电子测量及常用仪器的使用2

1、第第2章章 常用信号发生器的使用常用信号发生器的使用2.1 信号发生器的种类和技术指标信号发生器的种类和技术指标 2.2 低频信号发生器的使用低频信号发生器的使用 2.3 高频信号发生器的使用高频信号发生器的使用 2.4 函数信号发生器简介函数信号发生器简介w实训实训2 信号发生器的操作使用信号发生器的操作使用2.1 信号发生器的种类和技术指标信号发生器的种类和技术指标2.1.1 信号发生器的用途信号发生器的用途1.用作激励源用作激励源用信号发生器产生的信号作为某些电子设备的激励信号。用信号发生器产生的信号作为某些电子设备的激励信号。2.用作信号仿真用作信号仿真 在电子设备的测量中，常需要产生

2、模拟实际环境相同在电子设备的测量中，常需要产生模拟实际环境相同特性的信号，如干扰信号等，这时可利用信号发生器产生模特性的信号，如干扰信号等，这时可利用信号发生器产生模拟干扰信号，对电子设备进行仿真测量。拟干扰信号，对电子设备进行仿真测量。 3.用作校准源用作校准源 高级信号发生器产生的一些标准信号，可用于对一般高级信号发生器产生的一些标准信号，可用于对一般的信号源进行校准或比对。的信号源进行校准或比对。 测试仪器输 出响 应被测设备输 入激 励信号发生器2.1.2 信号发生器的分类信号发生器的分类 正弦波信号发生器在线性电子系统的测试中应用最广，因为正弦波信号经过线性系统之后，若该线性系统良好

3、，则输出仍为同频的正弦波信号，只是正弦波信号的幅值和相位有所变化。 函数信号发生器现在用的是越来越多，因为它不仅可以产生多种波形的信号，而且信号的频率范围也比较宽。 脉冲信号发生器主要用来测量数字电路的工作性能和测量模拟电路的瞬态响应。2.1.3 信号发生器的一般组成信号发生器的一般组成 信号发生器的一般组成框图如图2.2所示，主要由振荡器、变换器、输出电路、电源、指示器五部分组成。1振荡器 振荡器是信号发生器的核心，它用来产生不同频率、不同波形的信号。信号源的一些重要技术指标如工作频率、频率的稳定度等基本上由振荡器来决定。2变换器 变换器的作用是对振荡器产生的信号进行放大、整形和调制。一般来

4、说，振荡器的输出信号都比较微弱，需要进行放大。有的信号发生器需要产生几种波形，这就需要进行波形变换和整形。高频信号发生器需要产生幅度或频率变化的信号，这就需要对振荡器输出的正弦波信号进行调制。3输出电路 输出电路的作用是对输出信号的电平和阻抗进行变换，以提高带信号发生器的带负载能力。输出电路一般由衰减器、跟随器和匹配变压器等组成。4指示器 指示器的作用是指示输出信号的电平、频率和调制度，它可能是电压表、功率计、频率计或调制度仪等，显示方式有指针式和数字式等。现代测量仪器的指示器基本上都采用数字式仪表，且指示精度也越来越高。5电源 电源为信号源的各部分电路提供直流电压。除了便携式信号发生器仅用电

5、池供电外，一般的信号发生器都采用直流稳压电源，将220V、50Hz的市电经变压、整流、滤波及稳压后，供给各电路使用。电源性能的好坏，直接影响信号发生器的技术指标。2.1.4 信号发生器的主要技术指标信号发生器的主要技术指标信号发生器的技术指标主要包括三项内容。1频率特性（1）有效频率范围（2）频率准确度（3）频率稳定度2输出特性（1）输出形式（2）输出阻抗（3）电平特性（4）输出波形及其非线性失真 3调制特性000fffffx0minmaxfff2.2 低频信号发生器的使用低频信号发生器的使用2.2.1 低频信号发生器的组成与技术指标低频信号发生器的组成与技术指标指示电压表振荡器放大器输出衰减

