电子测量仪器 第3版 课件 项目2 信号发生器的使用

《电子测量》项目二信号发生器的使用

项目二

信号发生器的使用

本章提要

在进行电子电路及电子设备的电参数测量时，信号发生器是必不可少的电子测量仪器，它可以产生不同频率、幅度和波形的测试信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波、脉冲波、调幅波和调频波等。信号发生器作为一种信号源，目前广泛地应用于工厂、科研院所和学校中。信号发生器的种类繁多，按频率范围大致可分为超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频信号发生器、甚高频信号发生器、超高频信号发生器六类。按输出波形，大致可分为正弦波形发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器、噪声信号发生器。按照信号发生器的性能指标可分为一般信号发生器、标准信号发生器。随着现代测量技术的发展，信号发生器正向着多功能、数字化、自动化的方向发展。任务1低频信号发生器的使用任务描述低频信号发生器的频率范围通常为1Hz~1MHz，它输出正弦波电压，有的还能输出一定的正弦波功率。为了满足多功能测量的需要，有的低频信号发生器还能输出方波信号。低频信号发生器主要用于测量或检测电子仪器及家用电器的低频放大电路，也可作为高频信号发生器的外调制信号源。此外，低频信号发生器在校准电子电压表时，可用作基准电压源。因此，低频信号发生器是一种用途广泛的信号源。知识要点XD1型低频信号发生器面板知识要点工作原理XD1型低频信号发生器的工作原理框图如图所示。它是由文氏电桥RC振荡器、功率放大器、功放过载保护电路、交流电压表及直流稳压电源等组成。文氏电桥RC振荡器产生的正弦波电压信号，经衰减器Ⅰ成为仪器的电压输出或功放级的输入信号，通过功率放大器放大后，再经过衰减器Ⅱ送到输出匹配变压器组。为适应不同频率的功率输出，该信号发生器共设有三个输出变压器，即一个低频变压器和两个高频变压器。直流稳压电源供给各个电路的工作电压和工作电流。交流电压表除用于指示仪器的电压输出或功率输出外，也可单独用于测量外部交流电压。操作指导使用前的准备工作接通仪器的电源之前，应先检查电源电压是否正常，电源线及电源插头是否完好无损，通电前将输出细调电位器旋至最小，然后接通电源，打开XD1型低频信号发生器的开关。频率调节①频段选择：根据所需要的频段（即频率范围），通过按面板上的琴键开关来选择所需要的频率。例如，需要输出信号的频率为6200Hz，该频率在1~10kHz的频段，故应按下10kHz的按键（从左向右第五个键）②频率细调：在频段按键的上方有三个频率细调旋钮，1~10旋钮为整数，0.1~0.9旋钮为第一位小数，0.01~0.10旋钮为第二位小数。选择频率时，信号频率的前三位有效数字由这三个旋钮来确定。例如，需要信号的频率为3550Hz，则频段选择按下10kHz按键后，应将三个细调旋钮分别旋转到3、0.5、0.05的位置。操作指导输出电压调节XD1型低频信号发生器设有电压输出和功率输出两组端钮，这两组输出共用一个输出衰减旋钮，可做10dB/步的衰减。但需要注意，在同一衰减位置上，电压与功率的衰减分贝是不相同的，面板上已用不同的颜色区别表示。输出细调是由同一电位器连续调节的，这两个旋钮适当配合便可在输出端得到所需的信号输出幅度。调节时，首先将负载接在电压输出端钮上，然后调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，即可得到所需要的电压幅度信号。