基本电子测量仪器的使用

第1页，共138页，2023年，2月20日，星期一第8章基本电子测量仪器的使用8.1万用表8.3信号发生器8.4示波器8.5晶体管毫伏表8.2直流稳压电源第2页，共138页，2023年，2月20日，星期一第3页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-1第4页，共138页，2023年，2月20日，星期一

就测试内容而言，测量仪器可分为时域、频域、数据域和调制域四类。

（1）时域测量仪器：主要用来测量与时间有函数关系的量，即测量被测对象在不同时间的特性，包括函数的波形、电路的瞬态过程及特性。测量信号的幅值（电流、电压）、周期、脉宽、上升时间和下降时间等。主要有示波器、计数器、频率计、万用表等。（2）频域测量仪器：主要用来测量与频率有函数关系的量，即测量被测对象在不同频率的特性。主要有扫频仪、信号分析仪等。扫频仪用来测量电路的幅频特性；频谱分析仪用来测量电路的相频特性。第5页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）数据域测量仪器：主要用来测量数字系统的逻辑学特性。所关心的不是信号波形、幅度及相位等信息，而是信号的逻辑状态“0”和“1”。主要有逻辑分析仪。如：逻辑分析仪可以同时观测多通道数字信号的时序关系，分析通道数字信号的逻辑状态。（4）调制域测量仪器：主要用来测量调幅、调频及各种数字调制信号的特性参数、电路与系统的传输性能等。主要有调制度分析仪、调制域分析仪。第6页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.1万用表8.1.1模拟式万用表的功能特点

1、模拟万用表的功能

万用表又称复用表，是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格低等优点，常用于检查电源或仪器的好坏，检查电路的故障，判别元器件的数值及好坏等，应用十分广泛。一般万用表都可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。有的万用表还可以测量音频电流、交流电流第7页，共138页，2023年，2月20日，星期一电容、电感和晶体管的β值等。万用表按指示方式不同，可分为指针式和数字式。指针式万用表的表头为磁电式电表，数字式万用表的表头为数字电压表。在电工测量中，指针式万用表使用较多。2、模拟万用表的性能通常以万用表的最大刻度值和万用表的误差来表示万用表的性能。万用表的最大刻度值见表8-1所示，万用表的误差见表8-2所示。第8页，共138页，2023年，2月20日，星期一表8-1万用表的最大刻度值(MF47型)表8-2万用表的误差(MF47型)测量项目最大刻度值直流电压（V）0.25、1、2.5、10、50（内阻20kΩ）250、500、1000、2500（内阻9kΩ）交流电压（V）10、50、250、1000、2500（内阻9kΩ）直流电流（mA）0.05、0.5、5、50、500（电压降0.25V）低频电压（dB）-10～22（0dB=1mW/600Ω）测量项目允许差直流电压、电流0～500mA：最大刻度值的±2.5%10A：最大刻度值的±5%0～1000V：最大刻度值的±2.5%2500V：最大刻度值的±5%交流电压最大刻度值的±5%电阻度盘长度的±10%第9页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.1.2模拟式万用表简介

以MF47型模拟式万用表为例介绍模拟式万用表的使用方法，MF47型模拟式万用表如图8-2所示。图8-2MF47型万用表第10页，共138页，2023年，2月20日，星期一

1、刻度尺一般万用表的刻度尺有很多条，不同的测量内容应对应相应的刻度尺，否则，会带来较大的测量误差。图8-3MF47型万用表刻度尺第11页，共138页，2023年，2月20日，星期一

MF47型万用表的刻度尺分别为：①电阻刻度尺②交直流电压、电流公共刻度尺③10V交流电压刻度尺④电容刻度尺⑤晶体管放大倍数刻度尺⑥负载电压、负载电流刻度尺⑦电感刻度尺⑧音频电平刻度尺⑨电池电量（BATT）刻度尺第12页，共138页，2023年，2月20日，星期一

2、插座及量程开关“欧姆调零”旋钮公共插座10A直流专用插座直流电压范围交流电压范围电阻范围2500V交直流专用插座通路蜂鸣器检测直流电流范围电池电量范围红外线遥控发射器检测图8-4MF47型万用表插座及量程开关晶体管插座档位开关第13页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.1.3模拟式万用表使用前的准备

1、测量用端子万用表有两支表笔，分别用红色和黑色标识，测量时将红色表笔插到“+”端，黑色表笔插到“-”端。

2、表头校正模拟式万用表的表笔开路时，表的指针应指在“0”的位置（可用螺丝刀微调使指针处于0位）。此调整又称零位调整。第14页，共138页，2023年，2月20日，星期一

3、测量模式和范围的切换对于500型万用表：测量模式开关和量程调整旋钮是两不同的开关，如图8-5所示。图8-5测量模式开关和量程调整旋钮（500型万用表）第15页，共138页，2023年，2月20日，星期一

