這是一個關(guān)于電子測量儀器教案PPT課件，包括了信號發(fā)生器的種類和技術(shù)指標，低頻信號發(fā)生器的使用，高頻信號發(fā)生器的使用，函數(shù)信號發(fā)生器簡介，本章小結(jié)等內(nèi)容，第2章 常用信號發(fā)生器的使用 2.1 信號發(fā)生器的種類和技術(shù)指標 2.1.1 信號發(fā)生器的用途測量用信號發(fā)生器又稱為信號源，是最基本和應(yīng)用最廣泛的電子測量儀器之一，它可以給被測設(shè)備提供各種不同頻率的正弦波信號、方波信號、三角波信號等，信號的幅值可按需要進行調(diào)節(jié)，然后由其它的測試儀器觀測被測設(shè)備的輸出響應(yīng)。這個過程如圖2.1所示。一般來說，信號發(fā)生器的用途主要有以下三個方面：1.用作激勵源2.用作信號仿真 3.用作校準源 2.1.2 信號發(fā)生器的分類信號發(fā)生器一般可分為通用信號發(fā)生器和專用信號發(fā)生器兩大類。專用信號發(fā)生器是為某種特殊用途而設(shè)計生產(chǎn)的儀器，能提供特殊的測量信號，如電視信號發(fā)生器、調(diào)頻信號發(fā)生器等。通用信號發(fā)生器根據(jù)其工作頻率的不同，可分為超低頻、低頻、視頻、高頻、甚高頻、超高頻幾大類，歡迎點擊下載電子測量儀器教案PPT課件哦。

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第2章 常用信號發(fā)生器的使用 2.1 信號發(fā)生器的種類和技術(shù)指標 2.1.1 信號發(fā)生器的用途測量用信號發(fā)生器又稱為信號源，是最基本和應(yīng)用最廣泛的電子測量儀器之一，它可以給被測設(shè)備提供各種不同頻率的正弦波信號、方波信號、三角波信號等，信號的幅值可按需要進行調(diào)節(jié)，然后由其它的測試儀器觀測被測設(shè)備的輸出響應(yīng)。這個過程如圖2.1所示。 一般來說，信號發(fā)生器的用途主要有以下三個方面： 1.用作激勵源 2.用作信號仿真 3.用作校準源 2.1.2 信號發(fā)生器的分類信號發(fā)生器一般可分為通用信號發(fā)生器和專用信號發(fā)生器兩大類。專用信號發(fā)生器是為某種特殊用途而設(shè)計生產(chǎn)的儀器，能提供特殊的測量信號，如電視信號發(fā)生器、調(diào)頻信號發(fā)生器等。通用信號發(fā)生器根據(jù)其工作頻率的不同，可分為超低頻、低頻、視頻、高頻、甚高頻、超高頻幾大類。信號發(fā)生器的工作頻率范圍見表2.1。 2.1.3 信號發(fā)生器的一般組成 信號發(fā)生器的一般組成框圖如圖2.2所示，主要由振蕩器、變換器、輸出電路、電源、指示器五部分組成。 圖2.2 信號發(fā)生器的一般組成框圖 2.1.4 信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標信號發(fā)生器的技術(shù)指標主要包括三項內(nèi)容。 1．頻率特性信號發(fā)生器的頻率特性包括有效頻率范圍、頻率準確度和頻率穩(wěn)定度。（1）有效頻率范圍（2）頻率準確度 信號發(fā)生器的頻率準確度是指信號頻率的實際值fx與其標稱值f0的相對偏差，其表達式為： （3）頻率穩(wěn)定度 信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度是指在一定時間內(nèi)儀器輸出頻率準確度的變化，它表示了信號源維持工作于某一恒定頻率的能力。信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度是由振蕩器的頻率穩(wěn)定度來保證的。頻率穩(wěn)定度可分為短期頻率穩(wěn)定度和長期頻率穩(wěn)定度。 2．輸出特性（1）輸出形式信號發(fā)生器的輸出形式有平衡輸出（或叫對稱輸出u2）和不平衡輸出（或叫不對稱輸出u1）兩種形式，如圖2.3所示 圖2.3 信號發(fā)生器的平衡輸出和不平衡輸出。 （2）輸出阻抗（3）電平特性（4）輸出波形及其非線性失真 3．