输出信号电压的大小可从电压表上读出，然后除以衰减倍数就是实际输出电压值。电压级的使用操作指导功率级的使用使用功率级时应先将功率开关按下，以将功率级输入端的信号接通。①阻抗匹配：功率级共设有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ五种额定负载值，如想得到最大的功率输出，应使负载阻抗等于这五种数值之一，以达到阻抗匹配。若做不到完全相同，一般也应使实际的负载阻抗值大于所选用的功率级的额定阻抗数值，以减小信号失真。当负载为高阻抗，且要求工作在频率输出频段的两端，即在接近)10Hz或几百千赫时，为了输出足够的幅度，应将功放部分内负载按键按下，接通内负载，否则在功放级工作频段的两端，输出幅度会下降。当负载值与面板上负载匹配旋钮所指数值不相符时，步进衰减器指示将产生误差，尤其是0~10dB这一挡。当功率输出衰减放在0时，信号发生器内阻比负载值要小。当衰减放在10dB以后的各挡时，内阻与面板上负载匹配旋钮指示的阻抗值相符，可做到负载与信号发生器内阻匹配。操作指导功率级的使用②保护电路：刚开机时，过载指示灯亮，经5~6s后熄灭，表示功率级进入工作状态。当输出衰减旋钮开得过大或负载阻抗值过小时，过载指示灯亮，表示过载。此时应减小输出幅度，指示灯过几秒钟后熄灭，自动恢复正常工作。若减小输出幅度后仍过载，则灯闪烁。在高频端，有时因信号幅度过大，指示灯会一直亮，此时应减小信号幅度或减轻负载，使其恢复正常。当保护指示不正常时，需要关机进行检修，以免烧坏功率管。当不使用功率级时，应把功率开关复位，以免功率保护电路的动作影响电压级输出。③对称输出：功率级输出可以不接地，当需要这样使用时，只要将功率输出端与接地端的连接片取下即可。操作指导功率级的使用注意事项1）使用前应详细阅读技术说明书或仪器使用说明书，在了解仪器的基本性能、使用方法后才可开机使用。2）接通电源前，检查测量装置的接线是否正确。仪器的量程、频段、衰减、输出等旋钮是否有松脱、错位现象。3）接通电源后，仪器要预热。4）对于通过表针指示的仪器，应在接通电源前进行机械调零。观察指针是否指零或规定值，如有差异，可用螺钉旋具轻轻旋转机械调零旋钮，使表针指示为零。在仪器通电并充分预热后，进行电气调零，将仪器的输入端短路，调节仪器使其读数指示零或规定值。5）对于具有内部校准装置的仪器，使用前要进行正确校准。6）电子仪器要求注意防尘、防潮、防腐和防振动等方面的日常维护。任务2高频信号发生器的使用任务描述高频信号发生器是一种向电子设备提供等幅正弦波和调制波的高频信号源，其工作频率一般为100kHz~35MHz，主要用于各种接收机的灵敏度、选择性等参数的测量。高频信号发生器按照用途的不同可以分为标准信号发生器和信号发生器两种，按照调制方式的不同可以分为调幅和调频两类。知识要点XFG-7型高频信号发生器控制面板知识要点工作原理：XFG-7型高频信号发生器主要由主振级、调制级、输出级、衰减级、内调制振荡级、监测级和电源组成，其工作原理框图如图所示。主振级产生高频等幅信号作为载波；调制级将低频信号调制在载波上，这个低频信号可以由内部调制振荡器产生，也可以由仪器外部提供；调制后的载波信号或未经调制的高频等幅信号经输出级放大后，由衰减级输出；监测级监测输出信号的载波幅度和调制度；电源供给各级工作时所需要的电压。操作指导使用前的准备①检查电源电压是否在(220±10%)V范围内，若超出此范围，应外接稳压器或调压器，否则会造成频率误差增大。②由于电源中接有高频滤波电容器，机壳带有一定的电位。如果机壳没有接地线，使用时必须装设接地线。