对于47型或其它型号的万用表：测量模式开关和量程调整旋钮是同一个开关，如图8-6所示。称“档位开关”或“量程开关”。“档位开关”应旋到适当位置。图8-6MF47型万用表第16页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.1.4模拟式万用表的使用方法1、直流电压的测量（1）测量方法①将“档位开关”转到直流电压“DCV”的适当量程；②将万用表并联在被测电压两端，红表笔接高电位端，黑表笔接低电位端；③选择正确的刻度尺读出被测电压值。（2）注意事项①被测电压的大小未知时，先粗测，后精确测量；②表笔的极性不能接反，否则，表针会反转打弯。第17页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、直流电流的测量（1）测量方法①将“档位开关”转到直流电流“DCA”的适当量程；②将万用表串联在被测电路中，红表笔接高电位端，黑表笔接低电位端；③选择正确的刻度尺读出被测电流值。（2）注意事项①被测电流的大小未知时，先粗测，后精确测量；②表笔的极性不能接反，否则，表针会反转打弯；③串联连接，要断开电路。第18页，共138页，2023年，2月20日，星期一

3、交流电压的测量（1）测量方法

①将“档位开关”转到交流电压“”的适当量程；②将万用表并联在被测电路中；③选择正确的刻度尺读出被测电压值。（2）注意事项

①被测电压的大小未知时，先粗测，后精确测量；②对工频电压的测量时，要注意安全。～V第19页，共138页，2023年，2月20日，星期一

4、电阻值的测量（1）测量方法

①将“档位开关”转到电阻“Ω”的适当量程；②将两表笔短路，调节“欧姆调零”旋钮，使表针指在0Ω处（欧姆零点调节）；③接上被测电阻，读出电阻值。

被测电阻值=表盘读数×量程

第20页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）注意事项

①每次更换量程档后，应重新调整欧姆零点；②如调不到零，说明表内电池不足，需更换电池；③为提高测量的准确度，选择量程时应使表针指在Ω

刻度的中间位置附近为宜。注意：

万用表使用完毕，切记关闭电源。如无电源开关，应把转换开关置到交流电压最高量程档。

第21页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.1.5数字万用表的种类与特点数字万用表也称数字多用表（DMM），它是将所测量的电压、电流、电阻的值等测量结果直接用数字形式显示出来的测试仪表，具有测量速度快、显示清晰、准确度高、分辩率强、测试范围宽等特点。许多数字万用表除了基本的测量功能外，还能测量电容值、电感值、晶体管放大倍数等，是一种功能测试仪表。第22页，共138页，2023年，2月20日，星期一1、数字万用表的种类

数字万用表通常分为手持式数字万用表、钳形数字万用表和台式数字万用表。（1）手持式数字万用表①

Fluke170系列手持式数字万用表

如图8-7所示。Fluke170系列数字万用表有三款：Fluke175、Fluke177、Fluke179。是最为通用的数字万用表，集精度、功能性、易用性、安全性和可靠性于一体，为万用表建立了新的标准。第23页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-7Fluke170系列手持式数字万用表的外形图第24页，共138页，2023年，2月20日，星期一

②Fluke80V系列手持式数字万用表

如图8-8所示。Fluke80系列数字万用表有以下型号：Fluke83V、Fluke87V、Fluke87V/E。

Fluke80系列数字万用表经过第三方独立测试，可以承受8000V以上的电压脉冲，大大降低了浪涌击穿的危险。第25页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-8Fluke80系列手持式数字万用表的外形图第26页，共138页，2023年，2月20日，星期一③METRAHit30M高精度手持式数字万用表

如图8-9所示。METRAHit30M高精度手持式数字万用表是目前世界上精度最高的手持式数字万用表。有如下特征：精确测量，基本显示位数为位；拥有128kB内存的测量数据存储器；

1MHz频率测量；可进行温度测量（RTD和TC）；有红外计算机接口。第27页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-9METRAHit30M高精度手持式数字万用表的外形图第28页，共138页，2023年，2月20日，星期一④MT4080A/MT4080D手持式RCL测试仪

如图8-10所示。世界首创的100KHz手持式电桥，可测量：

☆阻抗Z、电感L、电容C；

☆直流电阻DCR、等效串连电阻ESR；☆损耗因数D、品质因数Q、相位角度。

第29页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-10MT4080A/MT4080D手持式RCL测试仪的外形图

1:短路片；2:AA-SIZENI-MH充电电池2PCS；3:DC6V电源适配器；4:TL08B四线测试夹；5:TL08A贴片SMD测试夹；

6:TL08C四线鳄鱼夹。第30页，共138页，2023年，2月20日，星期一⑤VC9802A+手持式数字万用表

如图8-11所示。有如下特点：

☆新型防振套，流线型设计，手感舒适；

☆大屏幕荧光显示，字迹清楚；☆金属屏蔽板，防磁，抗干扰能力强；☆改变传统自动断电，正常操作不断电；

☆全保护功能，防高压打火设计；☆火线判断功能。第31页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-11VC9802A+手持式数字万用表的外形图第32页，共138页，2023年，2月20日，星期一

①基本功能第33页，共138页，2023年，2月20日，星期一

②附加功能第34页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）钳形数字万用表钳形数字万用表简称钳形表。具有符合人体工程学的设计，其形状更加适合于手持，使现场应用更加容易。①Fluke330系列钳形数字万用表

如图8-12所示。Fluke330系列钳形数字万用表有5种型号：Fluke333～337。不同的型号有不同的技术指标和特点。第35页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-12Fluke330系列钳形数字万用表的外形图第36页，共138页，2023年，2月20日，星期一②DT266/DT266C钳形数字万用表

如图8-13所示。是将电磁感应测量电路和普通数字万用表的电路相结合而制成的便携式测试仪表。

可以测量交、直流电压值，交流电流值、电阻值。第37页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-13DT266/DT266C钳形数字万用表的外形图第38页，共138页，2023年，2月20日，星期一（3）台式数字万用表①Fluke45双显示数字万用表

