電子測量與常用儀器的使用2

第2章常用信號發(fā)生器的使用2.1信號發(fā)生器的種類和技術(shù)指標(biāo)

2.2低頻信號發(fā)生器的使用

2.3高頻信號發(fā)生器的使用

2.4函數(shù)信號發(fā)生器簡介實訓(xùn)2信號發(fā)生器的操作使用2.1信號發(fā)生器的種類和技術(shù)指標(biāo)2.1.1信號發(fā)生器的用途1.用作激勵源用信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號作為某些電子設(shè)備的激勵信號。2.用作信號仿真

在電子設(shè)備的測量中，常需要產(chǎn)生模擬實際環(huán)境相同特性的信號，如干擾信號等，這時可利用信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬干擾信號，對電子設(shè)備進(jìn)行仿真測量。3.用作校準(zhǔn)源

高級信號發(fā)生器產(chǎn)生的一些標(biāo)準(zhǔn)信號，可用于對一般的信號源進(jìn)行校準(zhǔn)或比對。

測試儀器輸出響應(yīng)被測設(shè)備輸入激勵信號發(fā)生器2.1.2信號發(fā)生器的分類正弦波信號發(fā)生器在線性電子系統(tǒng)的測試中應(yīng)用最廣，因為正弦波信號經(jīng)過線性系統(tǒng)之后，若該線性系統(tǒng)良好，則輸出仍為同頻的正弦波信號，只是正弦波信號的幅值和相位有所變化。函數(shù)信號發(fā)生器現(xiàn)在用的是越來越多，因為它不僅可以產(chǎn)生多種波形的信號，而且信號的頻率范圍也比較寬。脈沖信號發(fā)生器主要用來測量數(shù)字電路的工作性能和測量模擬電路的瞬態(tài)響應(yīng)。2.1.3信號發(fā)生器的一般組成信號發(fā)生器的一般組成框圖如圖2.2所示，主要由振蕩器、變換器、輸出電路、電源、指示器五部分組成。1．振蕩器

振蕩器是信號發(fā)生器的核心，它用來產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號。信號源的一些重要技術(shù)指標(biāo)如工作頻率、頻率的穩(wěn)定度等基本上由振蕩器來決定。2．變換器

變換器的作用是對振蕩器產(chǎn)生的信號進(jìn)行放大、整形和調(diào)制。一般來說，振蕩器的輸出信號都比較微弱，需要進(jìn)行放大。有的信號發(fā)生器需要產(chǎn)生幾種波形，這就需要進(jìn)行波形變換和整形。高頻信號發(fā)生器需要產(chǎn)生幅度或頻率變化的信號，這就需要對振蕩器輸出的正弦波信號進(jìn)行調(diào)制。3．輸出電路輸出電路的作用是對輸出信號的電平和阻抗進(jìn)行變換，以提高帶信號發(fā)生器的帶負(fù)載能力。輸出電路一般由衰減器、跟隨器和匹配變壓器等組成。4．指示器

指示器的作用是指示輸出信號的電平、頻率和調(diào)制度，它可能是電壓表、功率計、頻率計或調(diào)制度儀等，顯示方式有指針式和數(shù)字式等。現(xiàn)代測量儀器的指示器基本上都采用數(shù)字式儀表，且指示精度也越來越高。5．電源

電源為信號源的各部分電路提供直流電壓。除了便攜式信號發(fā)生器僅用電池供電外，一般的信號發(fā)生器都采用直流穩(wěn)壓電源，將220V、50Hz的市電經(jīng)變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓后，供給各電路使用。電源性能的好壞，直接影響信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)。2.1.4信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)主要包括三項內(nèi)容。1．頻率特性（1）有效頻率范圍（2）頻率準(zhǔn)確度（3）頻率穩(wěn)定度2．輸出特性（1）輸出形式（2）輸出阻抗（3）電平特性（4）輸出波形及其非線性失真3．調(diào)制特性2.2低頻信號發(fā)生器的使用2.2.1低頻信號發(fā)生器的組成與技術(shù)指標(biāo)指示電壓表振蕩器放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓輸出S功率輸出電壓輸入振蕩輸出調(diào)節(jié)圖2.4