③通电前，检查各旋钮位置，把载波调节、输出-微调、输出-倍乘和调幅度调节等旋钮逆时针方向旋到底。电压表（V表）和调幅度表（M%表）做好机械调零④接通电源，打开开关，指示灯亮。预热10min，将仪器面板上的波段开关旋到任意两挡之间，然后调节面板上的零点旋钮，使电压表的指针指零。操作指导等幅高频信号输出（载波）操作指导调幅波输出

①内部调制：仪器内有400Hz和)1000Hz的低频振荡器，供内部调制用。内部调制的调节操作顺序如下：a.将调幅选择开关放在400Hz或1000Hz位置。b.调节载波调节旋钮到电压表指示为1V。c.调节载波调节旋钮，从调幅度表上的读数，确定出调幅波的幅度。一般可以调节在30%的标准调幅度刻度线上。d.频率调节、电压调节与等幅输出的调节方法相同。调节载波调节旋钮也可以改变输出电压，但由于电压表的刻度只在“1”时正确，其他各点只有参考作用，误差较大。同时，由于载波调节旋钮的改变，会使在输出信号的调幅度不变的情况下，调幅度表的读数相应有所改变，造成读数误差②外部调制：当输出电压需要其他频率的调幅时，就需要输入外部调制信号。外部调制的调节操作顺序如下：a.将调幅选择开关放在“等幅”位置。b.按选择等幅振荡频率的方法，选择所需要的载波频率。c.选择合适的外加信号源，作为低频调幅信号源。外加信号源的输出电压必须在20kΩ的负载上有100V电压输出（即其输出功率为0.5W以上），才能在50~8000Hz的范围内达到100%的调幅。d.接通外加信号源的电源，预热几分钟后，将输出调到最小，然后将它接到外调幅输入插孔。逐渐增大输出，直到调幅度表的指针达到所需要的调幅度。利用输出-微调旋钮和输出-倍乘开关控制调幅波输出，计算方法与等幅振荡输出相同。任务3

函数信号发生器的使用任务描述函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波及任意波形；函数信号发生器还可以利用其本身具有的电压控制振荡频率（VCF）的功能，作为扫描电路使用。一些函数信号发生器还具有调制功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制等操作。函数信号发生器的频率很宽，使用范围很广，是一种不可或缺的通用信号源，可以用于生产测试、仪器维护维修及其他科学领域，如医学、教育、化学、通信、工业控制、地球物理学、军事和宇航等。知识要点DF1636A型功率函数信号发生器控制面板知识要点工作原理：采用不同的振荡方式可得到非常低的频率输出。三角波发生器为其基本振荡电路，可输出一个三角波电压、经由电压比较器可输出频率相同的方波，将三角波经由正弦波整形电路即可得到正弦波输出。操作指导准备按下电源按钮，接通电源，此时频率输出显示器和电压输出显示器亮，预热10min后再使用该仪器。设置频率输出区间例如，按下“输出频率区间设置”中的“10k”按键。设置输出波形按下“输出波形设置”中的“正弦波”按键。调节输出频率输出频率粗调和细调联合在一起进行调节，例如，输出频率调节为1.455kHz（使用这两个调节旋钮时，动作要缓慢。调节输出幅度选择功率输出端输出功率输出端带负载能力强一些，其他与电压输出端相同。任务4脉冲信号发生器的使用任务描述脉冲信号发生器可以产生频率重复、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试中。脉冲信号发生器一般都以矩形波为标准信号输出。知识要点脉冲信号发生器是一个产生脉冲波形的仪器。脉冲波与方波的区别在于占空比（dutycycle）不同。占空比的定义为脉冲的平均值与峰值的比例，方波的占空比永远50%，而脉冲波的占空比不一定为恒定，且可以调整。占空比可以用脉冲宽度与周期或脉冲重复时间之比来表示。脉冲产生方法有两种：可以将正弦波振荡器的输出经过施密特电路后形成所需的脉冲；也可以用多谐振荡器或间歇振荡器来产生脉冲。知识要点下图所示为一个典型脉冲信号发生器的框图，工作原理：由非稳态多谐振荡器产生自由振荡输出，控制此多谐振荡器的振荡频率，即决定输出脉冲的周期或脉冲重复频率，非稳态多谐振荡器的输出接至单稳态多谐振荡器，经触发后产生脉冲输出，输出脉冲的宽度由单稳态多谐振荡器来调整。知识要点

操作指导

1.频率粗调开关和频率细调旋钮调节频率粗调开关和频率细调旋钮，可实现1kHz~100MHz的连续调整。粗调分为十挡（1kHz、3kHz、10kHz、300kHz、1MHz、30MHz和100MHz），各挡之间用细调覆盖。频率细调旋钮顺时针旋转时，频率增高，顺时针旋转到底，即为频率粗调