样点。不管时钟是以1 MHz运行还是以1 GHz运行，波形的形状相同。 *1 工程师通常使用"arb" 来指任何类型的任意波形发生器。 *2 当然任何AWG 型号都有最大内存容量。波形占用的深度可能要小于全部容量。 AFG 在高频中采取高效的快捷方式 AFG也使用存储的波形，作为输出信号的基础。其样点读数中涉及时钟信号，但结果类似。 AFG 的时钟以某个固定速率运行。由于波形样点的数量在内存中也是固定的，因此AFG 怎样才能在变动频率上提供波形呢？例如，想象一下您正在使用一部AFG，它存储由1000 个样点组成的波形，以1 MHz 的固定速率输出。输出信号的周期将恰好固定在1 ms (1kHz)。很明显，单频信号源在大多数应用中用
电子测量技术的现状及 发展趋势 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
电子测量论文 题目：电子测量技术现状及发展趋势姓名： 班级： 学号：
摘要:本文综合论述了电子测量技术的现状和总体发展趋势,分析了电子测量仪器的研究开发，阐述了我国电子测量技术与国际先进技术水平的差距，进而提出了发展电子测量仪器技术的对策。特别是由于测试技术的突破带来的电子测量仪器的革命性变化.同时,针对业界自动测试系统的发展历史和现状提出了作者的一些看法,并介绍了业界的最新进展和最新标准.近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大测量仪器厂商的大战场，同时，也带动了中国本土测试测量技术研发与测试技术应用的迅速发展。 关键词: LXI ATE 自动测试系统智能化虚拟技术总线接口技术VXI
目录 摘要................................................................................................I 前言 (1) 第一章测试技术现状及其存在的问题 (2) 第二章电子测量技术的发展方向 (2) （一）总线接口技 术 (2) （二）软件平台技 术 (3) （三）专家系统技 术 (3) （四）虚拟测试技 术 (3) 第三章展望未来 (4) 参考文献 (5)
前言 中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量技术发展的三个明显特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术,引入合成仪器的概念，面向21世纪的我国电子测量技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。
电磁场与微波测量实验报告 实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量 学院：电子工程学院 班级：2012211205 组员：秦爽左斌华姜铁增杨抒含 撰写人：杨抒含 一实验目的：
（1）学习微波的基本知识； （2）了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； （3）学习用微波作为观测手段来研究物理现象。 二实验原理： 本实验接触到的基本仪器室驻波测量线系统，用于驻波中电磁场分布情况的测量。 该系统由以下十一个部分组成： 1.微波信号源 DH1121C型微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。 2.隔离器 位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 3.衰减器 把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4.波长计 电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。 5.测量线 测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。在波导的宽边有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导。线开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场变化信息。由于探针与电场平行，电场的变化在探针上就感应出的电动势经过晶体检波器变成电流信号输出。 6.检波晶体 微波测量中，为指示波导（或同轴线）中电磁场强度的大小，是将它经过晶体二
河北科技大学2005——2006学年第一学期《电子测量技术基础》期末考试试卷标准答案学院年级考试班级 一、填空：（30分每小题3分） 1．某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为 20000 转 /分钟（假定测试次数足够多）。其中某次测量结果为 20002 转 / 分钟，则此次测量的绝对误差△x ＝2转/分钟_，实际相对误差＝％。 2 在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是间接比较法_和直接比较法___。 3 计量的三个主要特征是 ___统一性、__准确性_和 _法律性_____ 。 4．为了提高测量准确度，在比较中常采用减小测量误差的方法，如 __微差_ 法、_替代_ 法、 _交换_ 法。 5．在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取3σ作为判别异常数据的界限，这称为莱特准则。 6 随机误差的大小，可以用测量值的 ___标准偏差_来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的 __精密度__ 越高。 7 下列几种误差中，属于系统误差的有 _（ 1 ），（ 3 ），属于随机误差的有（ 2 ）， 属于粗大误差的有 __（ 4 ）___ 。 （ 1 ）仪表未校零所引起的误差；（ 2 ）测频时的量化误差； （ 3 ）测频时的标准频率误差；（ 4 ）读数错误。 8 根据测量误差的性质和特点，可将它们分为 ____随机误差；系统误差； 粗大误差__ 。 9．用一只级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤伏 10 用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为伏。