6、器功率放大器阻抗变换器电压输出S功率输出电压输入振荡输出调节图2.4 低频信号发生器的组成框图1.各部分电路的作用 振荡器是低频信号发生器的核心，其产生频率可调的正弦信号，一般由RC振荡器或差频式振荡器组成。振荡器决定了输出信号的的频率范围和频率稳定度。 低频信号发生器的放大器包括电压放大器和功率放大器，以达到实现输出一定电压幅度和功率的要求。电压放大器的作用是对振荡器产生的微弱信号进行放大，并把功率放大器、输出衰减器以及负载和振荡器隔离起来，防止对振荡信号的频率产生影响，所以又把电压放大器称为缓冲放大器。 输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率，由连续调节器和步进调节器组成。 R1R2

7、R3R4R5R6R7R812345678CRViVo2图2.5 衰减器电原理图图2.5 衰减器电原理图2.低频信号发生器的技术指标通用低频信号发生器的主要技术指标有：（1）频率范围 1Hz20kHz（现代仪器已延伸到1 MHz），可均匀连续可调。（2）频率准确度 （13）%。（3）频率稳定度 （0.10.4）%/小时。（4）输出电压 010V连续可调。（5）输出功率 0.55W连续可调。（6）非线性失真范围 （0.11）%。（7）输出阻抗 有50、75、150、600、5k等几种。（8）输出形式 有平衡输出与不平衡输出两种。2.2.2 低频信号发生器的使用操作低频信号发生器的使用操作1熟悉面板

8、2掌握正确的操作步骤（1）准备工作 （2）输出频率调节 （3）输出阻抗的配接 （4）输出形式的选择输出输出中心端接地中心端输出中心端输出(a) 输出变压器(b) 不平衡输出(c) 平衡输出（5）输出电压的调节和测读FJ-XD22PS低频信号发生器面板上各旋钮开关的作用1.电源开关；2.信号输出端子；3.输出信号波形选择键；4.正弦波幅度调节旋钮； 5.矩形波、尖脉冲波幅度调节旋钮；6.矩形脉冲宽度调节旋钮；7.输出信号衰减选择键；8.输出信号频段选择键；9.输出信号频率粗调旋钮；10.输出信号频率细调旋钮；11.单次脉冲按钮；12.信号输入端子；13.六位数码显示窗口；14.频率计内测、外测功

9、能选择键（按下：外测，弹起：内测）；15.测量频率按钮；16.测量周期按钮；17.计数按钮；18.复位按钮；19.频率或周期指示发光二极管；20.测量功能指示发光二极管。FJ-XD22PS低频信号发生器的主要技术性能（1）信号源部分（2）频率计部分（内测和外测）： 基本操作步骤w（1）将电源线接入220V，50HZ交流电源上。应注意三芯电源插座的地线脚应与大地妥善接好，避免干扰。w（2）开机前应把面板上各输出旋扭旋至最小。w（3）为了得到足够的频率稳定度，需预热。w（4）频率调节：面板上的频率波段按键作频段选择用，按下相应的按键，然后再调节粗调和细调旋至所需要的频率上。此时“内外测”键置内测位

10、，输出信号的频率由六位数码管显示。w（5）波形转换：根据需要波形种类，按下相应的波形键位。波形选择键从左至右依次是：正弦波、矩形波、尖脉冲、TTL电平。w（6）输出衰减有0dB、20dB、40dB、60dB、80dB五档，根据需要选择，在不需要衰减的情况下须按下“0dB”键，否则没有输出。 w（7）幅度调节：正弦波与脉冲波幅度分别由正弦波幅度旋钮和脉冲波幅度旋钮调节。本机充分考虑到输出的不慎短路，加了一定的安全措施，但是不要作人为的频繁短路实验。w（8）矩形波脉宽调节：通过矩形脉冲宽度调节旋钮调节。w（9）“单次”触发：需要使用单次脉冲时，先将六段频率键全部抬起，脉宽电位器顺时针旋到底，轻按一

