12、信号模拟器与仿真器的原理及应用

信号模拟器与仿真器的原理及应用

1. 信号模拟器与仿真器概述

信号模拟器和仿真器是电子领域中常用的设备，常见的类型包括音频发生器、射频发生器、视频和声音发生器以及系统仿真器。这些设备都以高质量的振荡器为核心，其波形通常有正弦波、方波和锯齿波，并且具有可调节的直流偏移。

2. 带频率合成器的信号发生器和模拟器

频率计数器仪器的电子显示功能进一步拓展，产生了输出频率的电子调节功能，即频率合成器。它能在每个时间间隔对模拟信号的内容和频率变化进行校正，以确保幅度和相位的失真最小，校正方法分为直接法和间接法。

2.1 间接频率合成法

间接法基于锁相环（PLL），利用本地振荡器中输出频率与内部生成频率之间的相位校正来进行频率校正，本地振荡器具有标准的高稳定性和质量，通常内部频率参考由石英晶体（1 - 10 MHz）提供。

然而，这种方法存在一些问题：
- 并非所有调制频率都能通过滤波器去除。
- 滤波器的输出会影响压控振荡器（VCO）中心频率的相位和幅度。
- 为减少不需要的谐波失真，需使用大时间常数，但这会使VCO频率发生实质性变化的时间过长。
- 当参考频率较低时，带通滤波器输出的波纹会导致合成器分辨率降低，加重上述问题。

解决这些问题的一种方法是使用多环或复杂环的合成器。

2.2 锁相环（PLL）

锁相环是一种用于跟踪本地信号发生器与外部信号振荡器相位的电路，无论两者的大小或格式如何。本地信号和内部生成信号基于外部信号的过零点或频率信息。本地振荡器的质量决定了仪器和其他应用中生成信号的质量。锁相环有多种应用，如控制信