信號發(fā)生器安裝與調(diào)1

1、信號發(fā)生器安裝與調(diào)試信號發(fā)生器又稱振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波；振蕩電路產(chǎn)生高頻信號,廣泛應(yīng)用在工業(yè)、生物醫(yī)學等領(lǐng)域。信號源發(fā)生器可以根據(jù)輸出波形分為正弦波信號發(fā)生器、矩形脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器等四大類，要求信號源輸出信號參數(shù)（頻率、波形、輸出電壓或功率等），能在一定范圍內(nèi)進行精確調(diào)整，穩(wěn)定性好，輸出指示。本項目介紹信號發(fā)生器的基本原理,電路組成,涉及放大電路、振蕩電路、反饋電路等相關(guān)知識，學會看懂電路原理圖，安裝信號發(fā)生器，調(diào)試其性能。任務(wù)一 反饋器安裝與調(diào)試項目描述在電子電路中，放大電路的

2、設(shè)計要求放大倍數(shù)要穩(wěn)定，輸入電阻、輸出電阻、非線性失真、通頻帶等指標滿足實際使用要求，在單級、多級放大電路中性能指標的穩(wěn)定性都會受環(huán)境溫度、晶體管參數(shù)和負載變化等因素的影響。其中放大電路的核心器件晶體管是半導(dǎo)體器件，其參數(shù)易隨溫度的變化而使發(fā)生變化，導(dǎo)致放大電路的放大倍數(shù)不穩(wěn)定，同時晶體管又是非線性器件，當輸入信號較大時，會引起放大電路較嚴重的非線性失真。項目要求【知識】能描述振蕩電路結(jié)構(gòu)和工作原理能說明反饋電路【技能】能安裝振蕩電路【態(tài)度】培養(yǎng)同學們熱愛科學的精神項目實施工作步驟工作內(nèi)容收集信息資訊獲取以下信息和知識：反饋電路的相關(guān)知識振蕩電路的相關(guān)知識Ø GFC-8010H頻率計

3、的相關(guān)知識決策計劃決策Ø 使用頻率計計劃頻率計的操作組織實施實施Ø 頻率計的使用Ø 頻率計測量信號頻率，脈沖數(shù)檢查評估檢查Ø 檢查頻率計的功能使用評估Ø 頻率計功能識別Ø 頻率計操作方法Ø 團隊精神Ø 工作反思【收集信息】在放大電路中引入負反饋就是為了改善放大電路的靜態(tài)和動態(tài)性能指標。在振蕩電路中采用正反饋，使電路振蕩。通過對反饋放大電路的學習，掌握反饋的基本概念與分類；掌握反饋放大電路的組成、工作原理及相應(yīng)參數(shù)的估算；掌握反饋極性、類型的判斷；了解負反饋對放大電路性能改善的影響，了解負反饋電路的作用與特點；能合理

4、進行電路布局、正確布線，完成負反饋放大電路的裝配、調(diào)試與檢修。一、反饋的基本概念在電路中，將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻、電容等）送回到放大電路的輸入端，與外部輸入信號疊加，控制基本放大電路的凈輸入信號變化，即構(gòu)成了反饋。 反饋放大電路框圖5.1，圖中X可以表示信號電壓，也可以表示信號電流（信號只包括中頻段，不包括低頻段和高頻段，因此X上面不打點，即不用復(fù)數(shù)表示）。Xi為反饋放大電路的輸入信號，Xf為反饋放大電路的反饋信號，Xid為基本放大電路的凈輸入信號，Xo為反饋放大電路的輸出信號，A為基本放大電路的放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)。符號表示比較環(huán)節(jié)，即