11、下“单次”输出一个正脉冲；脉宽电位器逆时针旋到底，轻按一下“单次”输出一个负脉冲，单次脉冲宽度等于按扭按下的时间。w（10）频率计的使用：频率计可以进行内测和外测，“内外测”功能键按下时为外测，弹起时为内测。频率计可以实现频率、周期、计数测量。轻按相应按扭开关后即可实现功能切换，请同时注意面板上相应的发光二极管的功能指示。当测量频率时“Hz或MHz”发光二极管亮，测量周期时“ms或s”发光二极管亮。为保证测量精度，频率较低时选用周期测量，频率较高时选用频率测量。如发现溢出显示“- - - - - -” 时请按复位键复位，如发现三个功能指示同时亮时可关机后重新开机。w操作实例 w1.操作任务w用

12、FJ-XD22PS低频信号发生器输出频率为1000Hz、有效值为10mV的正弦波。w2.操作步骤w（1）通电预热数分钟后按下波形选择键中的“”键，输出信号即为正弦波信号。w（2）让“内、外”测频键处于弹起状态，频率计内测输出信号频率。w（3）按下输出衰减“20dB”键，正弦信号衰减了20dB后输出。w（4）按下频率波段选择“1K10K”按键，输出信号频率在1KHz10KHz之间连续可调。w（5）轻按测量功能选择中的“频率”键，该键上方的红色发光二极管亮，窗口中显示的数字即为输出信号的频率，窗口右侧上方“Hz”红色发光二极管亮，表示频率单位为Hz。w（6）调节频率“粗调”旋钮直到显示的频率值接近

13、1000Hz时，再改调频率“细调”旋钮，直到显示的频率值为1000 Hz为止。2.2.3 低频信号发生器的典型应用低频信号发生器的典型应用 低频信号发生器输出中频段的某一频率（如音低频信号发生器输出中频段的某一频率（如音频放大器可选频放大器可选1 kHz左右）信号，加到被测电路的左右）信号，加到被测电路的输入端。输入幅度由毫伏表监测，不要过大，否则输入端。输入幅度由毫伏表监测，不要过大，否则输出会失真。输出同时用毫伏表和示波器测试，使输出会失真。输出同时用毫伏表和示波器测试，使输出信号在基本不失真、无振荡和严重干扰的情况输出信号在基本不失真、无振荡和严重干扰的情况下进行定量测试。电压放大倍数为

14、：下进行定量测试。电压放大倍数为：AV = UO /Ui式中式中 UO 被测放大器输出电压有效值；被测放大器输出电压有效值； Ui 被测放大器输入电压有效值。被测放大器输入电压有效值。2.3 高频信号发生器的使用高频信号发生器的使用2.3.1 高频信号发生器的组成与原理高频信号发生器的组成与原理可变电抗器主振器缓冲级调制级输出级监测器内调制振荡器电源外调制输入输出图2.9 高频信号发生器的组成框图内外FMSAM 主振器是信号发生器的核心，一般采用可调频率范围宽、频率准确度高和稳定度好的LC振荡器，它用于产生高频振荡信号。 各主要部分单元电路的功能如下：1可变电抗器2内调制振荡器3调制级4输出级

15、2.3.2 高频信号发生器的主要性能指标高频信号发生器的主要性能指标（1）频率范围）频率范围 XFG-7型高频信号发生器的频率范围为型高频信号发生器的频率范围为100kHz 30MHz，分，分8个频段，与频率调节度盘上的个频段，与频率调节度盘上的8条刻度条刻度线相对应。线相对应。频率刻度误差频率刻度误差1%。第一频段：第一频段：100 kHz180 kHz；第二频段：第二频段：180 kHz350 kHz；第三频段：第三频段：350 kHz700 kHz；第四频段：第四频段：700 kHz1.4MHz；第五频段：第五频段：1.4MHz3MHz； 第六频段：第六频段：3MHz6.5MHz；第七频

