凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。 信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。
一、低频信号发生器的工作原理
低频信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号。除具有电压输出外，有的还有功率输出。所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
（一） 低频信号发生器的原理方框图
低频信号发生器的原理方框图如图3-1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3-1 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。
（二）低频信号发生器的主振电路
低频信号发生器的主振级几乎都采用RC桥式振荡电路。这种振荡器的频率调节方便，调节范围也较宽。
RC桥式振荡器是一种反馈式振荡器，其原理电路如图3-2所示。T1、T2构成同相放大器，R1、C1、 R2、C2为选频网络。选频网络的反馈系数与频率有关（为反馈电压，为放大器输出电压）。因此，反馈网络具有选频特性，使得只有某一频率满足振荡的两个基本条件，即振幅和相位平衡条件。
图3-2 RC桥式振荡器
选频网络是一个RC串并联反馈电路，其电路及频率特性如图3-3（a）、（b）所示。当频率很低接近零时，C1、C2的容抗趋向无穷大，Vo几乎全部降落在Cl上，VF与F近似为零，流过R2的电流也就是流过C1的电流，，而主要由C1来决定，故相位超前90°，所以相位也超前90°。随着频率逐渐升高，C1的容抗逐渐减小，因此C1上的压降减小，R2上的分压则逐渐增加，VF与捆扎胶带F亦逐渐增大，选频网络所引起的相移ψ也逐渐变小。
图3-3 RC选频网络频率特性
当频率很高趋向无穷大时，Cl和ysn-264C2的容抗都很小，Cl是串联于回路中，它与R1相比可以忽略，C2是与R2并联，由于C2的容抗很小，所以与F很小，为在C2上的降压，与磁性输送带同相，所以近似落后于90°。随着频率逐渐降低，VF和F也随着增大，相角ψ也逐渐减小。当ω=ω0时，VF和F达到最大，相移ψ=0。
上述过程也可用数学公式表示：
R1、C1的串联阻抗为
R2、C2的并联阻抗为
因此，该网络的传输系数为
一般说来，为了调节方便，常取R1=R2=R，C1=C2=C，则上式可改写为
当频率ω=ω0=时，则有
此时，为实数，即相移ψ=0，F为最大。
由于RC串并联网络对不同频率的信号具有上述选频特性，因此，当它与放大器组成正反馈放大器时，就有可能使ω=1/RC的频率满足振幅和相位条件，从而得到单一频率的正弦振荡。如图3-2所示，T1、T2组成两级阻容耦合放大器。其频率特性很宽，可以把放大倍数A看成常数，每级放大器倒相180°，两级放大器共产生360°的相移，为同相放大。在ω=ω0=1/RC时，ψ=0，满足相位平衡条件。只要放大器总放大倍数A≥3，则AF≥1，即可满足振幅平衡条件。因此，在频率为ω0时满足振幅、相位条件而产生振荡，对于其他频率，由于RC网络相移不为零，且振幅传输系数很快下降，所以其他任率都不可能形成振荡。
在实际的RC桥式振荡电路中，由于两级放大器的放大量很大（远大于3），正反馈信号很强，使振荡幅度不断增长，直到增长到晶体管输出特性的非线性区域，放大倍数降低，振荡才能稳定。这样，振荡信号很强，一方面使波形失真严重，另一方面可能使晶体管过载。因此放大器需加入很深的负反馈，使放大倍数降为3左右。其电路如图3-4（a）所示。Rt、R6为负反馈支路，它与正反馈支路组成一个电桥，即为文氏电桥。如图甜菜斑蝇3-4（b）所示，四个桥臂中AB和BC两个桥臂是由正反馈选频网络构成。另外两个桥臂AD和DC则是由放大器负反馈网络Rt和R6构成。电桥的两个端点A、C接到放大器的输出端，引回输出电压Vo，电桥的另外两个端点B、D接到放大器输入级T1的基极和发射极，以供给放大器的输入信号Vi。这种振荡器又称为文氏电桥振荡器。
反馈电阻Rt是具有负温度系数的热敏电阻，可以自动稳定振荡幅度。当振荡输出电压幅度增大时，通过Rt电流加大，引起Rt温度升高，Rt阻值减小，使负反馈增强，振荡器输出电压幅度的增大受到抑制。此外，振荡器开始起振时，热敏电阻Rt的阻值较大，负反馈较弱，整个振荡器也比较容易起振。这样，不再利用晶体管的非线性特性来限制振幅，使放大器可以工作在线性区，从而减少了振荡器的波形失真。
文氏电桥振荡器的优点是稳定度高，非线性失真小，正弦波形好，因此在低频信号发生器中获得广泛的应用。
（三）低频信号发生器的放大电珞
放大电路包括电压放大器和功率放大器，简述如下：
1．电压放大器