調(diào)制特性 2.2 低頻信號發(fā)生器的使用低頻信號發(fā)生器的輸出頻率范圍通常為20Hz～20kHz，所以又稱為音頻信號發(fā)生器�，F(xiàn)代生產(chǎn)的低頻信號發(fā)生器的輸出頻率范圍已延伸到1Hz～1MHz頻段，且可以產(chǎn)生正弦波、方波及其它波形的信號。低頻信號發(fā)生器廣泛用于測試低頻電路、音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)、廣播和音響等電聲設(shè)備，還可為高頻信號發(fā)生器提供外部調(diào)制信號。 2.2.1 低頻信號發(fā)生器的組成與技術(shù)指標如圖2.4所示，是低頻信號發(fā)生器的組成框圖，它包括振蕩器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表等。 1.各部分電路的作用振蕩器是低頻信號發(fā)生器的核心，其產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號，一般由RC振蕩器或差頻式振蕩器組成。振蕩器決定了輸出信號的的頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。低頻信號發(fā)生器的放大器包括電壓放大器和功率放大器，以達到實現(xiàn)輸出一定電壓幅度和功率的要求。電壓放大器的作用是對振蕩器產(chǎn)生的微弱信號進行放大，并把功率放大器、輸出衰減器以及負載和振蕩器隔離起來，防止對振蕩信號的頻率產(chǎn)生影響，所以又把電壓放大器稱為緩沖放大器。輸出衰減器用于改變信號發(fā)生器的輸出電壓或功率，由連續(xù)調(diào)節(jié)器和步進調(diào)節(jié)器組成。常用的輸出衰減器原理圖如圖2.5所示。 2.低頻信號發(fā)生器的技術(shù)指標通用低頻信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標有：（1）頻率范圍 1Hz～20kHz（現(xiàn)代儀器已延伸到1 MHz），可均勻連續(xù)可調(diào)。（2）頻率準確度 ±（1～3）%。（3）頻率穩(wěn)定度 （0.1～0.4）%/小時。（4）輸出電壓 0～10V連續(xù)可調(diào)。（5）輸出功率 0.5～5W連續(xù)可調(diào)。（6）非線性失真范圍 （0.1～1）%。（7）輸出阻抗 有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等幾種。（8）輸出形式 有平衡輸出與不平衡輸出兩種。 2.2.2 低頻信號發(fā)生器的使用操作盡管低頻信號發(fā)生器的型號很多，但它們的使用操作方法基本相同。 1．熟悉面板 2．掌握正確的操作步驟（1）準備工作 （2）輸出頻率調(diào)節(jié) （4）輸出形式的選擇（3）輸出阻抗的配接 一般低頻信號發(fā)生器都有兩組輸出端子。一組是電壓輸出插座，它通常輸出0～5V的正弦信號電壓，另一組是功率輸出接線柱，它有輸出Ⅰ、輸出Ⅱ、中心端和接地四個接線柱，如圖2.6所示。 圖2.6低頻信號發(fā)生器功率輸出端及其接法 5）輸出電壓的調(diào)節(jié)和測讀 通過調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)旋鈕可以得到相應(yīng)大小的輸出電壓。在使用衰減器（0dB擋除外）時，由于指示電壓表的示值是未經(jīng)衰減器之前的電壓，故實際輸出電壓的大小應(yīng)為：示值÷電壓衰減倍數(shù)。例如，信號發(fā)生器的指示電壓表示值為20V，衰減分貝數(shù)為60dB，輸出電壓應(yīng)為0.02 V（20 V÷1060/20 = 0.02 V）。 表2.2列出了衰減分貝數(shù)與電壓衰減倍數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。