如图8-14所示。Fluke45是全5位，100000字高性能双显示多功能测试仪表，能真正地满足任何测试需求－无论是工作台还是现场应用。两个多功能显示和16种不同的测量功能实现了最大的多功能性，却非常经济。Fluke45所具备的高性能和灵活性可广泛地用于生产测试、库房和现场维护、定点修理、科研开发和教学等场合。

第39页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-14Fluke45双显示数字万用表的外形图第40页，共138页，2023年，2月20日，星期一②VICTOR8145A台式数字万用表

如图8-15所示。深圳胜利仪器（国产）。

33000读数值分辩率，双显示台式数字万用表（±0.03%），自动量程，自校准技术，电压，电流，电阻测量，AC频响40Hz～50kHz

。

第41页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-15VICTOR8145A台式数字万用表的外形图第42页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、数字万用表的特点（1）显示特点数字万用表采用先进的数字显示技术，其显示清晰、直观、读数准确，既保证了读数的客观性，又符合人们的读数习惯。

1）采用LCD液晶显示屏；

2）许多数字万用表还添加了标志符显示功能，包括：①单位符号（nV～V，μA～A，mΩ～MΩ，Hz～MHz，pF～μF，μH～H等）。第43页，共138页，2023年，2月20日，星期一②测量项目符号（AC、DC、LOΩ（低功率法测电阻）、LOGIC（逻辑测试）等）。③特殊符号（电压控制符号“VCN”、读数保持符号“HOLD”或“H”、自动量程符号“AUTO”、10倍乘符号“×10”等）。

3）近年来许多数字万用表设置了带模拟图形的双显示或多重显示模式。第44页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）测试功能数字万用表可以测量：

☆直流电压（DCV）；

☆交流电压（ACV）

；☆直流电压（DCA）

；☆交流电流（ACA）

；

☆电阻（R）；☆二极管正向压降（VF）。☆晶体管共发射极电流放大系数（hFE或β）。☆电容量（C）。第45页，共138页，2023年，2月20日，星期一

☆电导（G）；

☆温度（T）

；☆频率（f）

；☆检查线路通断的蜂鸣器（B2）

；

☆低功率法测电阻（LOΩ

）；

有的数字万用表还具有电感档、信号档、AC/DC自动转换功能、电容档自动转换量程功能，读数保持功能（HOLD）、逻辑测试功能（LOGIC

）、自动关机功能（AUTOOFFPOWER）、语音报数等附加功能。第46页，共138页，2023年，2月20日，星期一（3）显示位数数字万用表的显示位数有：位、位、位、位、位、位、位、位等9种。显示位数确定了数字万用表的最大显示量程，是数字万用表非常重要的一种参数。

数字万用表的显示位数都是由1个整数和1个分数组合而成的。其中，分数中的分子表示该数字万用表最高位所能显示的数字；分母则是最大极限量程时最高的数字。分数前面的整数则表示最高位后的数位。第47页，共138页，2023年，2月20日，星期一

如：位，其中“3”表示数字万用表最高位后有3个整数位；分子中的“1”表示数字万用表最高位只能显示0～1的数字，故最大显示值为±1999；分母“2”表示数字万用表的最大极限量程数值为2000，故最大极限量程为2000。又如：位，分子中的“2”表示数字万用表最高位只能显示0～2的数字；因为整数是“3”，可以确定在最高位之后有3个整数，故最大显示值为±2999；分母“3”表示数字万用表的最大极限量程数值为3000。

第48页，共138页，2023年，2月20日，星期一（4）分辩率是反映数字万用表灵敏度高低的性能参数。随显示倍数的增加而提高。不同位数的数字万用表所能达到的最高分辨率分别为100V（）、10V（）、1V（）、100nV（）、10nV（）、1nV（）。数字万用表的分辩率指标可以用分辩率来表示，即数字万用表所能显示的最小数字（除0外）与最大数字的百分比。第49页，共138页，2023年，2月20日，星期一例如：位的分辨率为1/1999，约为0.05%。同理：位的分辨率为为0.033%。位的分辨率为为0.025%。位的分辨率为为0.005%。位的分辨率为为0.0005%。位的分辨率为为0.0025%。位的分辨率为为0.00005%。位的分辨率为为0.000005%。位的分辨率为为0.0000005%。第50页，共138页，2023年，2月20日，星期一4.2.6数字万用表的使用

1、VC9802A+数字万用表简介如图8-16所示。其中B/L背光开关：光线较暗时，便于读数。

HOLD保持开关：被测数值保持显示在液晶显示器上，便于读数。旋钮开关：用于改变测量功能及量程。第51页，共138页，2023年，2月20日，星期一图8-16VC9802A+数字万用表面板简介显示屏电源开关B/L背光开关保持开关火线识别指示器旋钮开关电压、电阻及频率插座公共地小于200mA电流测试插座20A电流测试插座第52页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、数字万用表的使用(1)直流电压测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。②将量程开关转至相应的DCV量程上，然后将测试表笔跨接在被测电路上，红表笔所接的该点电压与极性显示在屏幕上。注意：①如测量时高位显示“1”，表明已超过量程范围，须将量程开关转至较高档位上。②输入电压切勿超过1000V，否则，将损坏仪表电路。第53页，共138页，2023年，2月20日，星期一(2)交流电压测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。②将量程开关转至相应的ACV量程上，然后将测试表笔跨接在被测电路上。注意：①输入电压切勿超过750Vrms，如超过则有损坏仪表电路的危险。