5、輸入信號Xi與反饋信號Xf在該環(huán)節(jié)疊加。并規(guī)定，信號只能沿支路箭頭方向傳輸。由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的閉合環(huán)路稱為反饋環(huán)路，由一個反饋環(huán)路組成的反饋放大電路稱為單閉環(huán)反饋放大電路，放大電路無反饋環(huán)路也稱開環(huán)放大電路。二、反饋的種類與判別方法在負反饋放大電路中，根據(jù)取自于輸出端的反饋信號是電壓還是電流，可分為電壓負反饋和電流負反饋；根據(jù)反饋信號和輸入信號在輸入端的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián)，可分為串聯(lián)負反饋和并聯(lián)負反饋；根據(jù)反饋信號是直流量還是交流量，又分為直流負反饋和交流負反饋，如果反饋信號中交直流量均有，又稱交直流負反饋。（一）直流反饋和交流反饋直流反饋：反饋信號為直流信號。交流反饋：反饋信

6、號為交流信號。判斷方法：直流通路中存在反饋則為直流反饋；交流通路中存在反饋則為交流反饋。電路中有兩條級間反饋通路，一條是Rf1，另一條是C2、Rf2 ，由于電容器具有“隔直流、通交流”的特點，因此可以看出，在直流通路中，Rf1起反饋作用；在交流通路時，C2、Rf2起反饋作用，Rf1也起反饋作用。特點：直流負反饋具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點作用，交流負反饋具有改善放大電路性能作用。（二） 正反饋和負反饋正反饋：輸入信號Xi與反饋信號Xf加后，凈輸入信號Xid增大（反饋信號與輸入信號同相）。負反饋：如圖)所示，輸入信號Xii與反饋信號Xf疊加后，凈輸入信號Xid減?。ǚ答佇盘柵c輸入信號反相）。（a）正反饋

7、（b）負反饋判斷反饋的極性，通常采用瞬時極性法，方法如下：1.先假設(shè)輸入信號電壓的瞬時極性對地為“+”；2.根據(jù)放大電路輸入與輸出電壓的相位關(guān)系，逐級標出各相關(guān)點的電壓瞬時極性，從而得到輸出信號的極性，最終確定反饋信號的極性；3.根據(jù)反饋信號的極性與輸入信號的極性相比較，使凈輸入信號增大的為正反饋，反之為負反饋。特點：正反饋使放大倍數(shù)增大，電路工作穩(wěn)定性一般；負反饋使用放大倍數(shù)減小，改善放大電路的性能。 （三）電壓反饋和電流反饋電壓反饋：，反饋信號取自于輸出端負載兩端電壓uo，并與輸出電壓成正比。判斷方法：把輸出端短路，如果反饋信號為零，則為電壓反饋。電流反饋：，反饋信號取自于輸出電流io，并

8、與輸出電流成正比。判斷方法：把輸出端短路，如果反饋信號不為零，則為電流反饋。(a) 電壓反饋 (b) 電流反饋特點：電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓uo、減小輸出電阻的作用；電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流io、增大輸出電阻的作用。（四）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：，凈輸入信號由輸入信號和反饋信號串聯(lián)而成。判斷方法：把輸入端短路，如果反饋信號不為零，則為串聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋：如圖2-65 (b)所示，凈輸入信號由輸入信號和反饋信號并聯(lián)而成。判斷方法：把輸入端短路，如果反饋信號為零，則為并聯(lián)反饋。(a) 串聯(lián)反饋 (b) 并聯(lián)反饋特點：串聯(lián)負反饋具有增大輸入電阻的作用；并聯(lián)負反饋具有減小輸入電阻的作用。三.負

9、反饋放大電路的四種基本類型根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路在輸出、輸入端連接方式的不同，有四種基本類型的負反饋放大電路，即：電壓并聯(lián)負反饋、電壓串聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋、電流串聯(lián)負反饋。（一）電壓串聯(lián)負反饋 電壓串聯(lián)負反饋電路根據(jù)瞬時極性法判斷，經(jīng) Rf加在V1發(fā)射極e上的反饋電壓為“+”，與輸入電壓極性相同，使凈輸入電壓減小，故為串聯(lián)負反饋。反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋。后級對前級的這一反饋是交流反饋，同時Re1上還有第一級本身的負反饋，這將在后面分析。 因輸入信號和反饋信號加在集成運放的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，即為電壓負反饋。結(jié)論是交直流串聯(lián)電壓負反饋。 集

