电子测量技术 第2次 教案Word文档下载推荐.docx

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4、正弦波信号发生器的主要技术特性

　频率特性

（1）有效频率范围

超低频信号发生器，频率范围为0.0001Hz～1000Hz；

低频信号发生器，频率范围为1Hz～1MHz；

视频信号发生器，频率范围为20Hz～10MHz；

高频信号发生器，频率范围为100KHz～30MHz；

甚高频信号发生器，频率在30MHz～300MHz；

超高频信号发生器，频率在300MHz以上。

（2）频率准确度：

输出频率的实际值与示值之间的相对误差　γ＝（fo-fx）/fx×

100%

　（3）频率稳定度：

在一定时间内维持其输出频率不变的能力　β＝Δƒ/f0×

100%

　输出特性

（1）输出电平

（2）输出电平的稳定度

（3）输出阻抗

　　　调制特性

主要包括调制频率，调幅系数等。

5、低频信号发生器

低频信号发生器频率范围一般为20Hz～20KHz，故又称音频信号发生器。

组成框图

组成框图的作用　

（1）主振器：

产生低频正弦波信号（核心部分）一般采用RC电路。

（2）电压放大器：

兼有缓冲和电压放大作用

（3）输出衰减器：

调节输出电压或功率大小，常用步进调节和连续调节。

一般用分贝数表示输出衰减，分贝数与放大倍数间的关系为　表3.2（P40页）

（4）指示电压表：

指示电压放大器或功率放大器输出电压的幅度。

（5）功率放大器：

对衰减器送来的信号进行功率放大，使之达到额定的功率输出。

（6）阻抗变换器：

用于戒备森严匹配不同阻抗的负载，以便获得最大功率输出。

课后作业

习题3.1、3.3

板书设计

黑板教学

（总第3、4课时）

能正确使用低频信号发生器进行测量。

XD2型低频信号发生器的使用方法

实训练习

实训室相关实训台、XD2型低频信号发生器

复习低频信号发生器的组成框图及各框图的作用

（一）面板结构

1、频率调节：

“频率范围”频段开关；

“×

1”、“×

0.1”、“×

0.01”三个“频率调节”旋钮。

2、电压调节：

输出细调旋钮、输出衰减开关、指示电压表

3、其它控制键：

电源开关、阻尼开关、电源指示灯、输出接线柱

（二）使用方法

1、频率调节

粗调：

输出信号频率范围1Hz－1MHz，按十进制分成六个频段实行步进调节

频率范围：

1Hz－1MHz

波段

：

1Hz－10Hz；

10Hz－100Hz；

100Hz－1KHz

1KHz－10KHz；

10KHz－100KHz；

100KHz－1MHz

　　　　　：

各频段所标数值用fmin表示，是该波段输出的最低频率

细调：

由三个“频率调节”旋钮“×

0.01”实现。

若三个频率调节开关“×

0.01”的读数分别是a、b、c

则输出信号频率为

fx=fmin（a×

1+b×

0.1+c×

0.01）

　例1：

若输出“频率范围”频段开关置于100Hz档，“频率调节”“×

0.01”分别置于4、5、0，则输出信号的频率为多少？

　2、电压调节

输出电压Vo=U/Av　U：

指示电压表读数；

Av：

衰减倍数

例2：

输出衰减至50dB,指示电压表读数为3V，则实际输出电压为多少？

例3：

如何调节低频信号发生器使其输出频率为1.50KHz，电压的大小为4mv的正弦波信号。

3、其它控制件作用

电源开关：

开关置ON接通电源，置OFF电源关断。

电源指示：

接通电源指示灯亮

阻尼开关：

避免指针运动速度过快，被打弯。

保险丝　：

防止过流、过压损坏仪器。

（三）使用注意事项

1、仪器外壳要接地。

（以免感应50HZ的干扰信号。

）

2、通电前将电压“输出细调”旋钮置于最小位置。

（避免通电瞬间打弯指针）

3、接通电源，指示灯亮，预热3－5分钟。

（获得比较稳定的输出）

三、小结：

本节课我们研究了低频信号发生器的面板结构及使用，其输出频率等于各“频率调节”旋钮读数之和乘以频波段开关读数，输出电压等于指示电压表读数除以输出衰减倍数。

习题3.4

（总第5、6课时）

能画出低频信号发生器的组成框图理解各框图的作用

了解函数信号发生器

函数信号发生器产生波形的方法

复习如何调整低频信号发生器的输出频率和幅度

　高频信号发生器

高频信号发生器输出频率范围一般在300KHz～1GHz，输出电压在0.1μV～1V左右，输出阻抗为标准的50Ω（或75Ω）。

信号调制方式为：

30MHz以下采用调幅方式，30MHz以上采用调频方式。

1、组成框图

2、各框图的作用

（1）主振级（核心电路）：

产生本仪器频率范围内的载波信号。

（2）调制级：

a、放大主振级输出的高频信号

b、在输出级和主振级之间起隔离作用，提高振荡频率的稳定性。

c、兼作调幅信号的调制

（3）内调制振荡器

调制信号由机内音频信号发生器产生，内调制频率一般取400HZ或1000HZ

　（4）监测级

　载波电压指示：

用来监测载波电压，使其保持在1V，可用载波调节幅度旋钮改变

　调幅度旋钮：

用来指示调幅度值　M＝ΔA/A0＝A-B/A+B

　操作时　调“载波幅度调节”使其为1V

