信号的产生（四）

1. 阈值判决振荡器
   下图(a)是这类振荡器的基本形式。它产生周期波形的方式与反馈振荡器的方式截然不同。能产生时变电压（或电流）的电路，如RL充电电路从某个初始状态开始工作。这个电路并不真正属于振荡电路。当它发生变化时，其瞬时状态由找寻某个阈值条件如电压电平的检测器进行监视。当检测器判定已达到阈值时，检测器便起作用并将电路恢复到它的初始状态。检测器也复原，另一个周期开始。有时会存在两个检测器，时变电路在两个状态之间来回变动。
   图（b）所示电路，当一开始加上电源时，开关打开，电容器C开始通过电阻器R充电，其电压按熟悉的指数方式上升（图c）。这个上升的电压由电容器电压变成等于参考电压（或阈值电压）时便起作用的比较器监视。发生上述事件时，比较器立即将开关闭合，使C几乎在一瞬间放电。然后C又重新开始充电。这些动作决定了振荡器的周期。振荡再有R和C之值以及+V与阈值电压之比决定的频率上周期性重复。很显然，这样的波形不是正弦波，而是由具有RC电路的指数充电特性的重复时段构成。
   当需要从甚低频（mHz）到数兆赫兹的非正弦波时，常常采用阈值判决振荡器。阈值判决振荡器的频率不及优良反馈振荡器的频率稳定。但是通过仔细设计，可以在温度和电源的大变化范围内将频率变化维持到小于1%。
   

2. 合成器
   尽管有两类采用了术语合成器的信号发生器，但它们共用的技术是利用频率固定的振荡器使产生输出信号的各种信号处理电路同步。振荡器按不同情况称为“参考”或“时钟”。后一个术语来源于计算机，它的频率精度和稳定度直接影响发生器输出的质量。
   频率合成器
   这类信号发生器的突出特点是频率的多方面适用性：输出频率有极多的选择余地，每个频率都“锁定”到参考振荡器上。合成器的输出频率可以表示为有理数乘以参考频率：
   fout=m/n X fref
   式中，m、n为整数；fout为合成器的输出频率；fref为参考振荡器的频率。
   合成器的输出波形通常是正弦波，在较低频率上用方波输出也很流行。
   任意波形合成器
   在这项技术中，某个所需波形的完整周期被定义为代表时间上均匀相隔的波形取样值的数列。将这些数据储存到读写存储器中，然后由参考数据确定间隔依顺序反复读出。数列必须以某种方式变换成一系列电压值。实现这一变换的器件便是数---模转换器（DAC）。该器件的功能是使它的数字输入将加权电流切换接入公共输出节点。
   例如，在0～99十进制DAC中，十位数可以切换增量10mA，个位数则切换增量1mA。因此数字输入68将引起输出电流6 X 10+8 X 1=68mA。DAC电流输出变换成电压，经滤波、放大并用作发生器输出。由于采用了取样数据技术，故对波形的复杂性存在限制。也就是说，各种不同的波形曲线必须都能用现有的样本数量表示。依据在实施技术时所用数字硬件的速度，对波形的频率同样也存在限制。
   当唯一需要的波形是波形样本永久储存在只读存储器中的正弦波时，便会发生应用这项技术的特殊情况。

四、信号质量问题

同其它电子装置一样，信号源因其电路不完善也会遇到信号质量恶化问题。大多数信号质量问题都是由噪声、失真和处理信号的电路中有限带宽的影响三者作用的结果。

1. 信号质量问题的类型
   噪声：这个包罗万象的术语包括伴随信号的各种不同类型的外来能量。能量可能附加到信号上，类似于音频信道的叠加，或者它可以通过对信号调制来施加影响。具有叠加性质的噪声包括热噪声和有源器件（例如晶体管）噪声以及像电源交流哼声那样的离散信号。特别是，受到设计人员称之为“尖叫声”的离散、非谐波杂散信号的干扰。最难控制的噪声是对信号进行调制的噪声。这类噪声作为相位调制左右着信号，即“相位噪声”。它引起信号频谱展宽，在信号源用在发射机和接收机场合时可能带来问题。
   失真：由于传递函数（使输入与输出相关的特性）中存在着一定的非线性，故放大器和其它信号处理电路将使通过它们的信号的波形略微发生畸变。对于正弦信号，这意味着失去纯正弦曲线形状，而信号的谐波与信号一起出现。对于三角波形，会出现线性恶化。然而，脉冲信号源有时却有意利用非线性（饱和）放大器来改善信号源的上升时间和平直度性能。
   带宽限制：没有那个实际电路具有通常在基础分析中所假定的无限大带宽。真实电路如信号源输出放大器只具有有限通带。在真实电路的通带内，增益和信号延时均随频率而变化。当复合信号通过这样的电路时，各信号分量的相对幅度和相对时间位置都会改变。这便引起信号波形的形状改变。这类变化的常见例子是紧接方波上升沿和下降沿之后出现的阻尼振荡（振铃）。