电工仪表与测量第八章课件

1、第八章1.掌握低频信号发生器的工作原理和使用方法；2.掌握通用示波器的工作原理和使用方法。1.学会利用低频信号发生器进行测量；2.学会利用通用示波器进行测量。一、概述二、低频信号发生器三、XD7型低频信号发生器四、GAG810型音频信号发生器一、示波器的主要特点二、示波器的分类三、通用示波器的基本组成与工作原理一、示波器基本操作二、低频信号发生器1.低频信号发生器的组成和基本原理图8-1低频信号发生器基本组成框图2.低频信号发生器的主要技术性能(1)频率范围一般为10Hz1MHz，分波段连续可调。(2)频率准确度一般为1%3%。(3)频率稳定度优于0.1%0.5%(各波段不同)。(4)频率特性

2、1dB。(5)输出电压010V连续可调。二、低频信号发生器(6)输出功率0.55W连续可调。(7)非线性失真0.1%1%(各波段不同)。(8)输出阻抗常见的有50、75、600、5k。(9)输出形式平衡输出与不平衡输出，可选择。3.低频信号发生器使用概述(1)熟悉面板低频信号发生器面板一般包括：波形选择开关，输出频率调节器(波段、粗调、细调)与指示器，幅度调节器，指示电压表及其量程选择器，功率、阻抗选择器和电压、功率输出端子等部分。(2)掌握正确的操作步骤1)准备。2)输出频率的调节与指示。二、低频信号发生器3)输出电压的调节和测读。4)输出阻抗的配接。5)输出方式的选择。三、XD7型低频信号

3、发生器1.工作原理2.主要技术性能(1)频率范围20Hz200kHz，分为四个频段，用波段开关转换。图8-2XD7型低频信号发生器原理框图(2)频率准确度基本误差1.5%1Hz(预热30min后)；附加误差0.05%/。三、XD7型低频信号发生器(3)输出波形的非线性失真电压输出：当输出电压5V时，在20Hz20kHz频率范围内不大于0.2%，在极限工作条件下附加失真不大于0.1%。(4)最大输出电压输出：当600负载时，在20Hz200kHz频率范围内不小于5V。(5)输出阻抗8直接输出(不平衡)。(6)功率衰减器共分为0dB、20dB、40dB、60dB和80dB五挡。(7)衰减器输出阻抗

4、0dB挡600，20dB挡60，40dB、60dB、80dB挡均为10。3.使用方法三、XD7型低频信号发生器图8-3XD7型低频信号发生器面板四、GAG810型音频信号发生器1.工作原理图8-4GAG810型音频信号发生器原理框图2.主要技术性能(1)频率范围10Hz1MHz，分为五个频段，用琴键式波段开关转换。(2)频率准确度3%1Hz。四、GAG810型音频信号发生器(3)正弦波特性输出电压：5Vrms(600负载)；频率响应：10Hz1MHz，考频率1kHz，600负载)；失真因素：500Hz20kHz时0.02%，100Hz100kHz时0.05%，50Hz200kHz时0.3%，2

5、0Hz500kHz时0.5%，10Hz1MHz时1.5%。(4)方波特性输出电压：10VPP(空载)；上升和下降时间：200ns；过冲量：1kHz，最大输出)；占空比：50%5%(在1kHz，最大输出)。(5)输出阻抗约600。(6)输出衰减(7)外部同步特性同步范围：最大允许输入电压：15V(DC峰值)；输入阻抗：约150k。3.面板功能介绍四、GAG810型音频信号发生器(1)POWER电源开关及指示灯，按下接通电源，指示灯亮。(2)WAVE FORM输出波形选择开关，释放为正弦波，按下为方波。(3)FREQ.RANGE琴键式波段开关，用于设定输出信号的频率范围，共分1Hz、100Hz、1

6、kHz和10kHz五挡。(4)频率拨盘输出信号频率微调。(5)AMPLITUDE振幅控制钮，用于连续调节输出信号的电压振幅。(6)ATTENUATOR衰减器，共分为0-50dB六挡。(7)OUTPUT(600)信号输出端子，额定输出阻抗为600。(8)EXT SYNC外部同步信号输入端子。(9)AC CONNECTOR交流电源插座。四、GAG810型音频信号发生器(10)熔体座兼作交流电源电压选择器：交流100/120/220/240V10%(最大250V)，50/60Hz。4.基本操作图8-5GAG810型音频信号发生器面板1电源开关及指示灯2输出波形选择开关3琴键式波段开关4频率拨盘5衰减

7、器6振幅控制钮7信号输出端子四、GAG810型音频信号发生器1)由“WAVE FORM”按键选择波形。2)由“FREQ.RANGE”按键选择波段，并调节“频率拨盘”设定所需频率。3) 调节“AMPLITUDE”和“ATTENUATOR”钮，设定所需输出电压。一、示波器的主要特点1)良好的直观性，能显示波形和测量信号的瞬时值。2)灵敏度高、显示速度快、工作频带宽，可方便观察瞬变信号细节。3)输入阻抗高(M级)，对被测电路影响小，有利于提高测量精度。4)可作为信号比较器，显示、分析任意两个量之间的函数关系等。三、通用示波器的基本组成与工作原理1.示波器波形显示原理(1)示波管示波管又称为阴极射线管