②当测量高电压电路时，注意避免触及高压电路。第54页，共138页，2023年，2月20日，星期一(3)直流电流测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“mA”插孔中（最大为200mA），或红表笔插入“20A”中。②将量程开关转至相应的DCA档位上，然后将仪表串入被测电路中。被测电流值及红色表笔点的电流极性将同时显示在屏幕上。第55页，共138页，2023年，2月20日，星期一(4)交流电流测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“mA”插孔中（最大为200mA），或红表笔插入“20A”中。②将量程开关转至相应的ACA档位上，然后将仪表串入被测电路中。第56页，共138页，2023年，2月20日，星期一(5)电阻测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔中。②将量程开关转至相应的电阻量程上，将两表笔跨接在被测电阻中。注意：①测量在线电阻时，不能带电测量电阻。

②切勿在电阻量程测量电压。第57页，共138页，2023年，2月20日，星期一注意：

万用表使用完毕，切记关闭电源。

第58页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.2直流稳压电源8.2.1概述直流稳压电源是一种具有较高稳压系数，电压在一定范围内连续可调的直流电源，是一种常用的电子仪器。具有电源精度高、纹波小、抗干扰能力强、有良好的带负载能力等特点。1、直流稳压电源简介（1）稳压直流电源三路直流稳压电源HT-1713C型和DF1733型的前面板图如图8-17所示。第59页，共138页，2023年，2月20日，星期一以DF1733型为例介绍。

DF1733型直流稳压电源是采用三只电源变压器，三路完全独立输出的三路直流稳压电源。每路的电路完全相同，都是采用晶体管、集成电路和带有温度补偿基准稳压管组成的高精度直流稳压电源。每路的性能稳定可靠，输出电压能从0V起，在0～30V范围内连续可调，带有自动过载保护和短路保护功能。第60页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-17第61页，共138页，2023年，2月20日，星期一1）前面板简介

DF1733型直流稳压电源的前面板如图8-18所示。以其中一路说明前面板各开关、旋钮的作用。①：电源开关；②：电压、电流指示表；③：电压、电流指示选择开关；④：电压范围选择开关，共两档，0～15V，15～30V；⑤：电压调节旋钮；⑥：短路保护指示灯；⑦：接地插孔；⑧：电压输出插孔。第62页，共138页，2023年，2月20日，星期一第63页，共138页，2023年，2月20日，星期一2）主要技术指标①输入电压：220V±10%；②输出电压：DC0～15V、15～30V分两档连续可调；③输出电流：0～1A；④电源电压调整率：≤0.1%⑤负载调整率：≤0.5%⑥纹波电压：≤1mV（rms）⑦电表精度：≤±3%⑧保护方式：自动过载和短路保护。第64页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）稳压稳流直流电源稳压稳流直流电源的前面板图如图8-19所示。稳压稳流直流电源是一种输出电压不间断连续可调，稳压与稳流自动转换的高精度直流电源。输出电压能从0V起调，在额定范围内任意选择，而且限流保护点可任意选择。在稳流状态时，电流能在额定范围内连续可调。其中，XD17230A型为双路输出，三位数字显示；XD1743A型为四路输出，三位数字显示。

第65页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-19第66页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.2.2使用方法1、操作顺序：“先调准，后接入”。即先调准所需的输出电压值，再连接稳压电源与实验线路之间的连线，否则易因误将过高电压接入电路，造成器件损坏。另外，改变电路接线前也应先断开直流电源。2、电压调整：“粗调”、“细调”配合使用，先粗调，后细调。例如，“电压范围选择开关”置15V档（相当于“粗调”），调节“电压调节旋钮”（相当于细调），即可得到0～15V之间的任一直流电压（由表上读出）。当“电压范围选择开关”置30V档，即可得到15～30V之间的任一直流电压。第67页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.3晶体管毫伏表

8.3.1概述晶体管毫伏表是一种测量正弦交流信号电压的仪表，主要有检波-放大式和放大-检波式两种。本节主要以放大-检波式（如DA-16型、HG2172型）为例，介绍晶体管毫伏表的使用。1、放大-检波式电压表放大-检波式电压表的原理图如图8-20所示。放大-检波式电路具有较高的灵敏度和稳定度，检波置于最后，使之在大信号检波时产生良好的指示线性。

