電工儀表與測量第八章課件

1、第八章1.掌握低頻信號發(fā)生器的工作原理和使用方法；2.掌握通用示波器的工作原理和使用方法。1.學(xué)會利用低頻信號發(fā)生器進(jìn)行測量；2.學(xué)會利用通用示波器進(jìn)行測量。一、概述二、低頻信號發(fā)生器三、XD7型低頻信號發(fā)生器四、GAG810型音頻信號發(fā)生器一、示波器的主要特點二、示波器的分類三、通用示波器的基本組成與工作原理一、示波器基本操作二、低頻信號發(fā)生器1.低頻信號發(fā)生器的組成和基本原理圖8-1低頻信號發(fā)生器基本組成框圖2.低頻信號發(fā)生器的主要技術(shù)性能(1)頻率范圍一般為10Hz1MHz，分波段連續(xù)可調(diào)。(2)頻率準(zhǔn)確度一般為1%3%。(3)頻率穩(wěn)定度優(yōu)于0.1%0.5%(各波段不同)。(4)頻率特性

2、1dB。(5)輸出電壓010V連續(xù)可調(diào)。二、低頻信號發(fā)生器(6)輸出功率0.55W連續(xù)可調(diào)。(7)非線性失真0.1%1%(各波段不同)。(8)輸出阻抗常見的有50、75、600、5k。(9)輸出形式平衡輸出與不平衡輸出，可選擇。3.低頻信號發(fā)生器使用概述(1)熟悉面板低頻信號發(fā)生器面板一般包括：波形選擇開關(guān)，輸出頻率調(diào)節(jié)器(波段、粗調(diào)、細(xì)調(diào))與指示器，幅度調(diào)節(jié)器，指示電壓表及其量程選擇器，功率、阻抗選擇器和電壓、功率輸出端子等部分。(2)掌握正確的操作步驟1)準(zhǔn)備。2)輸出頻率的調(diào)節(jié)與指示。二、低頻信號發(fā)生器3)輸出電壓的調(diào)節(jié)和測讀。4)輸出阻抗的配接。5)輸出方式的選擇。三、XD7型低頻信號

3、發(fā)生器1.工作原理2.主要技術(shù)性能(1)頻率范圍20Hz200kHz，分為四個頻段，用波段開關(guān)轉(zhuǎn)換。圖8-2XD7型低頻信號發(fā)生器原理框圖(2)頻率準(zhǔn)確度基本誤差1.5%1Hz(預(yù)熱30min后)；附加誤差0.05%/。三、XD7型低頻信號發(fā)生器(3)輸出波形的非線性失真電壓輸出：當(dāng)輸出電壓5V時，在20Hz20kHz頻率范圍內(nèi)不大于0.2%，在極限工作條件下附加失真不大于0.1%。(4)最大輸出電壓輸出：當(dāng)600負(fù)載時，在20Hz200kHz頻率范圍內(nèi)不小于5V。(5)輸出阻抗8直接輸出(不平衡)。(6)功率衰減器共分為0dB、20dB、40dB、60dB和80dB五擋。(7)衰減器輸出阻抗

4、0dB擋600，20dB擋60，40dB、60dB、80dB擋均為10。3.使用方法三、XD7型低頻信號發(fā)生器圖8-3XD7型低頻信號發(fā)生器面板四、GAG810型音頻信號發(fā)生器1.工作原理圖8-4GAG810型音頻信號發(fā)生器原理框圖2.主要技術(shù)性能(1)頻率范圍10Hz1MHz，分為五個頻段，用琴鍵式波段開關(guān)轉(zhuǎn)換。(2)頻率準(zhǔn)確度3%1Hz。四、GAG810型音頻信號發(fā)生器(3)正弦波特性輸出電壓：5Vrms(600負(fù)載)；頻率響應(yīng)：10Hz1MHz，考頻率1kHz，600負(fù)載)；失真因素：500Hz20kHz時0.02%，100Hz100kHz時0.05%，50Hz200kHz時0.3%，2

5、0Hz500kHz時0.5%，10Hz1MHz時1.5%。(4)方波特性輸出電壓：10VPP(空載)；上升和下降時間：200ns；過沖量：1kHz，最大輸出)；占空比：50%5%(在1kHz，最大輸出)。(5)輸出阻抗約600。(6)輸出衰減(7)外部同步特性同步范圍：最大允許輸入電壓：15V(DC峰值)；輸入阻抗：約150k。3.面板功能介紹四、GAG810型音頻信號發(fā)生器(1)POWER電源開關(guān)及指示燈，按下接通電源，指示燈亮。(2)WAVE FORM輸出波形選擇開關(guān)，釋放為正弦波，按下為方波。(3)FREQ.RANGE琴鍵式波段開關(guān)，用于設(shè)定輸出信號的頻率范圍，共分1Hz、100Hz、1