8、(CRT)，是示波器能够把电信号转换为光信号，从而显示被测电信号波形的核心器件。图8-6示波管的基本结构三、通用示波器的基本组成与工作原理1)电子枪。2)偏转系统。3)荧光屏。(2)波形显示原理电子束沿垂直、水平二偏转电压Uy和Ux共同作用的合成方向运动，从而在荧光屏上产生光点偏移，如图8-7所示。图8-7波形显示原理a)仅加时的显示波形b)被测电压c)、共同作用的显示波形d)时基扫描电压(设=)e)仅加时的显示波形三、通用示波器的基本组成与工作原理2.单踪示波器的基本组成图8-8单踪通用示波器的组成框图(1)Y通道Y通道又称为垂直通道，三、通用示波器的基本组成与工作原理主要由衰减器和放大器等

9、部分组成，是被测信号的主要传输通道。(2)X通道X通道又称为水平通道、时基系统或扫描系统，一般由同步触发电路、时基扫描发生器、放大器等部分组成。图8-9连续扫描和触发扫描的波形a)连续扫描b)触发扫描(3)主机系统主机系统主要由示波管、低压直流电源、高压直流电源及校准信号发生器组成。三、通用示波器的基本组成与工作原理3.双踪示波器显示原理图8-10双踪示波器Y通道的基本结构(1) CH1方式图8-10中，当电子开关输出状态为A=“1”、B=“0”时，CH1信号顺利送往公共放大器去控制Y偏转板，三、通用示波器的基本组成与工作原理而CH2信号被阻塞，所以单踪显示CH1信号波形，此时称为“A”状态。

10、(2) CH2方式当A=“0”、B=“1”时，状态与上述相反，只显示CH2信号波形，称为“B”状态。(3) CH1CH2方式当A=B=“1”时，CH1和CH2的信号都顺利送往公共放大器，荧光屏上显示两信号的叠加波形，称为“AB”状态。(4) “交替”和“断续”方式“交替”和“断续”是为了双踪显示对信号进行时间分割的两种方式。三、通用示波器的基本组成与工作原理图8-11双踪显示原理a)“交替”显示b)“断续”显示1)“交替”方式。2)“断续”方式。图8-12GOS620型双踪示波器前面板一、示波器基本操作1.主要技术指标(1)Y轴系统1)输入灵敏度。2)频带宽度。3)输入阻抗。4)最大输入电压。

11、5)上升时间。(2)触发系统1)触发源。2)耦合。3)触发方式。4)触发灵敏度。一、示波器基本操作5)EXT触发。(3)X轴系统扫描速度：0.2s0.5s/DIV，按125顺序分20挡，误差3%，微调比2.51连续可调；处于“10MAG(扩展10)”时，最高扫速为100ns/DIV(20ns和50ns挡未经校准)，误差5%。(4)XY模式灵敏度：与Y轴系统相同(CH1作为X轴，CH2作为Y轴)；频带宽度：DC500kHz。(5)校准信号波形：正向方波；频率：约1kHz；幅度：2Vp-p2%。(6)电源电压：AC115V(115%)，230V(115%)(可选择)；频率：50Hz或60Hz。2.

12、面板控制器(1)CRT显示器一、示波器基本操作1)INTEN(辉度)。2)FOCUS(聚焦)。3)TRACE ROTATION(光迹旋转)。4)(LED)。5)POWER(电源)。(2)VERTICAL垂直通道1)CH1(X)通道1(X轴)。2)CH2(Y)通道2(Y轴)。3)ACGNDDC(交流接地直流)。4)VOLTS/DIV(伏/格)。5)VARIABLE(微调)。6)/POSITION(垂直位移)。7)VERT MODE(垂直显示方式)。8)DC BAL(平衡)。9)ALT/CHOP(交替/断续)。10)CH2 INV(CH2反相)。(3)TRIGGER触发1)TRIGGER MODE

13、(触发方式)。2)SOURCE(触发源)。3)TRIG.IN(触发输入)。4)TRIG.ALT(交替触发)。5)SLOPE(触发沿)。6)LEVEL(电平)。(4)HORIZONTAL水平通道1)TIME/DIV(时间/格)。2)SWP.VAR(扫描微调)。3)10MAG(扩展10倍)。4)POSITION(水平位移)。(5)其他功能1)CAL 2Vpp(校准信号)。2)GND(地)。3)Z AXIS INPUT。4)CH1 OUTPUT。5)AC电源线插座。6)熔体及电源电压选择器。3.基本操作(1)使用注意事项接通电源之前，务必确认示波器已设定为目前所使用的电源电压；否则，应通过后面板上的