第68页，共138页，2023年，2月20日，星期一被测交流电压先经宽带放大器放大，然后再检波变成直流电压，驱动电流表偏转。由于先放大，可以提高输入阻抗和灵敏度，避免了检波电路工作在小信号时所造成的刻度非线性及直流放大器存在的漂移问题。上限频率为兆赫级，最小量程为毫伏级。8-20第69页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、面板结构图常用晶体管毫伏表的面板结构图如图8-21所示。8-21第70页，共138页，2023年，2月20日，星期一3、主要技术指标以DA-16型晶体管毫伏表为例说明。（1）测量电压范围：100μV～300V。分1、3、10、30、100、300mV、1、3、10、30、300V，共十一档级。（2）测量电平范围：-72dB～+32dB（600Ω）。（3）频率范围：20Hz～1MHz。（4）固有误差：≤±3%（在基准频率1kHz）。（5）频率响应误差：100Hz～100kHz，≤±3%。20Hz～1MHz，≤±5%。（6）工作误差极限：≤±8%。（7）输入阻抗：在1kHz时，输入电阻为1.5MΩ；输入电容在1mV～0.3V时约50pF，1V～300V时约70pF。第71页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.3.2使用方法1、使用须知（1）接通电源，电表指针来回摆动数次稳定后（输入线短接），校正调零旋钮，使指针在零位置，即可行进测量。（2）输入端短路时，指针稍有噪声偏转（1mV档不大于满度值的2%）是正常的。（3）所测交流电压中的直流分量不得大于300V。（4）如果用毫伏表测量市电，注意机壳带电，以免发生危险。（5）使用100mV以下量程档时，应尽量避免输入端开路，以防外界干扰电压造成仪器过载。（6）由于本仪器灵敏度较高，接地点必须良好，或正确选择接地点。第72页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、使用方法（1）校正零位：将电表垂直放置（即面板与桌面垂直）。接通电源前，应检查电表指针是否处于零伏位置，否则应调节表头的机械调零螺丝，使指针到零伏位置（机械调零）。接通电源后，将输入端短路，表针指示应在零伏位置；如有偏差，可调节调零旋钮，以免产生读数误差（电气调零）。（2）首先将量程开关转到最大量程300V档，然后根据输入被测电压的大小逐渐减小量程进行测量。一般正确是量程的选择，能够使电表指针有最大的偏转角度。（3）测量电压时，电表与被测电路必须共地，且接地良好，要避免人体与测量线接触造成测量误差。测量完毕，应将量程第73页，共138页，2023年，2月20日，星期一开关转到最大量程位置后再拆除测量线路。（4）被测电压的读数，应根据电压量程选择开关的档级，读相应的第一条（或第二条）表头指示刻度线。当毫伏表作电平使用时，分贝读数由表头上第三条指示刻度线-12dB～+2dB指示。测量电平时，被测点的实际电平分贝数为表头指示的分贝数和量程选择开关所示的电平分贝数的代数和。例如：量程选择开关置于3V（+10dB），表头指针指示在-4dB处，可得出：实际电平分贝数=（+10dB）+（-4dB）=+6dB第74页，共138页，2023年，2月20日，星期一3、注意事项（1）被测正弦信号应不超过仪表的频率范围和量程范围。（2）测量市电电网电压时，应将市电中线接公共地端，市电相线接输入端，切勿接反。在测量36V以上电压时，应注意机壳带问题。第75页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.4信号发生器8.4.1信号发生器概述

能产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形的信号源称为信号发生器。1、信号发生器的作用信号发生器在电子系统的研制、生产、测试、校准及维护中有着广泛的应用，和示波器、电压表等仪器一样，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。归纳起来，主要有以下三个方面的用途：第76页，共138页，2023年，2月20日，星期一（1）激励源。在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件及整机设备时，作为激励信号，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号作为激励信号，以分析确定它们的性能参数。（2）标准信号源。一是用于产生一些标准信号，提供给某些设备测量专用；另一类是用作对一般信号源校准。（3）信号仿真。第77页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、信号发生器的分类信号发生器的应用领域广泛，种类繁多，性能指标各异，分类方法亦不同。按用途有专用和通用之分；按性能有一般和标准信号发生器之分；按调试类型可以分为调幅、调频、调相、脉冲调制及组合调制信号发生器等；按频率调节方式可分为扫频、程控信号发生器等。介绍几种主要的分类方法。（1）按输出信号的频率分大致分为6类：第78页，共138页，2023年，2月20日，星期一超低频率信号发生器，频率范围为0.001～1000Hz；低频信号发生器，频率范围为1Hz～1MHz；视频信号发生器，频率范围20Hz～10MHz；高频信号发生器，频率范围200kHz～30MHz；甚高频信号发生器，频率范围30kHz～300MHz；超高频信号发生器，频率范围在300MHz以上。第79页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）按输出波形分正弦波形发生器，产生正弦波形或受调制的正弦信号；脉冲信号发生器，产生脉冲宽度不同的重复脉冲；函数信号发生器，产生幅度与时间成一定函数关系的信号；噪声信号发生器，产生模拟各种干扰的电压信号。（3）按性能标准分可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。3、信号发生器的基本组成信号发生器的种类很多，信号产生的方法各不相同，但其基本结构是一致的，如图8-22所示。安主要包括主振器、缓冲级、输出级及相关的外部环节。第80页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-22第81页，共138页，2023年，2月20日，星期一主振器：信号源的核心，产生不同频率、不同波形的信号。缓冲级：对主振器产生的信号进行放大、整形等。调制级：在需要输出调制波形时，对原始信号按照调幅、调频等要求进行调制。输出级：调节输出信号的电平和输出阻抗。指示器：监视输出信号。电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。第82页，共138页，2023年，2月20日，星期一4、常用信号发生器（1）低频信号发生器低频信号发生器可以产生频率和幅度可调的正弦波，有些低频信号发生器还可产生波形、频率、幅度、脉宽可调的所需波形，还能产生频率、幅度和脉宽均可调的矩形波。常用的低频信号发生器的前面板外形如图8-23所示。第83页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-23第84页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）函数信号发生器函数信号发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波以及脉冲波等多种波形的信号源。有的函数信号发生器还具有调制的功能，可以产生调幅、调频、调相及脉宽调制等信号。函数信号发生器可以用于生产、测试、仪器维修和实验室，是一种多功能的通用信号源。常用的函数信号发生器的前面板外形如图8-24所示。第85页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-24第86页，共138页，2023年，2月20日，星期一（3）高频信号发生器高频信号发生器主要用来产生高频信号（包括调制信号）的仪器，或者供给高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的性能。能提供在频率和幅度上经过校准了的从1V到几分之一微伏的信号电压，并能提供等幅波或调制波（调幅或调频），广泛应用于研制、调试和检修各种无线电收音机、通信机、电视接收机以及测量电场强度等场合。