低頻信號發(fā)生器的組成框圖1.各部分電路的作用振蕩器是低頻信號發(fā)生器的核心，其產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號，一般由RC振蕩器或差頻式振蕩器組成。振蕩器決定了輸出信號的的頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。低頻信號發(fā)生器的放大器包括電壓放大器和功率放大器，以達(dá)到實現(xiàn)輸出一定電壓幅度和功率的要求。電壓放大器的作用是對振蕩器產(chǎn)生的微弱信號進(jìn)行放大，并把功率放大器、輸出衰減器以及負(fù)載和振蕩器隔離起來，防止對振蕩信號的頻率產(chǎn)生影響，所以又把電壓放大器稱為緩沖放大器。輸出衰減器用于改變信號發(fā)生器的輸出電壓或功率，由連續(xù)調(diào)節(jié)器和步進(jìn)調(diào)節(jié)器組成。圖2.5

衰減器電原理圖圖2.5衰減器電原理圖2.低頻信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)通用低頻信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)有：（1）頻率范圍1Hz～20kHz（現(xiàn)代儀器已延伸到1MHz），可均勻連續(xù)可調(diào)。（2）頻率準(zhǔn)確度±（1～3）%。（3）頻率穩(wěn)定度（0.1～0.4）%/小時。（4）輸出電壓0～10V連續(xù)可調(diào)。（5）輸出功率0.5～5W連續(xù)可調(diào)。（6）非線性失真范圍（0.1～1）%。（7）輸出阻抗有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等幾種。（8）輸出形式有平衡輸出與不平衡輸出兩種。2.2.2低頻信號發(fā)生器的使用操作1．熟悉面板2．掌握正確的操作步驟（1）準(zhǔn)備工作（2）輸出頻率調(diào)節(jié)（3）輸出阻抗的配接（4）輸出形式的選擇（5）輸出電壓的調(diào)節(jié)和測讀●FJ-XD22PS低頻信號發(fā)生器面板上各旋鈕開關(guān)的作用1.電源開關(guān)；2.信號輸出端子；3.輸出信號波形選擇鍵；4.正弦波幅度調(diào)節(jié)旋鈕；5.矩形波、尖脈沖波幅度調(diào)節(jié)旋鈕；6.矩形脈沖寬度調(diào)節(jié)旋鈕；7.輸出信號衰減選擇鍵；8.輸出信號頻段選擇鍵；9.輸出信號頻率粗調(diào)旋鈕；10.輸出信號頻率細(xì)調(diào)旋鈕；11.單次脈沖按鈕；12.信號輸入端子；13.六位數(shù)碼顯示窗口；14.頻率計內(nèi)測、外測功能選擇鍵（按下：外測，彈起：內(nèi)測）；15.測量頻率按鈕；16.測量周期按鈕；17.計數(shù)按鈕；18.復(fù)位按鈕；19.頻率或周期指示發(fā)光二極管；20.測量功能指示發(fā)光二極管?！馞J-XD22PS低頻信號發(fā)生器的主要技術(shù)性能（1）信號源部分（2）頻率計部分（內(nèi)測和外測）：●基本操作步驟（1）將電源線接入220V，50HZ交流電源上。應(yīng)注意三芯電源插座的地線腳應(yīng)與大地妥善接好，避免干擾。（2）開機(jī)前應(yīng)把面板上各輸出旋扭旋至最小。（3）為了得到足夠的頻率穩(wěn)定度，需預(yù)熱。