10、成運放放大電路基本知識詳見擴展部分。特點：具有穩(wěn)定輸出電壓、增大輸入電阻，減小輸出電阻的作用。（二）電壓并聯(lián)負反饋 電壓并聯(lián)負反饋電路如圖2-67所示。圖2-67(a)中因反饋信號與輸入信號在同一端相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時極性法判斷，為負反饋，即為電壓負反饋。圖2-67(b)可判斷為電壓并聯(lián)負反饋。特點：具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸入電阻、減小輸出電阻的作用。 分立元器件放大電路 （三）電流串聯(lián)負反饋 電流串聯(lián)負反饋電路(a)是在基本放大電路將Ce去掉而構(gòu)成，反饋電壓從Re上取出，根據(jù)瞬時極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)負反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為電流串聯(lián)負反饋。圖2-68

11、 (b)可判斷為電流串聯(lián)負反饋。 特點：具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸入電阻，增大輸出電阻的作用。電流并聯(lián)負反饋 反饋節(jié)點與輸入點相同，所以是電流并聯(lián)負反饋。對于圖2-69 (b)判斷為電流并聯(lián)負反饋。 特點：具有穩(wěn)定輸出電流io、減小輸入電阻，增大輸出電阻的作用。 （四）正反饋和負反饋的判別利用瞬時極性法，設(shè)某一瞬時，輸入信號極性為正“+”，并標注在輸入端晶體管基極上，按單級共發(fā)射極放大電路輸入與輸出反相的原理逐級推出各輸入、輸出端的瞬時極性，在晶體管的發(fā)射極、基極和集電極各點標注同一瞬時的信號的極性，最后看反饋到輸入端的反饋量的極性與最初輸入信號的假定極性，若兩者極性相同，則為正反饋，若兩者極性

12、相反則為負反饋?？梢妶D2-70 (a)中反饋到輸入回路的uf的極性是“+”，與輸入電壓ui分別接在輸入回路的兩端，使凈輸入信號減小，所以是負反饋；而圖2-70 (b)中，反饋到輸入端的信號極性是“-”，它削弱了ui的作用，所以也是負反饋。例2.4：判別圖2-70(a)和(b)電路中反饋元件引進的是何種反饋類型。解：（1） 電壓反饋和電流反饋的判別當輸出端分別短路后，圖(a)中反饋信號消失，而圖(b)中，管子V2的不消失，即反饋信號不等于零，所以圖(a)是電壓反饋，圖(b)是電流反饋。（2）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判別當輸入端分別短路后，圖(a)中反饋信號不消失，圖(b)中的反饋信號消失，所以圖(a

13、)是串聯(lián)反饋，圖(b)是并聯(lián)反饋。三、負反饋對放大電路性能的影響負反饋使電壓放大倍數(shù)下降，降低了放大電路的增益。但它能從多方面改善放大電路性能，它有提高放大電路的穩(wěn)定性，影響輸入輸出電阻，展寬頻帶，減小非線性失真，抑制干擾、噪聲、溫漂的影響等作用，負反饋是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。 (一)提高放大電路的穩(wěn)定性 放大電路引入反饋以后得到的最直接、最顯著的效果就是提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。在輸入信號一定的情況下，當電路參數(shù)變化、電源電壓波動或負載發(fā)生變化時，由于引入了負反饋，放大電路輸出信號的波動將大大減小，也就是說放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了。引入負反饋后，放大