　　　　　调“调幅度调节”使其为30%

（5）输出级：

用来完成输出信号的大范围的衰减及输出阻抗的转换。

（电路图P41页图3.7）

　S1细调衰减器（输出－微调）

　　　输出电压0－1V连续可调，标度尺刻度十等分，则数字1、2、3、―――分别对应于0.1V、0.2V、0.3V、―――

　　　注意点：

信号要从“0－1V”插孔输出

　　　　　　　　　　V01＝（“输出－微调”读数）/10

　S2步级衰减器（输出－倍乘）

　　　将“0－1V”插孔信号衰减105倍（定为×

1）、衰减104倍（定为×

10）、衰减103倍（定为×

100）、―――共分为五个档位。

　　输出电压V02＝“输出－微调”读数×

“输出－倍乘”µ

V

S3电缆分压（在仪器外部作为配件）

一般分为两档×

0.1和×

1，记作K　则有V0＝KV01或V0＝KV02

函数信号发生器

1、定义：

函数发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波等多种波形的信号发生器。

2、函数信号发生器的三种组成方案：

第一种是施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波；

第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；

第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。

3、函数信号发生器的使用

习题3.8

第四章电子示波器

（总第1、2课时）

示波测试的基本原理

阴极射线示波管的组成和各部分作用

讲授法、多媒体

多媒体

（一）概述　　1、示波器的作用

2、示波器的分类（通用示波器、取样示波器、存储示波器、特种示波器）

（二）示波测试的基本原理

　1、阴极射线示波管

示波管示波器的核心部件又称阴极射线管（CRT）

其工作原理是：

由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光点的位置。

CRT内部结构如下图所示：

（1）电子枪

作用---产生一股极细的高速电子束

组成---灯丝F通电后加热阴极

阴极K：

受热发射电子

栅极G：

相对K加负偏压可控制电子流强弱辉度调节

　　分析控制原理（略）（简述亮度调节原理）

第一阳极A1：

相对K加正偏压（聚焦调节）

第二阳极A2：

相对K加更高正偏压（辅助聚焦）

*两者起加速和聚焦电子束的作用A1聚焦为主A2加速为主参照P52页图4－1

后加速极：

进一步加速，增加辉度

（2）偏转系统

作用---控制电子束偏转

组成---两对相互垂直的偏转板（位于A2与荧屏间）X和Y偏转板

电子束在XY偏转板间电场中受电场力作用而偏离中心向合力方向偏转

偏转灵敏度：

　S＝Y/V　　单位：

cm/vdid/v单位电压光点移动的距离。

偏转因数：

D＝1/S　单位：

v/cmv/div偏转1厘米或1格所需加在偏转板上

电压值（峰－峰值）

（3）荧光屏

作用---在电子束撞击下发光实现电-光转换

组成---玻管内壁涂荧光粉在高速电子撞击下发光

习题4.1

（总第3、4课时）

理解波形显示的基本原理

多媒体教学

波形显示的基本原理

电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信号的波形。

1、扫描

（1）定义：

光点在扫描电压作用下扫动的过程。

（2）扫描电压实际波形：

锯齿波。

Ts:

扫描正程时间，电子束从左到右运动；

Tb:

扫描逆程时间或扫描回程时间，电子束从右到左运动；

Tw:

扫描休止时间。

∴扫描电压周期Tx=Ts+Tb+Tw。

理想状态下：

Tb=Tw=0，Tx=Ts。

2、波形显示

Y偏转板：

加被测信号；

X偏转板：

加扫描电压信号（设为理想状态）。

1）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置；

2）设Ux=0，Uy=Umsinωt。

由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。

3）设Ux=kt，Uy=0。

由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不移动的，则光点在荧光屏的水平方向上来回移动，出现的是一条水平线段。

由上三种情况可看出：

a、X偏转板上所加电压控制电子的水平运动；

b、Y偏转板上所加电压控制电子的垂直运动；

c、电子位移长度取决于所加电压的大小。

4）设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx=Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。

5）设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx=2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。