（4）頻率調(diào)節(jié)：面板上的頻率波段按鍵作頻段選擇用，按下相應(yīng)的按鍵，然后再調(diào)節(jié)粗調(diào)和細(xì)調(diào)旋至所需要的頻率上。此時“內(nèi)外測”鍵置內(nèi)測位，輸出信號的頻率由六位數(shù)碼管顯示。（5）波形轉(zhuǎn)換：根據(jù)需要波形種類，按下相應(yīng)的波形鍵位。波形選擇鍵從左至右依次是：正弦波、矩形波、尖脈沖、TTL電平。（6）輸出衰減有0dB、20dB、40dB、60dB、80dB五檔，根據(jù)需要選擇，在不需要衰減的情況下須按下“0dB”鍵，否則沒有輸出。（7）幅度調(diào)節(jié)：正弦波與脈沖波幅度分別由正弦波幅度旋鈕和脈沖波幅度旋鈕調(diào)節(jié)。本機(jī)充分考慮到輸出的不慎短路，加了一定的安全措施，但是不要作人為的頻繁短路實驗。（8）矩形波脈寬調(diào)節(jié)：通過矩形脈沖寬度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)。（9）“單次”觸發(fā)：需要使用單次脈沖時，先將六段頻率鍵全部抬起，脈寬電位器順時針旋到底，輕按一下“單次”輸出一個正脈沖；脈寬電位器逆時針旋到底，輕按一下“單次”輸出一個負(fù)脈沖，單次脈沖寬度等于按扭按下的時間。（10）頻率計的使用：頻率計可以進(jìn)行內(nèi)測和外測，“內(nèi)外測”功能鍵按下時為外測，彈起時為內(nèi)測。頻率計可以實現(xiàn)頻率、周期、計數(shù)測量。輕按相應(yīng)按扭開關(guān)后即可實現(xiàn)功能切換，請同時注意面板上相應(yīng)的發(fā)光二極管的功能指示。當(dāng)測量頻率時“Hz或MHz”發(fā)光二極管亮，測量周期時“ms或s”發(fā)光二極管亮。為保證測量精度，頻率較低時選用周期測量，頻率較高時選用頻率測量。如發(fā)現(xiàn)溢出顯示“------------”時請按復(fù)位鍵復(fù)位，如發(fā)現(xiàn)三個功能指示同時亮?xí)r可關(guān)機(jī)后重新開機(jī)?！癫僮鲗嵗?.操作任務(wù)用FJ-XD22PS低頻信號發(fā)生器輸出頻率為1000Hz、有效值為10mV的正弦波。2.操作步驟（1）通電預(yù)熱數(shù)分鐘后按下波形選擇鍵中的“～”鍵，輸出信號即為正弦波信號。（2）讓“內(nèi)、外”測頻鍵處于彈起狀態(tài)，頻率計內(nèi)測輸出信號頻率。（3）按下輸出衰減“20dB”鍵，正弦信號衰減了20dB后輸出。（4）按下頻率波段選擇“1K—10K”按鍵，輸出信號頻率在1KHz～10KHz之間連續(xù)可調(diào)。（5）輕按測量功能選擇中的“頻率”鍵，該鍵上方的紅色發(fā)光二極管亮，窗口中顯示的數(shù)字即為輸出信號的頻率，窗口右側(cè)上方“Hz”紅色發(fā)光二極管亮，表示頻率單位為Hz。（6）調(diào)節(jié)頻率“粗調(diào)”旋鈕直到顯示的頻率值接近1000Hz時，再改調(diào)頻率“細(xì)調(diào)”旋鈕，直到顯示的頻率值為1000Hz為止。2.2.3低頻信號發(fā)生器的典型應(yīng)用低頻信號發(fā)生器輸出中頻段的某一頻率（如音頻放大器可選1kHz左右）信號，加到被測電路的輸入端。輸入幅度由毫伏表監(jiān)測，不要過大，否則輸出會失真。輸出同時用毫伏表和示波器測試，使輸出信號在基本不失真、無振蕩和嚴(yán)重干擾的情況下進(jìn)行定量測試。電壓放大倍數(shù)為：AV=UO/Ui式中UO——被測放大器輸出電壓有效值；