NY-3100PG型高频信号发生器的前面板外形如图8-25所示。第87页，共138页，2023年，2月20日，星期一（4）任意信号发生器

Agilent33220A型任意信号发生器的前面板如图8-26所示。使用直接数字合成（DDS）技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的正弦输出信号，能提供高达20MHz的正弦波和方波，以及高达200KHz的线性斜波，还可产生复杂的专用波形。

8-258-26第88页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.4.2函数信号发生器的使用以GFG-8216A型函数信号发生器为例说明使用方法。1、简介

GFG-8216A型函数信号发生器是一种通用的多功能低频信号源。它能产生0.3Hz～3MHz的正弦波、矩形脉冲和TTL逻辑电平。正弦波具有较小的失真，良好的幅频特性，输出幅度0－10VPP连续可调并具有标准的600Ω输出阻抗特性。输出频率由LED数码管显示，清晰直观。第89页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、主要参数波形：正弦波、正矩形脉冲、TTL电平；频率范围：1Hz～1MHz，共分6档。（1Hz～10Hz、10Hz～100Hz、100Hz～1KHz、1KHz～10KHz、10KHZ～100KHz、100KHz～1MHz）；在转换频段时，数显小数点自动切换，指示管显示相应的Hz或KHz。3、前面板介绍

GFG-8216A型函数信号发生器的前面板如图8-27所示。第90页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-27第91页，共138页，2023年，2月20日，星期一其中：①为电源开关；②为信号频率微调旋钮；③为TTL/CMOS兼容的信号输出插座；④为调节输出波形周期旋钮（拉起时）；⑤为调节CMOS输出波形幅度旋钮；按下此旋钮，③可输出与TTL兼容的波形。若拉起并旋转此旋钮，可调整5～15VPPCMOS输出。⑥为改变计数闸门时间开关；在使用外部计数模式时，按下此键来改变GateTime，其改变顺序以0.01秒，0.1秒，1秒，10秒的周期进行。在内部计数时的GateTime时间为0.01秒。第92页，共138页，2023年，2月20日，星期一⑦为直流电位旋钮；拉起此旋钮时，可在±10V之间选择任何直流准位加于信号输出。⑧为输出正弦幅度调节旋钮，拉出时，可衰减20dB；⑨为输出波形选择开关；⑩为正弦波输出插座；(11)为输出衰减开关，按下此键可衰减20dB；(12)为信号频段开关（频率粗调）；(13)为频率显示器（数字显示）。第93页，共138页，2023年，2月20日，星期一4、函数信号发生器的使用（1）打开电源开关；（2）波形的选择：根据需要的波形来选择，按下输出波形选择开关来实现；（3）频率的调节：由信号频段开关（频率粗调）和信号频率微调旋钮共同调节；①根据需要的频率范围，首先选择信号频段开关；②然后调节信号频率微调旋钮，调到需要的频率上。（4）幅度的调节：由输出正弦幅度调节旋钮和输出衰减开关共同确定。（5）使用完毕，关闭电源开关。

第94页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.5示波器示波器是电子领域最重要的测试仪器之一，是用示波管（或液晶显示器）显示信号波形的设备，用途非常广泛，它能把人们无法直接看到的电信号的变化规律转换成可以直接观察的波形。它可以用来测量各种电信号的电压、电流、周期、频率、相位、失真度等参量。同时也是调试、维修、检验各种电子设备不可缺少的工具，如果配上一些换能模块，还能测量温度、压力、速度、振动、声、光、磁等非电量的参数。第95页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.5.1示波器的种类特点示波器目前的种类和型号很多，它们的用途及特点各异，其主要分类方法如下。1、根据测量信号的频率范围分（1）超低频示波器。适合于测量超低频信号；（2）普通示波器。适合于测量中频信号；（3）高频示波器和超高频示波器。适合于测量高频（100MHz）和超高频（1000MHz）信号。第96页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、按显示信号数分按显示信号的数量来分，有单踪示波器（只显示一个信号），双踪示波器（可同时显示两个信号），多踪示波器（可同时显示多个信号的波形）。3、按电路结构分按电路结构来分，有电子管示波器、晶体管示波器和集成电路示波器。

第97页，共138页，2023年，2月20日，星期一4、按测量功能分按测量功能来分，有模拟示波器和数字式记忆示波器。数字式记忆示波器是将测量的信号数字化以后暂存在存储器中，然后再从存储器中读出显示在示波管或液晶显示屏上。数字式记忆示波器在测量数字信号的场合经常使用，便于观察数字数据信号的波形和信号内容。第98页，共138页，2023年，2月20日，星期一