14、倍數(shù)下降為原來的，但放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了（1AF）倍。當晶體管參數(shù)、電源電壓、環(huán)境溫度及器件參數(shù)發(fā)生變化時，負反饋放大電路的放大倍數(shù)受其影響很小，基本不變，從而使放大倍數(shù)穩(wěn)定性獲得了提高。（二）負反饋對輸入電阻的影響 負反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，即與串聯(lián)反饋及并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓反饋或電流反饋無關(guān)。 對于串聯(lián)負反饋，在輸入電壓ui不變時，反饋電壓uf削減了輸入電壓ui對輸入回路的作用，使凈輸入電壓ui減小，致使輸入電流減小，相當于輸入電阻增大。即串聯(lián)負反饋增大輸入電阻。對于并聯(lián)負反饋，在輸入電壓ui不變時，反饋電流的分流作用致使輸入電流增加，相當于輸入電阻減小。即并聯(lián)負反饋

15、減小輸入電阻。（三）負反饋對輸出電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響與輸出端的反饋形式有關(guān)。需要注意的是，求輸出電阻時，要令信號源為零。電壓負反饋維持輸出電壓不受負載電阻變動的影響而趨于恒定，說明輸出電阻比無反饋時輸出電阻要小；而電流負反饋維持輸出電流不受負載電阻變動的影響而趨于恒定，說明輸出電阻比無反饋時輸出電阻要大。即電壓負反饋使輸出電阻減??；電流負反饋使輸出電阻增大。(四)負反饋對通頻帶的影響 放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。無反饋時，中頻段的電壓放大倍數(shù)為，其上、下限頻率分別為和。加入負反饋后，中頻段的電壓放大倍數(shù)下降到，其上、下限頻率分別為和。而高頻段和低頻段由于原放大

16、倍數(shù)較小其反饋量相對于中頻段要小，因此放大倍數(shù)的下降量相對中頻段要少，使放大電路的頻率特性變得平坦。即通頻帶展寬了，使放大電路的頻率特性得到改善。(五)負反饋對非線性失真的影響 負反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。加入負反饋改善非線性失真， 由于放大電路含有非線性器件，當輸入信號為正弦波時，輸出信號的波形可能不再是一個真正的正弦波，而將產(chǎn)生或多或少的非線性失真。當輸入信號幅度比較大時，非線性失真現(xiàn)象更為明顯。引入負反饋可以減小非線性失真。如果正弦波輸入信號Xi經(jīng)過放大后產(chǎn)生的失真波形為正半周大，負半周小。經(jīng)過反饋后，在F為常數(shù)的條件下，反饋信號Xf也是正半

17、周大，負半周小。但它和輸入信號Xi相減后得到的凈輸入信號Xid=Xi-Xf的波形卻變成正半周小，負半周大，這樣就把輸出信號的正半周壓縮，負半周擴大，結(jié)果使正負半周的幅度趨于一致，從而改善了輸出波形。失真的反饋信號使凈輸入信號產(chǎn)生相反的失真，從而彌補了放大電路本身的非線性失真。四、深度負反饋放大電路為了更好的使放大電路實現(xiàn)線性放大，必須在負反饋放大電路中引入深度負反饋。特別是由于集成運放的開環(huán)增益很大，引入深度負反饋意義更大。（一）深度負反饋放大電路的特點在深度負反饋條件下，放大電路的放大倍數(shù)為：因此，當電路引入深度負反饋后，電路具有如下特點：1）外加輸入信號近似等于反饋信號。因為，所以，說明凈

18、輸入量。注意：分析計算時，對于串聯(lián)型反饋，應(yīng)取輸入電壓與反饋電壓近似相等，即，；對于并聯(lián)型反饋，應(yīng)取輸入電流與反饋電流近似相等，即，。2）閉環(huán)輸入電阻和輸出電阻近似看成0或。深度串聯(lián)負反饋時：；深度并聯(lián)負反饋時：；深度電流負反饋時：；深度電壓負反饋時：。注意：分析計算時，閉環(huán)輸入電阻和輸出電阻的近似值不包括反饋環(huán)外的電阻，在計算反饋放大電路的輸入電阻和輸出電阻時，需要考慮環(huán)外的電阻影響。（2）深度負反饋放大電路的估算1）電壓串聯(lián)負反饋放大電路（a）集成運放電路 （b）分立元器件放大電路如圖2-73（a）可知，得，則電壓放大倍數(shù)：因，且考慮外環(huán)電阻R2，則放大電路輸入電阻：輸出電阻：分立元器件放