Ui——被測放大器輸入電壓有效值。2.3高頻信號發(fā)生器的使用2.3.1高頻信號發(fā)生器的組成與原理可變電抗器主振器緩沖級調(diào)制級輸出級監(jiān)測器內(nèi)調(diào)制振蕩器電源外調(diào)制輸入輸出圖2.9高頻信號發(fā)生器的組成框圖內(nèi)外FMSAM

主振器是信號發(fā)生器的核心，一般采用可調(diào)頻率范圍寬、頻率準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定度好的LC振蕩器，它用于產(chǎn)生高頻振蕩信號。各主要部分單元電路的功能如下：1．可變電抗器2．內(nèi)調(diào)制振蕩器3．調(diào)制級4．輸出級2.3.2高頻信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)（1）頻率范圍

XFG-7型高頻信號發(fā)生器的頻率范圍為100kHz～30MHz，分8個頻段，與頻率調(diào)節(jié)度盤上的8條刻度線相對應(yīng)。頻率刻度誤差1%。第一頻段：100kHz～180kHz；第二頻段：180kHz～350kHz；第三頻段：350kHz～700kHz；第四頻段：700kHz～1.4MHz；第五頻段：1.4MHz～3MHz；第六頻段：3MHz～6.5MHz；第七頻段6.5MHz～14MHz；第八頻段：14MHz～30MHz。（2）輸出電壓與輸出阻抗（3）調(diào)幅頻率（4）漏訊＜0.3μV。2.3.3高頻信號發(fā)生器的使用步驟與技巧1．面板裝置VM%0～0.1V保險絲通調(diào)幅度調(diào)節(jié)載波調(diào)節(jié)輸出微調(diào)0～1V0101100100010000輸出倍乘400等幅1000調(diào)幅選擇波段外調(diào)幅輸入V零點(diǎn)1V校準(zhǔn)M%零點(diǎn)指示燈頻率粗調(diào)頻率細(xì)調(diào)圖2.10XFG-7型高頻信號發(fā)生器面板圖12345678（1）波段開關(guān)（2）頻率調(diào)節(jié)旋鈕（3）載波調(diào)節(jié)旋鈕（4）輸出-微調(diào)旋鈕（5）輸出-倍乘開關(guān)（6）調(diào)幅選擇開關(guān)（7）外調(diào)幅輸入接線柱（8）調(diào)幅度調(diào)節(jié)旋鈕（9）0～1V輸出插孔（10）0～0.1V輸出插孔（11）電壓表（V表）（12）調(diào)幅度表（M%表）（13）V表零點(diǎn)旋鈕（14）lV校準(zhǔn)電位器（15）M表零點(diǎn)旋鈕2．XFG-7型調(diào)幅高頻信號發(fā)生器的使用步驟與技巧（1）等幅波輸出①將調(diào)幅選擇開關(guān)置于等幅位置。②根據(jù)所需頻率，將波段開關(guān)置于相應(yīng)的頻段，粗調(diào)旋鈕調(diào)到所需的頻率附近，然后再調(diào)節(jié)頻率微調(diào)旋鈕，以得到準(zhǔn)確的頻率。③調(diào)載波調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓表指示在紅線上。④如果需要的信號電壓值大于0.1V時，應(yīng)從0～lV插孔輸出。這時仍應(yīng)調(diào)節(jié)載波調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓表指示在lV上，如果輸出-微調(diào)旋鈕置于5處，就表示輸出電壓為0.5V。由于儀器的輸出電壓值在不同頻率時是不同的，因此每換一個頻率必須按上述方法重新校準(zhǔn)一次（2）調(diào)幅波輸出使用內(nèi)調(diào)制信號時：①將調(diào)幅選擇開關(guān)置于相應(yīng)的位置（400Hz或1000Hz）。②按選擇等幅波頻率的方法選擇載波頻率。③調(diào)節(jié)載波調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓表指示為lV。④調(diào)節(jié)調(diào)幅度調(diào)節(jié)旋鈕，使調(diào)幅度表指示出所需的調(diào)幅度。一般調(diào)節(jié)指示在30%處。⑤利用輸出-微調(diào)旋鈕和輸出-倍乘旋鈕來控制載波的輸出幅度，計算方法與輸出等幅信號相同。使用外調(diào)制信號時：①將調(diào)幅選擇開關(guān)置于等幅位置。②按選擇等幅信號頻率的方法選擇載波頻率。③選擇合適的音頻信號發(fā)生器作為音頻調(diào)幅信號源，音頻信號發(fā)生器應(yīng)具有相應(yīng)的工作頻段，而且它的輸出應(yīng)能提供0.5W以上的功率（在20kΩ負(fù)載上輸出大于100V）。④接通音頻信號發(fā)生器，將輸出調(diào)到最小，然后將它接到外調(diào)幅輸入接線柱上。將調(diào)幅度旋鈕置于最大位置（順時針旋到底）。逐漸增大輸出，直到調(diào)幅度表上的讀數(shù)滿足為止。這時調(diào)幅度表上的讀數(shù)就是輸出調(diào)幅度。⑤利用輸出-微調(diào)旋鈕和輸出-倍乘開關(guān)控制載波的輸出幅度，計算方法與輸出等幅信號相同。2.3.4調(diào)幅高頻信號發(fā)生器的典型應(yīng)用1．接線方法（1）被測接收機(jī)（收音機(jī)）置于儀器輸出插孔的一側(cè)，兩者距離應(yīng)使輸出電纜可以達(dá)到。（2）儀器機(jī)殼與接收機(jī)殼用不長于30cm的導(dǎo)線連接，并接地線。（3）用帶有分壓器的輸出電纜，從0～0.lV插孔輸出（在測試接收機(jī)自動音量控制時，用一根沒有分壓器的電纜，從0～lV插孔輸出）。為了避免誤接高電位，可以在電纜輸出端串接一個0.01μF～0.1μF的電容器。0～1V插孔應(yīng)用金屬插孔蓋蓋住。（4）為了使接收機(jī)符合實際工作情況，必須在接收機(jī)與儀器間接一個等效天線。等效天線連接在本儀器的帶有分壓器的輸出電纜的分壓接線