二、简答题：（20分每小题5分） 1．什么是计量它有何特点计量与测量的关系如何 答：计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量，它是利用技术和法制手段实施的一种特殊形式的测量，即把被测量与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具有法律效力的《检定证书》。 计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。 由于测量发展的客观需要出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，相辅相成。 2．系统误差的特点及消弱方法 答：特点：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能消除。而当条件改变时，系统误差也随之遵循某确定的规律变化，具有重复性。 消弱办法： （1）零示法（2）替代法（3）补偿法（4）对照法（5）微差法（6）交叉读数法（7）利用修正值或修正因数加以消除（8）随机化处理（9）智能仪器中系统误差的消除 3．示波管的组成及其各部分作用 答：示波管是由电子枪、电子偏转系统和荧光屏三部分组成，其用途是将电信号转变成光信号并在荧光屏上显示。 电子枪：发射电子并形成很细的高速电子束 电子偏转系统：是由X方向和Y方向两对偏转板组成，其作用是决定电子束的怎样偏转 荧光屏：显示偏转电信号的波形 4电子示波器时基发生器是有哪几部分电路组成并简要说明其作用
电子测量技术试卷及答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
专业年级学号
一．填空题（每空1分，共25分） 1.测量误差就是测 量结果与被测量 ________的差别，通常可以分为_______和_______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 1 2 位DVM测量某仪器两组电源读数分别为、，保留三位有效数字分别应为________、________。 4.示波器Y轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一 方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫 描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触 发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越 小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电 路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM尤为重要。 判据是常用的判别累进性系差的方法。 分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在 一起的信号区分开来的能力。 二．选择题（每题3分，共15分） 1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 2.用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出 现了如下波形，应调整示波器( )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 轴位移 轴位移 D.扫描速度粗调 3.通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( )误差。 A.随机 B.量化 C.变值系统 D.引用 的读数误差通常来源于( )。 A.刻度系数、非线性等 B.量化 C.偏移 D.内部噪声 5.( )DVM具有高的SMR，但测量速率较低。 A.逐次逼近比较式 B.斜坡电压式 C.双斜积分式式 三. 简答题 (每题10分，共40分) 1.对电压测量的几个基本要求是什么? 2.用示波器显示图像基本上有哪两种类型? 3.通用示波器中扫描发生器环常由哪三部分电路组成? 4.串模抑制比和共模抑制比的定义分别是什么? 四. 计算题 (每题20分，共20分) 1.设有两只电阻，R 1 =200±Ω，R 2 =51Ω±1%，试求这两只电阻并联时的总阻值及误差。 《电子测量技术》试卷答案 一．填空题（每空1分，共25分） 1.真值绝对误差相对误差 题号一二三四总分得分
第一章电子测量基础知识
目录 1.1 电子测量和仪器的基本知识 (1) 1.1.1 电子测量的意义 (1) 1.1.2 电子测量的内容 (1) 1.1.3 电子测量的特点 (2) 1.2 电子测量方法的分类 (2) 1.2.1 按测量方式分类 (2) 1.2.2 按被测信号性质分类 (3) 1.3 测量误差的基本概念 (3) 1.3.1 重要概念 (3) 1.3.2 测量误差的表示方法 (4) 1.3.3 测量误差的来源与分类 (6) 1.4 测量结果的表示和有效数字 (7) 1.4.1 测量结果的表示 (7) 1.4.2 有效数字和有效数字位 (7) 1.4.3 数字的舍入规则 (7) 1.5 电子测量仪器的基本知识 (8) 1.5.1 电子测量仪器的分类 (8) 1.5.2电子测量仪器的误差 (9) 1.5.3 电子测量仪器的正确使用 (9) 1.6 参考文献 (10)
