低频信号发生器原理方框图、使用及测试应用
低频信号发生器是发生器中的一种，低频信号发生器采用单片机波形合成发生器产生高精度，低失真的正弦波电压，可用于校验频率继电器，同步继电器等，也可作为低频变频电源使用。接下来小编就和大家具体来聊聊低频信号发生器原理方框图、使用及测试应用。
低频信号发生器原理方框图
低频信号发生器的原理方框图如图所示。包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。
图 低频信号发生器原理方框图
主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。电压输出端的负载能力很弱，只能供给电压，故为电压输出。振荡信号再经功率放大器放大后，才能输出较大的功率。阻抗变换器用来匹配不同的负载阻抗，以便获得最大的功率输出。电压表通过开关换接，测量输出电压或输出功率。
低频信号发生器的使用
低频信号发生器虽然型号很多，但是它们除频率范围、输出电压和功率大小等有些差异外，它们的基本测试方法和应用范围是相同的。本项介绍低频信号发生器面板装置、测试步骤与技巧等方面的一些共性的内容，以便使用者能在此基础上可适应各种不同型号的低频信号发生器。
（一）面板装置
一般低频信号发生器面板上所具有的控制装置有频段（频率倍乘）开关、频率调节（调谐）度盘、频率微调旋钮、输出调节旋钮、衰减选择开关、输出阻抗选择开关、内部负载开关、电压输出插座、功率输出接线柱、电压表输入接线柱、电压表头、电源开关与指示灯等。现分别介绍如下。
1、频段开关亦称为频率倍乘开关，通常有4档：20Hz～200Hz（或×1），200Hz～2kHz（或×10），2kHz～20kHz（或×100），20kHz～200kHz（或×1000）。
2、频率调节度盘亦称为调谐旋钮。这是各频段内连续调节频率用的。有些仪器的4个频段分别对应4条刻度；有些仪器是一条刻度对应4个频段，用倍乘数计算频率值。
3、频率微调（%）旋钮有些仪器上具有该装置，是对输出信号频率进行微调的旋钮。现以刻度上标有±1.5%Hz符号的频率微调（%）旋钮为例，对于某一个特定频率点而言，例如1000Hz频率点，微调范围为±15Hz；100Hz频率点，微调范围为±1.5Hz。
4、输出调节旋钮连续调节输出信号（电压、功率）大小。
5、衰减选择开关输出信号衰减值通常用分贝（dB）表示。有些仪器有个位数（0～10dB）和十位数（10～90dB）两个衰减选择开关，此种情况下的实际输出信号衰减数为两开关读数之和；有些仪器只有一个衰减选择开关，此种情况下的衰减数一般仅有0dB（衰减倍数为1），20dB（衰减倍数为10），40dB（衰减倍数为100），60dB（衰减倍数为1000），80dB（衰减倍数为10000）数档。后一种情况的衰减选择开关往往是与输出阻抗选择开关合而为一的。
6、输出阻抗选择开关通常具有若干个档级。供选用的输出阻抗有如8Ω、50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ等。一般仪器根据各自的应用场合，均配备有若干档阻抗值供选用。
7、内部负载开关有些仪器上备有此开关。有通、断两档。置于通档时，机内负载电阻（通常是600Ω）与输出变压器次级抽头相接。这种情况主要是用于信号发生器外接负载为高阻抗状态（如外接示波器、电子电压表或高输入阻抗电路等）时。如果外部负载正好为600Ω时，输出抗选择开关应置于600Ω档，而内部负载开关应置于断档。如果外部负载为8Ω，50Ω，75Ω,150Ω或5KΩ等时，输出阻抗选择开关应置于相应的阻抗档级，内部负载内部负载开关也应置于断档。
8、输出端一般低频信号发生器都具有两个输出端子。一个是电压输出插座，它通常输出0～5V的小失真的正弦信号电压，另一个是功率输出接线柱（有输出Ⅰ、输出Ⅱ、中心端和接地4个接线柱）。当短路片连接输出Ⅱ和接地柱时，信号发生器输出为不对称（不平衡式）；当中心端和接地柱相连接时，信号发生器输出为对称式（平衡式）。两种不出的接法具体可见图所示。
图 低频信号发生器功率输出端及其接法
9、电压表量程开关有些信号发生器（如XFD-7A型等）的电压指示电路可单独作电子电压表用，通常设有若干档量程（如15V，30V，75V，150V等）供选用。