主振级中的电压放大器，应能满足振荡器的幅度和相位平衡条件。RC桥式振荡器中的电压放大器应是同相放大器。
缓冲放大器主要用于阻抗变换。在低频信号发生器中，主振信号常首先经过缓冲放大器，然后再输入给电压放大器或输出衰减器，使衰减器阻抗变化或电压放大器输入阻抗变化时，不影响主振级的工作。
一般电压放大器的方框图如图3-1所示。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数，要求电压放大器的输入阻抗较高。低频信号发生器的工作频率范围较宽，要求
电压放大器的通频带亦宽，并且波形失真小，工作稳定。电压放大器的后级是输出衰减器和电压指示表，为了在调节输出衰减器时，阻抗变化不影响电压放大器，要求电压放大器的输出阻抗低，有一定的负载能力。满足上述指标的放大器，才能用于低频信号发生器中。
2．功率放大器
某些低频信号发生器要求有功率输出，这样要有功率放大器。在低频信号发生器中，对功率放大器的主要要求是失真小，输出额定功率，并设有保护电路。
功率放大器主要是为负载提供所需要的功率。因此晶体管均工作在大信号（大电压、大电流）状态。为了充分利用晶体管，其工作电流、电压都接近管子的极限值。所以要求功率放大器既要满足输出功率的要求，又要避免晶体管过热，而且非线性失真也不能太大。由于功率放大器实际上是一个换能器，即将晶体管集电极直流输入功率转换为交流输出功率，因此还要求换能效率要高。
由于功率放大器工作在大信号状态下，晶体管往往在接近极限参数下工作，所以因设计不
当或使用条件变化，就容易超过极限范围导致晶体管损坏。因此在功率放大器电路中，常常加上保护电路。当负载短路等原因使功率管中电流、功耗超过极限运用范围时，利用负载短路取样信号，通过保护电路可以切断输入信号或切断电源，以达到保护目的。或者用保护电路把功率管负载线限制在安全工作区域之内。
防护套（四）低频信号发生器的输出电路
对于只要求电压输出的低频信号发生器，输出电路仅仅是一个电阻分压式衰减器。对于需要功率输出的低频信号发生器，为了与负载匹配以减小波形失真和获得最大输出功率，还必须接上一个或两个匹配输出变压器，并用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变输出阻抗以获得最佳匹配。
低频信号发生器中的输出电压调节，常常可以分为连续调节和步进调节。为了使主振输出电压连续可调，采用电位器作连调衰减器。为了步进调节电压，用步进衰减器按每档的衰减分贝数逐档进行。例如XD22型低频信号发生器中的步进衰减器，衰减共分九级，每级衰减10dB，共90dB。衰减器原理如图3-5所示。一般要求衰减器的负载阻抗很大，使负载变化对衰减系数影响较小，从而保证衰减器的精度。衰减器每级的衰减量根据输入、输出电
压的比值取对数求出。现以波段开关置于第二档为例，根据下式计算衰减量为
根据XD1型低频信号发生器衰减器的参数计算得：
两边取对数
同理第三档为
依此类推，波段开关每增加一档，就增加10dB的衰减量，根据需要可任选衰减量。
输出电路还包括电子电压表，一般接在衰减器之前。经过衰减的输出电压应根据电压表读数和衰减量进行估算。
（五）低频信号发生器的主要性能指标与要求
1．频率范围
频率范围是指各项指标都能得到保证时的输出频率范围，或称有效频率范围。一般为20Hz～200kHz，现在做到1Hz～lMHz并不困难。在有效频率范围内，频率应能连续调节。
2．频率准确度
频率准确度是表明实际频率值与其标称频率值的相对偏离程度。一般为±3%。
3．频率稳定度
频率稳定度是表明在一定时间间隔内，频率准确度的变化，所以实际上是频率不稳定度或漂移。没有足够的频率稳定度，就不可能保证足够的频率准确度。另外，频率的不稳定可能使某些测试无法进行。频率稳定度分长期稳定度和短期稳定度。频率稳定度一般应比频率准确度高一至二个数量级，一般应为（0.1～0.4）%/小时。
4．非线性失真
振荡波形应尽可能接近正弦波，这项特性用非线性失真系数表示，希望失真系数不超过（1～3）% ，有时要求低至0.1% 。
5．输出电压
输出电压须能连续或步进调节，幅度应在0～10V范围内连续可调。
6.输出功率
某些低频信号发生器要求有功率输出，以提供负载所需要的功率。输出功率一般为0.5～5W连续可调。
7．输出阻抗
对于需要功率输出的低频信号发生器，为了与负载完美地匹配以减小波形失真和获得最大输出功率，必须有匹配输出变压器来改变输出阻抗以获得最佳匹配。如50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和1.5kkyxΩ等几种。
8．输出形式
低频信号发生器应可以平衡输出与不平衡输出。
二、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。