1.1 电子测量和仪器的基本知识 测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。 测量结果= 数值(大小及符号) + 单位。 注意：没有单位的量值是没有物理意义的。 1.1.1 电子测量的意义 随着测量学的发展和电子学的应用，诞生了以电子技术为手段的新的测量技术，即电子测量。如用数字万用表测量电压、用频谱分析仪监测卫星信号等。 电子测量是测量学的一个重要分支，是测量技术中最先进的技术之一。 目前，电子测量不仅因为其应用广泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一门发展迅速、对现代科学技术的发展起着重大推动作用的独立科学。 随着电子测量仪器与通信技术、总线技术、计算机技术的结合，出现了“智能仪器”、“虚拟仪器”、“自动测试系统”，丰富了测量的概念和发展方向。 从某种意义上说： 现代科学技术水平是由电子测量的技术水平来保证和体现的； 电子测量技术水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。 1.1.2 电子测量的内容 本课程中电子测量的内容主要是指对电子学领域内各种电学参数的测量，主要有： 1、基本电量的测量 基本电量主要包括：电压、电流、功率等。 在此基础上，电子测量的内容可以扩展至其他量的测量，如阻抗、频率、时间、位移、电场强度、磁场及相关量。 2、电路、元器件参数的测量与特性曲线的显示 电子线路整机的特性测量与特性曲线显示（伏安特性、频率特性等）； 电气设备常用各种元器件（电阻、电感、电容、晶体管、集成电路等）的参数测量与特性曲线显示。 3、电信号特性的测量 主要有：频率、波形、周期、时间、相位、谐波失真度、调幅度及逻辑状态等。 4、电子设备性能指标的测量 各种电子设备的性能指标测量，主要包括：灵敏度、增益、带宽、信噪比等。 另外，通过各类传感器，可将很多非电量（如温度、压力、流量、位移、加速度等）转换成电信号后进行测量。
电子测量技术的应用 ----锁相环的应用和改进 院系：理工学院 年级：2013级 专业：电子信息科学与技术 学号：1303618029 姓名：徐洪涛
一、锁相环的概述 1.锁相环是一种相位反馈的闭环自动控制系统,环路锁定之后,平均稳态频差等于零,稳态相差为固定值，锁相环的这一重要特征使其在电视、通信、雷达、遥测遥感、测量仪表,特别是在人造卫星和宇宙飞船的无线电系统中,得到了广泛应用。近年来,锁相环路的研究日趋深入,应用更加广泛。由于具有线性性能的锁相环（这里称为线性锁相环在实际应用中具有不可替代的优势,它能够在很大程度上避免了非线性锁相环的缺陷,因此,人们一直没有放弃对线性锁相环的研究,并极力主张开发锁相环的线性应用范围* 但目前基本锁相环很难在线性范围内达到实际要求,其环路性能远不如非线性锁相环的性能好,当频差较大时,由于环路已超出线性工作范围,它根本不能锁定,或者能锁定但锁定时间较长,这要求对锁相环路进行改进,使其具有良好的线性性能。 2. 锁相环的组成部分 许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。 一般情形下,这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：(1) 鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度; (2) 可调相/调频的时钟发生器器：用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位,使得锁相器完成上述的固定相差功能; 二、锁相环的分类与特点 1.锁相环路种类繁多，大致可将其分类如下：(1)按输入信号分：①恒定输入环路－用于稳频系统。②随动输入环路－用于跟踪系统。(2)按环路部件分：①模拟锁相环路－环路部件采用模拟电路。②取样锁相环路－将模拟锁相环路中普通鉴相器改为取样保持鉴相器就构成取样锁相环路。③数字锁相环路－环路部件采用数字电路。根据环路部件是部分还是全部采用数字电路有部分数字环和全数字环。④集成锁相环路－环路部件采用集成电锁相环的特点概括起来
第六章测量用信号源 第一节引言 测量用信号源指测量用信号发生器．在电子电路测量中，需要各种信号源．大致可分为三大类：即正弦信号发生器、函数波形）信号发生器和数字信号发生器． 正弦信号源在线性系统测试中具有特殊意义，这是因为正弦测试信号具有它独特的特点：它的波形不受线性电路或系统的影响．众所周知．在正弦信号的激励下，线性电路内的所有电压和电流都是具有同一频率的正弦波，只是彼此之间的幅值和相位可能有所差别．此外，若已知线性系统对一切频率（或一组靠得很近的频率）的外加正弦信号的幅值和相位的响应，那么就能够完全确定该系统在其线性工作范围内对于任意输入信号的响应．也就是说，正弦波测试是线性系统频域分析的重要实验方法。 正因为正弦测试信号的上述特点，正强信号源在线性系统测试中应用十分广泛，例如，电子放大器增益的测量、相位差的测量、非线性失真的测鳗、以及系统频域特性的测量等等．无不需要正蓝信号源． 具有频率稳定度很高的正弦信号源还可以作为标准频率源，它可以作为勺其它各种频率测量进行比对的标准频率． 本章专门讨论正弦信号源．我们将对一般正弦信号发生器作扼要介绍，而重点放在锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用． 第二节正弦信号发生器的分类.组成和工作特性 一、分类与组成 正弦信号发生器的分类与其组成密切相关．传统的分类是：无线电测量用正弦信号发生器一般按频段分，见表6－l。这一类信号发生器一般都是波段式的．有线载波通信系统用正弦信号发生器．其输出频率范围是根据载波复用设备的话路所占用的频带宽度来划分的，见表6－2．这一类信号发生器都是差频式的，通常称“电平振荡器”，例如，18。6 MHZ电平振荡器，其输出频率为10 k H～18。6 MHZ．它是1800成 3 600路载波系统的测试用信号源． （－）波段式信号发生器组成 波段式信号发生器的组成方框图如图6-l所示．输出频率由主振级确定，低于视频频段的主振器一般采用RC振荡器，而高频段的主振器都采用LC振荡器，由于这两类振荡器的频率覆盖都不大，故都做成波段式的．高频信号发生器除输出等幅波外，还可输出调幅波（AM），而甚高频信号发生器还可输出调频波FM）．