10、电压表输入接线柱信号发生器中凡单独作电子电压表用的指示电路，均具有电压表输入接线柱。当测量信号发生器自身输出电压时，要用一根导线连接信号发生器的输出接线柱Ⅰ（仅测量不平衡电压）。如果测量外界电压时，外界电压由此接线柱和信号发生器接地接线柱输入。
11、电压表头及其刻度电压表表头上有对应不同量程的刻度线若干条，有些信号发生器（如XD-7A型等）的电压表是读测衰减电路之前的电压值的，输出端电压值的计算要计入衰减分贝数。这一点在使用中一定要注意区分。
12、电源开关和指示灯
（二）测试步骤与技巧
1、准备工作
先把输出调节旋钮置于逆时针旋到底的起始位置,然后开机预热片刻，使仪器稳定工作后使用。
2、选择频率
根据测试需要调节频段选择开关于相应档级；调节频率刻度盘于相应的频率点上。例如，需要获得频率为1000Hz的正弦信号，频率选择开关应置于×10档（亦有标200Hz～2000Hz档），频率刻度盘应置于100Hz刻度点频率，即为100Hz×10=1000Hz。在具有频率微调（%）旋钮的信号发生器上，通常该旋钮应置于零位置。
3、输出阻抗的配接
匹配电路实例
应根据外接负载电路的实际负载值具体考虑之。若被测电路的实际输入阻抗值与信号发生器输出阻抗选择开关有对应数值时，则信号发生器的输出阻抗选择开关应置于相对应（阻抗值相等或相近）的档级，以获得最佳负载输出，即获得功率大而失真小的输出信号。如果信号发生器输出阻抗与负载阻抗失配过大，将引起输出信号的较大失真，若被测电路的输入阻抗与信号发生器的输出阻抗档级不相符，则应在信号发生器功率输出端与被测电路输入端之间接入阻抗变换电路。图匹配电路实例中，列举了3种由电阻组成的不平衡式匹配电路，这3种电路还有20dB（即10倍）的衰减量。在许多场合下的外接负载为高阻扰（例如外接负载为示波器、电子电压表或高阻抗电路等）时，通常宜在信号发生器功率输出端并联上一个相应的等效负载电阻。有些信号发生器（XFD-7A型等)中备有内部开关，设有通、断两档，当其打到通档时，功率输出端自行并联上一个等效负载电阻，这个电阻值取600Ω，所以一般与600Ω档配接。如果实际使用中，由于要求输出电压值比较大，超出了600Ω档所能输出的最大电压值（XFD-7A型该档输出最大电压不超过75V），则可选用比600Ω阻值更高的档，如5000Ω（此档输出最大电压值可达150V左右），但此时宜将信号发生器的内部负载开关打到断档，信号发生器的输出接线柱上宜并联上一个5000Ω的等效负载电阻。如果使用信号发生器电压输出端的输出信号，或经仪器内部衰减后（即使用了衰减选择开关）的功率输出端的输出信号，而作为负载的电路又处于高的输入阻抗状态（20倍于信号发生器的输出阻抗），则此时信号发生器的输出和被测放大电路的输入可直接相连而不必考虑阻抗匹配。
4、输出电路形式的选择
根据外接负载电路是不对称（不平衡）输入还是对称（平衡）输入，用输出短路片变换信号发生器的输出接线柱的接法，可获得不对称（不平衡）输出或对称（平衡）输出。
5、输出电压的调节和测读
调节输出电压旋钮，可以连续改变输出信号大小。输出电压的大小可由信号发生器电压表读数、输出阻抗选择开关和输出衰减选择开关档级决定。一般在改变信号频率后，应重新调整输出电压大小。
低频信号发生器测试应用
1、熟悉低频信号发生器面板装置的名称、位置和作用。
2、观察信号发生器输出信号。
（1）低频信号发生器输出已知频率和已知电压的信号。
f1=10kHz、u1=2V，f2=1kHz、u2=5V。用电子电压表测量输出电压值。用示波器观察输出信号波形，并测量、计算电压（峰-峰值、有效值）、周期、频率。
（2）低频信号发生器输出频率f=1kHz、u=5V的信号，将分贝衰减器置于0dB，20dB，40dB，60dB时，用电子电压表测量低频信号发生器输出电压。
记录低频信号发生器作上述测量时仪器面板的主要控制装置的位置，整理测试数据，比较低频信号发生器输出信号的自身指示值和测量值。
以上就是关于低频信号发生器原理方框图、使用及测试应用的相关内容，低频信号发生器电路设计合理，性能可靠稳定，频率用LED显示，使用极为方便，因此是一台性能价格比极高的通用测量仪器，可供工厂、实验室、科研单位使用，也适合于大专院校的无线电实验室使用，是一种用途很广的教学仪器。