表2.2 衰減分貝（dB）與電壓衰減倍數(shù)的對應(yīng)關(guān)系 3. FJ-XD22PS 低頻信號發(fā)生器的實際操作使用 FJ-XD22PS 低頻信號發(fā)生器是一種多用途的儀器，它能夠輸出正弦波、矩形波尖脈沖、尖脈沖、TTL電平和單次脈沖五種信號，還可以作為頻率計使用，測量外來輸入信號的頻率。FJ-XD22PS低頻信號發(fā)生器的面板如圖2.7所示。 ●FJ-XD22PS低頻信號發(fā)生器面板上各旋鈕開關(guān)的作用 ●FJ-XD22PS低頻信號發(fā)生器的主要技術(shù)性能 （1）信號源部分（2）頻率計部分（內(nèi)測和外測）： ●基本操作步驟 ●操作實例 必須說明的是：該信號發(fā)生器的測頻電路的顯示滯后于調(diào)節(jié)，所以旋轉(zhuǎn)旋鈕時要緩慢一些；信號發(fā)生器本身不能顯示輸出信號的電壓值，需要另配交流毫伏表測量輸出電壓，當(dāng)輸出電壓不符合要求時，可以選擇不同的衰減再配合調(diào)節(jié)輸出正弦信號的幅度旋鈕，直到輸出電壓為10mV。若要觀察輸出信號波形，可把信號輸入示波器。需要輸出其它信號，可參考上述步驟進行操作。 2.2.3 低頻信號發(fā)生器的典型應(yīng)用放大倍數(shù)是放大器的重要性能指標之一，包括電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、功率放大倍數(shù)等。在低頻電子線路中，放大倍數(shù)的測量實質(zhì)上是對電壓和電流的測量。測試電路如圖2.8所示。低頻信號發(fā)生器輸出中頻段的某一頻率（如音頻放大器可選1 kHz左右）信號，加到被測電路的輸入端。輸入幅度由毫伏表監(jiān)測，不要過大，否則輸出會失真。輸出同時用毫伏表和示波器測試，使輸出信號在基本不失真、無振蕩和嚴重干擾的情況下進行定量測試。電壓放大倍數(shù)為： AV = UO /Ui 式中 UO —— 被測放大器輸出電壓有效值； Ui —— 被測放大器輸入電壓有效值。 2.3 高頻信號發(fā)生器的使用 高頻信號發(fā)生器也稱射頻信號發(fā)生器，通常產(chǎn)生200kHz～30MHz的正弦波或調(diào)幅波信號，在高頻電子線路工作特性（如各類高頻接收機的靈敏度、選擇性等）測試中應(yīng)用較廣。目前，高頻信號發(fā)生器的頻率已延伸到30～30MHz的甚高頻信號范圍，且通常具有一種或一種以上調(diào)制或組合調(diào)制功能，包括正弦調(diào)幅、正弦調(diào)頻及脈沖調(diào)制，特別是具有μV級的小信號輸出，以滿足接收機測試的需要，這類的信號發(fā)生器通常也稱為標準信號發(fā)生器。高頻信號發(fā)生器按調(diào)制類型分為調(diào)幅和調(diào)頻兩種. .3.1 高頻信號發(fā)生器的組成與原理高頻信號發(fā)生器組成的基本框圖如圖2.9所示，主要包括主振器、緩沖級、調(diào)制級、輸出級、衰減器、內(nèi)調(diào)制振蕩器、監(jiān)測電路和電源等部分。 主振器是信號發(fā)生器的核心，一般采用可調(diào)頻率范圍寬、頻率準確度高和穩(wěn)定度好的LC振蕩器，它用于產(chǎn)生高頻振蕩信號。該信號經(jīng)緩沖后送到調(diào)制級進行幅度調(diào)制和放大，然后再送至輸出級輸出，進而保證有一定的輸出電平調(diào)節(jié)范圍。監(jiān)測器監(jiān)測輸出的載波電平和調(diào)制系數(shù)，電源電路用于提供各部分所需的直流電壓。各主要部分單元電路的功能如下： 1．可變電抗器 2．內(nèi)調(diào)制振蕩器 3．調(diào)制級 4．輸出級 2.3.2 高頻信號發(fā)生器的主要性能指標高頻信號發(fā)生器的主要性能指標很多，這里以XFG-7型高頻信號發(fā)生器為例進行介紹。（1）頻率范圍 XFG-7型高頻信號發(fā)生器的頻率范圍為100kHz ～ 30MHz，分8個頻段，與頻率調(diào)節(jié)度盤上的8條刻度線相對應(yīng)。 （2）輸出電壓與輸出阻抗（3）調(diào)幅頻率 （4）漏訊 ＜0.3μV。 .3 高頻信號發(fā)生器的使用步驟與技巧各種調(diào)幅高頻信號發(fā)生器的使用方法略有差異，但是它們除載波頻率范圍、輸出電壓、調(diào)幅信號頻率大小等有些差異外，它們的基本使用方法是類似的。下面仍以XFG-7型高頻信號發(fā)生器為例，介紹調(diào)幅高頻信號發(fā)生器面板裝置、測試步驟與使用技巧。 1．面板裝置 XFG-7型調(diào)幅高頻信號發(fā)生器面板圖如圖2.10所示。 （1）波段開關(guān) （2）頻率調(diào)節(jié)旋鈕 （3）載波調(diào)節(jié)旋鈕 （4）輸出-微調(diào)旋鈕 （5） 輸出-倍乘開關(guān) （6） 調(diào)幅選擇開關(guān) （7） 外調(diào)幅輸入接線柱 （8）調(diào)幅度調(diào)節(jié)旋鈕 （9） 0～1V輸出插孔 （10） 0～0.1V輸出插孔 （11） 電壓表（V表） （12） 調(diào)幅度表（M%表） （13） V表零點旋鈕 （15） M表零點旋鈕 （14） lV校準電位器 （15） M表零點旋鈕 2．XFG-7型調(diào)幅高頻信號發(fā)生器的使用步驟與技巧（1）等幅波輸出（2）調(diào)幅波輸出使用內(nèi)調(diào)制信號時：使用外調(diào)制信號時： 2.3.4 調(diào)幅高頻信號發(fā)生器的典型應(yīng)用調(diào)幅高頻信號發(fā)生器是一種載波頻率、調(diào)幅度范圍（0－100%）連續(xù)可調(diào)的標準高頻信號發(fā)生器，廣泛應(yīng)用在無線電接收機的測試實踐中�，F(xiàn)以調(diào)幅廣播收音機的性能調(diào)試為例，介紹高頻信號發(fā)生器的應(yīng)用。 1．接線方法注意：輸出電纜不應(yīng)靠近儀器的電源線，兩者更不能絞在一起。 圖2.11 等效天線接法 圖2.12 典型等效天線電路 2．收音機中頻的校準超外差式收音機中頻變壓器的調(diào)整又稱校中周，即調(diào)整中周磁芯或磁帽使中頻選頻回路的諧振頻率為465kHz，從而保證中頻信號得到充分的放大（這里的465kHz實質(zhì)上為高頻信號范疇，但對收音機習(xí)慣上稱之為中頻信號）。中頻調(diào)整的好壞對收音機的靈敏度等指標有決定性的影響。調(diào)試電路如圖2.13所示， 圖2.13 用高頻信號發(fā)生器調(diào)收音機中周 3．靈敏度的測試 4．選擇性的測試 2.4 函數(shù)信號發(fā)生器簡介函數(shù)信號發(fā)生器是一種能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等多波形的信號源（頻率范圍約幾Hz ～ 幾十MHz），由于其輸出波形均為數(shù)學(xué)函數(shù)，故稱為函數(shù)信號發(fā)生器�，F(xiàn)代函數(shù)信號發(fā)生器一般具有調(diào)頻、調(diào)幅等調(diào)制功能和壓控頻率（VCF）特性，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)測試、儀器維修和實驗室等工作中，是一種不可缺少的通用信號發(fā)生器。 2.4.1函數(shù)信號發(fā)生器的組成 1．方波-三角波-正弦波方式（脈沖式）脈沖式函數(shù)信號發(fā)生器先由施密特電路產(chǎn)生方波，然后經(jīng)變換得到三角波和正弦波形，其組成如圖2.14所示。它包括雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、積分器和正弦波形成電路等部分，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常采用施密特觸發(fā)器，積分器則采用密勒積分器。 脈沖式函數(shù)信號發(fā)生器的工作過程為：假設(shè)開關(guān)S1懸空，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出為u1=U1時，積分器輸出u2將開始線性下降，當(dāng)u2下降到等于參考電平–Ur時，比較器使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， u1由U1變?yōu)?ndash;U1，同時，u2將以與線性下降時相等的速率線性上升。