14、电源电压选择器进行选择，并更换适当的熔体。(2)单踪基本操作现以CH1为例，CH2类同。(3)双踪操作将VERT MODE置于DUAL位置，CH1、CH2探极分别接被测信号，根据信号性质选择ALT或CHOP扫描方式，调节/POSITION错开显示的两个波形。(4)叠加操作在双踪的基础上，将VERT MODE置于ADD位置，即可显示CH1与CH2信号之和；按下CH2 INV键，则显示CH1与CH2之差。(5)XY模式操作本模式可将示波器作为XY仪使用。(6)探极校正探极可对信号进行大幅度衰减，但同时也引入了相移而使显示波形失真。3.基本操作(7)DC BAL的调整将CH1和CH2输入耦合开关置于

15、GND位置，TRIG MODE置于AUTO，利用位移旋钮将时基线调至荧光屏中央位置。(2)单踪基本操作现以CH1为例，CH2类同。1)按下电源开关，并确认电源指示灯亮起，约20s后CRT显示屏应会出现一条光迹。2)调节INTEN和FOCUS钮，使亮度适当、光迹清晰。3)调节CH1/POSITION及TRACE ROTATION，使光迹与中央水平刻度线重合。(2)单踪基本操作现以CH1为例，CH2类同。表8-1各键、钮的设定项目设定项目设定POWEROFF状态ACGNDDCGNDINTEN居中SOURCECH1FOCUS居中SLOPE+VERT MODECH1TRIGALT弹出ALT/CHOPA

16、LTTRIGGER MODEAUTOCH2 INV弹出TIME/DIV05ms/DIVPOSITION居中SWPVARCAL位置VOLTS/DIV05V/DIVPOSITION居中VARIABLECAL位置10 MAG弹出(2)单踪基本操作现以CH1为例，CH2类同。4)将探极接至CH1输入端，并将探极另一端接至2Vpp校准信号输出端子。图8-13单踪波形(2)单踪基本操作现以CH1为例，CH2类同。5)将ACGNDDC置于AC位置，则CRT上将显示如图8-13所示的波形。6)以被测信号取代校准信号。7)调节VOLTS/DIV和TIME/DIV钮，使波形完整，便于观察。8)调节/POSITIO

17、N和POSITION钮，使波形与刻度线对齐，以便读取电压值Vpp和周期T。二、示波器应用举例1.电压的测量2.时间的测量3.周期与频率的测量4.相位差的测量5.放大器静态工作点的调试1.电压的测量图8-14示波器测量a)U、t、T(f)测量b)相位差测量(1)交流电压测量将垂直输入耦合方式开关置于AC位置，1.电压的测量若被测信号频率较低，则置于DC位置。(2)直流电压测量将触发方式开关置于AUTO挡，垂直输入耦合方式开关置于GND位置，此时屏幕显示的时基线即为零电平参考基准线。4.相位差的测量1)将垂直显示方式开关置于DUAL位置，并将两条时基线调至屏幕中心重合。2)选择超前的信号作为内部触

18、发源信号启动扫描。3)调节扫描速度，使显示波形的一个周期占水平刻度8格，如图8-14b所示，则此时屏幕上水平刻度每格代表45相位角，即：360/8DIV=45/DIV。4)读出两个波形在水平轴上的间隔D格；那么，被测两个信号之间的相位差为：=45/DIVD。5.放大器静态工作点的调试图8-15低频放大器工作点的调试1)按图8-15所示连接好放大器和测试仪器。2)将低频信号发生器调为频率1kHz，幅度适当。3)根据示波器显示的uo波形情况，反复调整待调放大器偏置电位器和低频信号发生器输出(ui)幅度，直至放大器输出uo为最大不失真(即显示波形峰、谷皆处于临界失真)即可。二、实验器材1)通用示波器

19、1台。2)低频信号发生器1台。3)交流毫伏表1台。4)直流稳压电源1台。5)低频放大器板1块。三、实验内容及步骤1.基本操作2.低频放大器的测试1.基本操作1)熟悉低频信号发生器和通用示波器各开关和旋钮。2)利用示波器校准信号，校准101探极。3)将示波器探极连接至低频信号发生器电压输出端，调节、观测波形，验证复习题9、10、11的内容，并记录。2.低频放大器的测试(1)静态工作点的调试按第八章第三节“二、5.放大器静态工作点的调试”的方法，调整低频放大器的静态工作点。(2)放大倍数测量1)将交流毫伏表连接至待测放大器输入端，并将低频信号发生器输出信号幅度适当调小(约为最大不失真时的0.50.7倍)，测出此时的ui值，并记录。2)将交流毫伏表换接至放大器输出端，测出相应的uo值，并记录。3)根据ku=uo/ui计算出该放大器的放大倍数。四、实验报告1.列表整理实验数据。2.对复习题验证结果进行分析。3.计算出低频放大器的放大倍数。1.低频信号发生器通常由哪几部分组成?各部分的作用是什么?2. RC文氏电桥振荡器有哪些优点?3.低频信号发生器在使用时应注意哪些问题?4.示波器有哪些特点?5.通用示波器由哪几部分组成?各部分的作用是