5、按显示器的结构分按波形显示器件来分，有阴极射线管（CRT）示波器，彩色液晶显示器和用电脑彩色监视器做成的示波器。为适应测量电视信号的特点，示波器生产厂家专门生产了同步示波器，在示波器电路中设有与电视的行、场信号同步的电路，在控制面板上专门设置了选择电视行或电视场的键钮，以便在观测电视信号时，信号波形稳定。

第99页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.5.2典型示波器介绍1、模拟示波器模拟示波器是一种常用的电子测量仪器，在电子产品的开发、生产、调试和维修中得到了广泛的应用。在实际的应用场合中，只需要观察实时信号而不需存储和记忆的情况下，模拟示波器有它独特的长处。典型模拟示波器的前面板外形如图8-28所示。模拟示波器具有以下特点：（1）操作简单。全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，而数字示波器往往要较长处理时间。第100页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-28第101页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）垂直分辨率高。连续而且无限级，而数字示波器分辨率一般只有8位至10位（bit）。（3）信号能实时捕捉因而更新快。每秒捕捉几十万个波形，而数字示波器每秒只能捕捉几十个波形。（4）实时带宽和实时显示。连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样频率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。2、数字示波器数字示波器由于采用了数字处理和计算机控制技术使功能大大增强。特别是波形的存储、记忆以及特殊信号的捕捉等功能，这是模拟示波器无法实现的。另外，对信号波形的第102页，共138页，2023年，2月20日，星期一自动监测、对比分析、运算处理也是其特长。典型数字示波器的前面板外形如图8-29所示。数字示波器具有以下特点：（1）提高数字示波器的带宽和取样率。数字示波器首先在提高取样率上下功夫，从最初取样率等于两倍带宽，提高至5倍甚至10倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。（2）提高数字示波器的信号更新率。其信号更新率目前可达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。第103页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-29第104页，共138页，2023年，2月20日，星期一（3）改进操作控制方式。数字示波器采用多个微处理器加快信号处理能力，从多重菜单的烦琐测量参数调节，改进为简单的旋钮调节，甚至完全自动测量，使用上与模拟示波器同样方便。（4）改善信号显示功能。数字示波器与模拟示波器一样具有屏幕的余辉方式显示，赋于波形的三维状态，即显示出信号的幅值、时间以及幅值在时间上的分布。具有这种功能的数字示波器称为数字荧光示波器（DOP）或数字余辉示波器即数模兼容。因而数字示波器也有模拟功能。第105页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.5.3示波器的前面板

以模拟示波器CA9040型双踪示波器为例。1、前面板图

CA9040型双踪示波器的前面板如图8-30所示。2、前面板介绍1）显示部分(7)—电源：主电源开关，当此开关开启时发光二极管(6)发亮。(1)—亮度：调节光迹或亮点的亮度。(3)—聚焦：调节光迹或亮点的清晰度。(4)—光迹旋转：半固定电位器用来调整水平轨迹与刻度线的平行。第106页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-30第107页，共138页，2023年，2月20日，星期一(30)—滤色片：使波形显示效果更舒适。2）垂直系统(17)CHl（X）输入：Y1通道输入端，在X-Y模式下，作为X轴输入端。(18)CH2（Y）输入：Y2通道输入端，在X-Y模式下，作为Y轴输入端。(15)、(16)AC-GND-DC：选择垂轴轴输入信号的输入方式。

AC：交流耦合。

GND：垂直放大器的输入接地，输入端断开。

DC：直流耦合。第108页，共138页，2023年，2月20日，星期一(11)、(12)垂直衰减开关：调节垂直偏转灵敏度，（从1mV/div～5V/div分12挡）。(13)、(14）垂自微调：微调比≥2.5：1，在校正位置时，灵敏度校正为标示值。(8)、(9)▼▲垂直位移：调节光迹在屏幕上的垂直位置。(10)垂直方式：选择CHl与CH2放大器的工作模式。

CHl或CH2：通道1或通道2单独显示。

DUAL：两个通道同时显示。

ADD：显示两个通道的代数和CHl+CH2。按CH2INV(35)按钮，为代数差CHl-CH2。第109页，共138页，2023年，2月20日，星期一(32)ALT/CHOP：在双踪显示时，放开此键，通道1与通道2交替显示（通常用于扫描速度较快的情况）；当此键按下时，通道1与通道2同时断续显示（通常用于扫描速度较慢的情况）。(35)CH2INV：通道2的信号反相，当此键按下时，通道2的信号以及通道2的触发信号同时反相。3）触发(20)外触发输入端子：用于外部触发信号。当使用该功能时，触发电源选择开关应设置在EXT的位置上。(21)触发源选择：选择内（1NT）或外（EXT）触发第110页，共138页，2023年，2月20日，星期一

CHl：当垂直方式设定在DUAL或ADD状态下，选择通道1作为内部触发信号源。

CH2：当垂直方式设定在DUAL或ADD状态下，选择通道2作为内部触发信号源。

LINE：选择交流电源作为触发信号。

EXT：外部触发信号接于(20)作为触发信号源。

TRIGALT(22)：当垂直方式设定在DUAL或ADD状态下，而且触发源开关(21)选在通道1或通道2上，按下此键时，则以交替选择通道1和通道2作为内触发信号源。(23)极性：触发信号的极性选择。“+”上升沿触发，“-”下降沿触发。第111页，共138页，2023年，2月20日，星期一(24)触发电平：显示—个同步稳定的波形，并设定一个波形的起始点。向“+”（顺时针）旋转触发电子增大，向“-”（逆时针）旋转触发电平减小。(27)触发方式：选择触发方式