6）设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx=3/2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的不稳定波形。

由此可见：

当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即Tx=nTy（n为正整数），每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰而稳定的波形。

当理想扫描电压的周期Tx=nTy（n为正整数）时，波形稳定，且显示n个被测信号波形；

当此关系不成立时,波形显示不稳定。

一般情况下,当扫描电压的周期Ts=nTy（n为正整数）时，波形稳定，且显示n个被测信号波形；

逆程消隐。

此即“同步”原理。

习题4.5、4.7

单踪示波器的组成及原理

Y轴（垂直）偏转系统被测信号通道

一概述

观测一般周期性交流信号和脉冲信号根据可同时观测几个信号波形有单踪双踪多踪等

根据可观测信号的频率上限有不同的通频带例20MHZ

二、单踪示波器的组成及原理

1、基本组成

Y轴（偏转）系统、X轴（偏转）系统、主机系统三大部分

2、Y轴（垂直）偏转系统被测信号通道

（1）作用---对被测信号进行一定处理（放大衰减等）加至示波管Y轴偏转板，控制电子束垂直方向的偏转

（2）要求---高输入阻抗、高灵敏度、宽频带。

（3）组成及原理

1、输入电路：

对信号进行预处理（提高输入阻抗、衰减、隔直等）

（1）探极：

提高输入阻抗特别是减小输入电容以满足高频测量，采用阻容补偿式分压电路。

分为有源探头和无源探头，无源探头的衰减系数有1和10两种。

（2）耦合方式选择开关：

a、直接输入显示直流和交流成分

b、GND--输入接显示零信号时的时基线（零电平基线）

c、AC---经隔直电容输入显示交流成分

（3）步进衰减器：

对输入大信号衰减

采用阻容补偿式分压器多挡开关切换

　　　　注意点：

标注刻度不是衰减倍数，而是偏转因数。

2、前置放大电路

实现单端输入转换为双端输出以满足Y轴偏转要求，兼有一定的放大作用为使衰减比不受影响。

要求高输入阻抗，采用射极跟随器和差动放大器。

3、延迟级：

延迟被测信号保证波形完整显示。

触发扫描时扫描由被测信号启动，故扫描开始必须迟于被测信号的到达波形（特别是其前沿部分）不能完整显示插入延迟级使被测信号延迟一段时间到达Y轴偏转板（扫描电压信号先到达X轴偏转板）从而保证了被测信号波形的完整显示

4、后置放大器：

宽频带稳定放大信号，满足Y轴偏转板驱动电压要求，采用射极跟随器和差动放大器

5、触发放大器：

使触发信号有足够的幅度驱动触发整形电路。

6双踪显示原理：

（1）组成框图　

（2）交替　　（3）断续

无

（总第7、8课时）

示波器的水平系统

简述电子测量的重要性

（1）作用---产生一个与时间呈线性关系的电压（锯齿波电压）作为扫描电压，加至X轴偏转板控制电子束水平方向的偏移形成时基线。

（2）要求---锯齿波线性良好能与被测信号同步且有一定的放大作用

（3）组成及原理参见下图

1、触发电路：

把触发信号转换为时基发生器所能接受的触发脉冲

a触发信号源选择

内（INT）---触发信号为Y轴系统的被测信号；

外（EXT）---触发信号为外部另外输入的信号

电网（LINE）---触发信号为供电电源信号（工频）

b触发方式选择

自动（AUTO）---有触发信号时产生触发脉冲实现触发扫描显示被测信号波形，无触发信号时自动扫描形成时基线；

常态（NORM）---有触发信号时产生触发脉冲用于25HZ实现触发扫描显示被测信号信号观测波形；

无触发信号时不扫描无时基线

c触发耦合选择

DC---直接耦合；

AC---交流耦合；

AC（H）高频耦合

d触发极性（钭率）（SLOPE）

“+”触发点位于触发信号的上升段；

“－”触发点位于触发信号的下降段

e触发电平（LEVEL）调节

2、扫描发生器电路

作用：

放大扫描电压或X轴外输入电压作为X轴偏转。

时基发生器产生锯齿波扫描电压

a锯齿波扫描电压的实际波形

扫描正程时间：

对应光点从左右移动的时间；

扫描逆程时间：

对应光点从右左返回的时间；

等待时间：

对应光点停留在左端起始位置停留的时间；

T---扫描信号周期

b扫描时间因数调节

c附加电路

3、X轴放大器

4、连续扫描、触发扫描

5、主机系统

（1）作用---示波管显示被测信号波形

（1）低压电源：

为示波器内部各部分电路提供稳定直流低压

（2）高压电源提供示波管各电极的正负直流高压

（4）校准信号发生器产生供示波器自校的幅度、频率固定的电压

习题4.14