當(dāng)u2上升到等于參考電平Ur時，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回去，于是完成一個循環(huán)周期。不斷重復(fù)上述過程，可以得到方波信號u1、三角波信號u2，u2經(jīng)過正弦波形成電路再變換成的正弦波，三種波形最后經(jīng)過輸出級放大后，在輸出端即可得到所需的各自波形。上述過程的工作波形如圖2.15 （a）所示。 圖2.15 脈沖式函數(shù)信號發(fā)生器的工作波形圖 若S1與VD2相接，當(dāng)觸發(fā)器輸出為U1時，VD2導(dǎo)通， R3被短路，積分器很快下降，當(dāng)下降到–Ur時，觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器輸出為–U1，VD2截止，R3接入電路，積分器輸出緩慢上升，形成正向鋸齒波u2(t)，觸發(fā)器輸出為矩形波u1(t)，如圖2.15(b)所示。若S1與VD1相接，則可得到反向鋸齒波和極性相反的矩形波。 2．正弦波-方波-三角波方式（正弦式）正弦式函數(shù)信號發(fā)生器先振蕩出正弦波，然后經(jīng)變換得到方波和三角波，其組成如圖2.16所方波形成器積分器正弦振蕩器緩沖級放大器輸出級圖2.16 2.4.2 函數(shù)信號發(fā)生器的性能指標函數(shù)信號發(fā)生器的性能指標有：（1）輸出波形 （3）輸出電壓 （2）頻率范圍 （4）輸出阻抗 （5）波形特性 【本章小結(jié)】信號發(fā)生器是電子測量中最基本的電子儀器，主要用來提供電參量測量時所需的各種激勵電信號，其輸出幅值和頻率按需要可以進行調(diào)節(jié)。 1．正弦信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)的測試中。按其產(chǎn)生的信號頻段，可分為超低頻、低頻、視頻、高頻、甚高頻和超高頻信號發(fā)生器。 2．衡量信號發(fā)生器的主要性能指標有：頻率準確度、頻率穩(wěn)定度、輸出特性、輸出形式和非線性失真度等。 3.低頻信號發(fā)生器的主振器為RC振蕩器，以產(chǎn)生1Hz～1 MHz的正弦信號為主，也可輸出脈沖波形。它主要用于測試調(diào)整低頻放大器、傳輸網(wǎng)絡(luò)等，還可用于調(diào)制高頻信號發(fā)生器或標準電子電壓表等，是一種實際工程上應(yīng)用廣泛的多功能儀器。 4．高頻信號發(fā)生器常以LC振蕩器為主振器，通常頻率范圍為200kHz～30MHz，可輸出調(diào)幅波、載波等多種波形。主要用于調(diào)試各類接收機的選擇性、靈敏度、調(diào)幅等特性，其輸出信號的頻率和電平在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)并能準確讀數(shù)，特別是能輸出微伏級的小信號，以滿足接收機測試的需要。高頻信號發(fā)生器中可采用鎖相環(huán)技術(shù)以提高輸出信號頻率的穩(wěn)定度和準確度。 5．函數(shù)信號發(fā)生器是一種低頻范圍內(nèi)的多波形發(fā)生器，可以輸出正弦波、方波、三角波等多種波形。除了作為正弦信號源使用外，還可以用于測試各種電路的瞬態(tài)相應(yīng)特性、數(shù)字電路的邏輯功能、摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器及鎖相環(huán)的性能等。按其結(jié)構(gòu)可分為脈沖式、正弦式等，主要用于要求不高的測試場合。 6.阻抗匹配是信號發(fā)生器使用時應(yīng)特別注意的問題，只有在輸出阻抗匹配的情況下，信號發(fā)生器才能正常工作。r5G紅軟基地

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