AUTO：自动，当没有触发信号输入时扫描在自由模式下。

NORM：常态，当没有触发信号时。踪迹在待触发状态（并不显示）

TV-V：电视场，适用于观察一场的电视信号。

TV-H：电视行，适用于观察一行的电视信号。（仅当同步信号为负脉冲时，方可同步电视场和电视行）。

第112页，共138页，2023年，2月20日，星期一(24)触发电平锁定：将触发电平旋钮(24)向逆时针方向转到底且听到咔哒一声后，触发电平被锁定在一个固定电平下，这时改变扫描速度或信号幅度时，不再需要调节触发电平，即可获得同步信号。4）时基(26)水平扫描速度开关：扫描速度从0.2us/div到0.2s/div分为19档。（当设置到X-Y位置时该开关不起作用。）(25)水平微调：微调水平扫描时间，使扫描时间被校正到与面板上TIME/DIV一致。TIME/DIV扫描速度可连续变化，当顺时针旋转到底为校正位置。整个延时可达2.5倍甚至更多。第113页，共138页，2023年，2月20日，星期一(29)◀▶水平位移：调节光迹在屏幕上的水平位置。(31)扫描扩展开关：按下时扫描速度扩展10倍。5）其它(5)CAL：提供幅度为2Vp-p频率为1KHz的方波信号，用于校正10：1探头的补偿电容器和检测示波器垂直与水平的偏转因数。(19)GND：示波器机箱的接地端子。第114页，共138页，2023年，2月20日，星期一8.5.4示波器的使用以模拟示波器为例。1、测量前的检查和调整为了得到较高的测量精度，减少测量误差，在测量前应对如下项目进行检查和调整。（1）光迹旋转在正常情况下，屏幕上显示的水平光迹线应与水平刻度线平行，但由于地球磁场与其它因素的影响，会使水平光迹线产生倾斜，给测量造成误差，因此在使用前可按下列步骤检查或调整：第115页，共138页，2023年，2月20日，星期一①预置示波器面板上的控制件，使屏幕上获得一根水平扫描线；②调节垂直移位使扫描基线处于垂直中心的水平刻度线上；③检查扫描基线与水平刻度线是否平行，如不平行，用螺丝刀调整前面板“ROTATION”电位器。（2）探极补偿探极的调整用于补偿由于示波器输入特性的差异而产生的误差，调整方法如下：①设置面板控制件，并获得一扫描基线；②设置V/DIV为合适的档级，使屏幕上显示几个周期的波形；

③将的10：1探极接入Y1通道，并与本机校正信号连接；第116页，共138页，2023年，2月20日，星期一④操作有关控制件，使屏幕获得图8-31波形；⑤观察波形补偿是否适中，否则调整探极补偿元件，见图8-32；⑥设置垂直方式至“CH2”并将10：1探极接入Y2通道，按步骤②～⑤方法检查调整Y2探极。

8-318-32第117页，共138页，2023年，2月20日，星期一2、幅值的测量（1）峰-峰电压的测量对被测信号波形峰-峰电压的测量步骤如下：①将信号输入至Yl或Y2通道，将垂直方式置于被选用的通道；②设置合适的电压衰减器，使被显示的波形在垂直方向上有5格左右，此时垂直微调应顺时针旋到底（校正位置）；③调整电平使波形稳定（如果是电平锁定，则无须调节电平）；④调节扫描速度开关，使屏幕显示至少一个波形周期；第118页，共138页，2023年，2月20日，星期一⑤调整垂直移位，使波形底部在屏幕中某一水平坐标上（见图8-33A点）；⑥调整水下移位，使波形顶部在屏幕中央的垂直坐标上（见图8-33B点）；⑦读出垂直方向A至B两点间的格数；⑧按下面公式计算被测信号的峰-峰电压值（Vp-p）。

Vp-p=垂直方向的格数×垂直偏转因数例如：图8-33中，测出A、B两点垂直格数为4.0格，用10：1探极的垂直偏转因数为2V/DIV，探极无衰减。则

Vp-p=4.0×2=8.0（V）

第119页，共138页，2023年，2月20日，星期一8-33第120页，共138页，2023年，2月20日，星期一（2）直流电压的测量直流电压的测量步骤如下：①设置面板控制器，使屏幕显示一条扫描基线；②设置被选用通道的耦合方式为“GND”，见图8-34“测量前”；③调节垂直移位，使扫描基线在某一水平坐标上（即定义此坐标为“电压零值”）；④将被测电压馈入被选用的通道插座；⑤将输入耦合置于“DC”，调节电压衰减器，使扫描基线偏移在屏幕中一个合适的位置上，之前应将垂直微调顺时针旋至校正位置；第121页，共138页，2023年，2月20日，星期一⑥读出扫描基线在垂直方向上偏移的格数，见图4-46“测量后”。⑦按下列公式计算被测直流电压值：

V=垂直方向的格数×垂直偏转因数×偏转方向（+或-）例如：图5-43中，测出扫描基线比原基线上移4格，垂直偏转因数为2V/DIV。则：V＝2×4×4（+）＝8（V）