19、大電路：如圖2-73（b）可知，得，則電壓放大倍數(shù)：因，且考慮外環(huán)電阻Rb1、Rb2，則放大電路輸入電阻：輸出電阻：2）電壓并聯(lián)負反饋放大電路（a）集成運放電路 （b）分立元器件放大電路集成運放電路可知，得，則電壓放大倍數(shù)：因，且考慮外環(huán)電阻R1，則放大電路輸入電阻：輸出電阻：分立元器件放大電路：如圖2-74（b）按上述分析同理可得，放大電路電壓放大倍數(shù)：輸入電阻： 輸出電阻：3）電流串聯(lián)負反饋放大電路（a）集成運放電路 （b）分立元器件放大電路圖2-75 電流串聯(lián)負反饋放大電路 集成運放電路如圖2-75（a）可知，則電壓放大倍數(shù)：因，且考慮外環(huán)電阻R1，則放大電路輸入電阻：輸出電阻：由于輸出

20、電流由決定，不受負載R的影響，此電路能將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流輸出，并具穩(wěn)定輸出電流的功能，因此稱此電路為電壓-電流轉(zhuǎn)換器。分立元器件放大電路如圖2-75（b）可知，則放大電路電壓放大倍數(shù)：輸入電阻： 輸出電阻：4）電流并聯(lián)負反饋放大電路（a）集成運放電路 （b）分立元器件放大電路集成運放電路如圖2-76（a）可知，得，則電壓放大倍數(shù)：因，且考慮外環(huán)電阻R1，則放大電路輸入電阻： 輸出電阻：分立元器件放大電路輸入電阻：輸出電阻：【決策計劃】確定工作組織形式，劃分工作階段，分配工作任務(wù)，制定X62W萬能銑床工作計劃，根據(jù)故障現(xiàn)象制定維修方案。技術(shù)資料準備、操作規(guī)范學習材料工具準備、工作現(xiàn)場準備、人員

21、分工根據(jù)電氣故障現(xiàn)象制定維修方案電氣故障檢修程序檢修調(diào)試填寫檢修報告結(jié)束檢查、清理工作現(xiàn)場 準備階段 檢修階段段 調(diào)試階段開始【組織實施】一、反饋電路裝配調(diào)試準備反饋振蕩器在安裝調(diào)試前，準備好裝配調(diào)試用的工具、材料和儀器設(shè)備，并做好工作現(xiàn)場和技術(shù)資料的準備工作。（一）技術(shù)資料1.工作計劃表、材料工具清單表儀表、工具序號儀器儀表數(shù)量序號工具數(shù)量1MF47型指針式萬用表1只1一字、十字旋具1套2雙蹤示波器1臺2尖嘴鉗1把3函數(shù)信號發(fā)生器1臺3剝線鉗1把4YL135實驗臺4斜口鉗1把5剪刀1把6尖嘴鑷子1把7活絡(luò)扳手1把820W內(nèi)熱式電烙鐵1把2.反饋器電路圖及說明由OP07構(gòu)成的運算放大器組成的比例運算放大器，引腳功能引腳功能2反相輸入端1調(diào)零電位器3同相輸入端84反電源（-12）775GND正電源6輸出端3.裝配搭建調(diào)試的作業(yè)指導(dǎo)書；序號元器件識別及檢測內(nèi)容備注1電阻器標號色環(huán)(或數(shù)碼標志)標稱值測量值23456電容器數(shù)碼標志容量值78910三極管標號畫出三級管外形示意圖，標出管腳名稱面對標注面，管腳向下，畫出管外形示意圖，標出管腳名稱1112反饋網(wǎng)絡(luò)標號引入反饋后對電路的影響13144（二）工作現(xiàn)場現(xiàn)場工作空間充足，方便進行裝配調(diào)試，工具、材料等準備。二、裝配調(diào)