16、段第七频段6.5MHz14MHz； 第八频段：第八频段：14M Hz30MHz。（2）输出电压与输出阻抗（3）调幅频率 （4）漏讯 0.3V。2.3.3 高频信号发生器的使用步骤与技巧高频信号发生器的使用步骤与技巧1面板装置面板装置VM%00.1V保险丝通调幅度调节载波调节输出微调01V0101100100010000输出倍乘400等幅1000调幅选择波段 外调幅输入V零点1V校准M%零点指示灯频率粗调频率细调图2.10 XFG-7型高频信号发生器面板图12345678（1）波段开关 （2）频率调节旋钮 （3）载波调节旋钮 （4）输出-微调旋钮 （5） 输出-倍乘开关 （6） 调幅选择开关 （

17、7） 外调幅输入接线柱 （8）调幅度调节旋钮 （9） 01V输出插孔 （10） 00.1V输出插孔 （11） 电压表（V表） （12） 调幅度表（M%表） （13） V表零点旋钮 （14） lV校准电位器 （15） M表零点旋钮 2XFG-7型调幅高频信号发生器的使用步骤与技巧（1）等幅波输出 将调幅选择开关置于等幅位置。 根据所需频率，将波段开关置于相应的频段，粗调旋钮调到所需的频率附近，然后再调节频率微调旋钮，以得到准确的频率。 调载波调节旋钮，使电压表指示在红线上。 如果需要的信号电压值大于0.1V时，应从0lV插孔输出。这时仍应调节载波调节旋钮，使电压表指示在lV上，如果输出-微调旋钮

18、置于5处，就表示输出电压为0.5V。由于仪器的输出电压值在不同频率时是不同的，因此每换一个频率必须按上述方法重新校准一次 （2）调幅波输出使用内调制信号时： 将调幅选择开关置于相应的位置（400Hz或1000Hz）。 按选择等幅波频率的方法选择载波频率。 调节载波调节旋钮，使电压表指示为lV。 调节调幅度调节旋钮，使调幅度表指示出所需的调幅度。一般调节指示在30%处。 利用输出-微调旋钮和输出-倍乘旋钮来控制载波的输出幅度，计算方法与输出等幅信号相同。使用外调制信号时： 将调幅选择开关置于等幅位置。 按选择等幅信号频率的方法选择载波频率。 选择合适的音频信号发生器作为音频调幅信号源，音频信号发

19、生器应具有相应的工作频段，而且它的输出应能提供0.5W以上的功率（在20k负载上输出大于100V）。 接通音频信号发生器，将输出调到最小，然后将它接到外调幅输入接线柱上。将调幅度旋钮置于最大位置（顺时针旋到底）。逐渐增大输出，直到调幅度表上的读数满足为止。这时调幅度表上的读数就是输出调幅度。 利用输出-微调旋钮和输出-倍乘开关控制载波的输出幅度，计算方法与输出等幅信号相同。2.3.4 调幅高频信号发生器的典型应用调幅高频信号发生器的典型应用1接线方法接线方法（1）被测接收机（收音机）置于仪器输出插孔的一侧，两者）被测接收机（收音机）置于仪器输出插孔的一侧，两者距离应使输出电缆可以达到。距离应使

20、输出电缆可以达到。（2）仪器机壳与接收机壳用不长于）仪器机壳与接收机壳用不长于30cm的导线连接，并接地的导线连接，并接地线。线。（3）用带有分压器的输出电缆，从）用带有分压器的输出电缆，从00.lV插孔输出（在测试插孔输出（在测试接收机自动音量控制时，用一根没有分压器的电缆，从接收机自动音量控制时，用一根没有分压器的电缆，从0lV插孔输出）。为了避免误接高电位，可以在电缆输出端串插孔输出）。为了避免误接高电位，可以在电缆输出端串接一个接一个0.01F0.1F的电容器。的电容器。01V插孔应用金属插孔插孔应用金属插孔盖盖住。盖盖住。（4）为了使接收机符合实际工作情况，必须在接收机与仪器）为了使接收机符合实际工作情况，必须在接收机与仪器间接一个等效天线。等效天线连接在本仪器的带有分压器的间接一个等效天线。等效天线连接在本仪器的带有分压器的输出电缆的分压接线柱（有电位的一端）与接收机的天线接输出电缆的分压接