信号的产生

2. 想的三角波由连在一起的线性正斜率时段（1）和负斜率时段（2）组成。当两个时段的时间相等时，这样的波形称为对称波形。像方波一样，对称三角波只由基频正弦波和奇次谐波组成。
   非对称三角波常常称为“锯齿”波。锯齿波常用作时域示波器的的水平驱动波形。时段2代表显示信号的工作迹线，时段1是电子束回扫迹线。在诸如此类的应用中，最重要的问题是三角波的线性，即波形的各时段紧密接近精确直线的程度。
   任意波形：“任意”一词并不是一个包括所有尚未讨论的波形类型的包罗万象的术语。确切的说，它是数字信号产生技术在仪器仪表中广泛使用的结果。它的理念是产生一个由用户对其一个周期形状加以定义的周期波形。这类定义可以采用数学表示式，但更为普遍的是以一组如图（c）中波形上的点所示取样点的形式进行定义。用户可以用图形编辑功能如显示屏和鼠标器来定义这些点，或者，可以从相连接的计算机下载一组取样值。提供的取样点越多，可以定义的波形越复杂。重复速率（即频率）和幅度也可以由用户控制。在一组取样点送入仪器的存储器之后，电子电路便通过这组数据产生平稳、反复重复的波形。
   这类用户定义的波形的一个重要实例是，用来对病人监护仪和类似医用设备进行测试的各种心电图波形的合成。

三、如何产生周期信号

   没有振荡器便不会有周期信号产生，某些信号发生器直接利用由振荡器产生的波形。然而，许多信号发生器是利用信号处理电路来产生它们的输出，这些信号处理电路由固定频率的精密振荡器同步，这类振荡器属于合成器。 

1. 振荡器
   电子振荡器的主要任务就是将直流能量变换为周期信号。任何振荡器电路都属于以下两大类：带滤波反馈的交流放大器；阈值判决电路。
   反馈振荡器：反馈技术是历史上最早采用的技术，且至今仍然是最常见的振荡电路形式。下图示出反馈振荡器所需最低限度的组成部分。放大器的输出加到对频率1滤波网络上。网络的输出再与放大器的输入端相连。在某些条件下，放大器的输出信号经过滤波网络之后，如果将所呈现出的信号加到放大器的输入端，便会产生输出信号。由于反馈连接，信号被馈至输入端，这意味着该电路能无限期地维持特定输出信号，这就构成一个振荡器。放大器与滤波器的电路组合称为反馈环路。 为了理解这种组合是如何产生振荡的，可以设想在放大器的输入处断开环路，这称为开环状态。开环电路在放大器输入处开始，而在滤波器输出处结束。为了使闭环电路在某个频率f0上产生持续信号，开环电路必须满足一下条件：
   • 经过开环电路的功率增益（放大器功率增益乘以滤波器的功率损耗）在f0上必须为1。
   • 在f0上的总开环相移必须为0（或360°，720°等360°的整数倍）。
   这两个条件只不是前面有关问题，即环路必须在放大器的输入处产生用来维持放大器输出的信号的正式表述。条件①和条件②分别规定了在输入处所需信号的幅度和相位。
   反馈振荡器通常被设计成使放大器特性不随频率迅速改变。开环特性（功率增益和相移）受滤波器的特性支配，它们决定了如何满足有关条件。因此，振荡频率可以由改变滤波器的一个或多个元件进行“调谐”。下图给出一个由增益恒定的放大器和变压器耦合的谐振式滤波器形成的环路。在谐振频率处，放大器的10dB增益与滤波器的10dB损耗相匹配（只有在谐振频率处成立，而在其它各处，开环电路具有净损耗）。同样，滤波器的相移在谐振频率处为0，所以，当环路闭合时，组合电路将在滤波器的谐振频率上产生振荡。改变滤波器的电感或电容将移动它的谐振频率。这就是闭环电路产生振荡的原理，在此仍然要满足前述振荡条件。
   
   只用所示的理想元件来完全满足第一个条件是不切实际的。环路增益即使稍小于（或稍大于）1，振荡的幅度也将随时间减小（或增大）。实际上，为了确保启动振荡，环路增益被调到稍大于1。然后，当振荡幅度达到所要求的电平时，某些非线性机理将使增益降低。普通的机理是放大器中的饱和现象。下图是说明饱和现象的放大器输入—输出特性的曲线图。直到输入信号的某个电平（无论正电平或负电平），放大器都具有由其特性曲线的斜率代表的恒定增益。超出该电平后，视放大器情况，增益以不同程度突然下降到0。放大器的工作局部进入饱和区，所以，在一个周期内的平均功率增益为1。显然，这意味着波形失真将引入输出：波形顶部变得平直。然而，这个失真的某些部分可以用反馈滤波器从外部输出信号中除去。
   
   第二个条件对理解滤波器的品质因数Q在确定振荡器的频率稳定性中所起的作用方面特别重要。Q是储存在谐振电路中的能量相对于被耗散能量的量度。这与飞轮中储存的能量与摩擦损失的关系完全相似。对滤波器而言，在谐振处其相移改变的速率与Q成正比。在工作期间，环路内可能发生微小相移。例如，放大器的转换时间可能随温度而变化，或者随机噪声可能呈矢量增加到环路信号上并使它的相位移动。为了持续满足第二个条件，振荡器的瞬时频率将发生变化，以便产生使总环路相位保持恒定不变的补偿相移。由于滤波器的相位斜率与它的Q成正比，故高Q滤波器要求较小的频移（它是无用调频），以抵消振荡器中的给定相位扰动，因此，振荡器更加稳定。
   根据以上讨论还应当明确，调谐反馈的振荡器产生的信号能量主要集中在一个频率上，只有在此处才满足振荡条件。放大器中若无产生谐波信号的失真机理（如饱和），则所有能量都会集中在该频率上。这样的信号是有适度失真（通常比基频低20～50dB）的正弦波。