6、kHz和10kHz五擋。(4)頻率撥盤輸出信號頻率微調(diào)。(5)AMPLITUDE振幅控制鈕，用于連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號的電壓振幅。(6)ATTENUATOR衰減器，共分為0-50dB六擋。(7)OUTPUT(600)信號輸出端子，額定輸出阻抗為600。(8)EXT SYNC外部同步信號輸入端子。(9)AC CONNECTOR交流電源插座。四、GAG810型音頻信號發(fā)生器(10)熔體座兼作交流電源電壓選擇器：交流100/120/220/240V10%(最大250V)，50/60Hz。4.基本操作圖8-5GAG810型音頻信號發(fā)生器面板1電源開關(guān)及指示燈2輸出波形選擇開關(guān)3琴鍵式波段開關(guān)4頻率撥盤5衰減

7、器6振幅控制鈕7信號輸出端子四、GAG810型音頻信號發(fā)生器1)由“WAVE FORM”按鍵選擇波形。2)由“FREQ.RANGE”按鍵選擇波段，并調(diào)節(jié)“頻率撥盤”設(shè)定所需頻率。3) 調(diào)節(jié)“AMPLITUDE”和“ATTENUATOR”鈕，設(shè)定所需輸出電壓。一、示波器的主要特點1)良好的直觀性，能顯示波形和測量信號的瞬時值。2)靈敏度高、顯示速度快、工作頻帶寬，可方便觀察瞬變信號細(xì)節(jié)。3)輸入阻抗高(M級)，對被測電路影響小，有利于提高測量精度。4)可作為信號比較器，顯示、分析任意兩個量之間的函數(shù)關(guān)系等。三、通用示波器的基本組成與工作原理1.示波器波形顯示原理(1)示波管示波管又稱為陰極射線管

8、(CRT)，是示波器能夠把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，從而顯示被測電信號波形的核心器件。圖8-6示波管的基本結(jié)構(gòu)三、通用示波器的基本組成與工作原理1)電子槍。2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。3)熒光屏。(2)波形顯示原理電子束沿垂直、水平二偏轉(zhuǎn)電壓Uy和Ux共同作用的合成方向運動，從而在熒光屏上產(chǎn)生光點偏移，如圖8-7所示。圖8-7波形顯示原理a)僅加時的顯示波形b)被測電壓c)、共同作用的顯示波形d)時基掃描電壓(設(shè)=)e)僅加時的顯示波形三、通用示波器的基本組成與工作原理2.單蹤示波器的基本組成圖8-8單蹤通用示波器的組成框圖(1)Y通道Y通道又稱為垂直通道，三、通用示波器的基本組成與工作原理主要由衰減器和放大器等

9、部分組成，是被測信號的主要傳輸通道。(2)X通道X通道又稱為水平通道、時基系統(tǒng)或掃描系統(tǒng)，一般由同步觸發(fā)電路、時基掃描發(fā)生器、放大器等部分組成。圖8-9連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描的波形a)連續(xù)掃描b)觸發(fā)掃描(3)主機系統(tǒng)主機系統(tǒng)主要由示波管、低壓直流電源、高壓直流電源及校準(zhǔn)信號發(fā)生器組成。三、通用示波器的基本組成與工作原理3.雙蹤示波器顯示原理圖8-10雙蹤示波器Y通道的基本結(jié)構(gòu)(1) CH1方式圖8-10中，當(dāng)電子開關(guān)輸出狀態(tài)為A=“1”、B=“0”時，CH1信號順利送往公共放大器去控制Y偏轉(zhuǎn)板，三、通用示波器的基本組成與工作原理而CH2信號被阻塞，所以單蹤顯示CH1信號波形，此時稱為“A”狀態(tài)。

10、(2) CH2方式當(dāng)A=“0”、B=“1”時，狀態(tài)與上述相反，只顯示CH2信號波形，稱為“B”狀態(tài)。(3) CH1CH2方式當(dāng)A=B=“1”時，CH1和CH2的信號都順利送往公共放大器，熒光屏上顯示兩信號的疊加波形，稱為“AB”狀態(tài)。(4) “交替”和“斷續(xù)”方式“交替”和“斷續(xù)”是為了雙蹤顯示對信號進(jìn)行時間分割的兩種方式。三、通用示波器的基本組成與工作原理圖8-11雙蹤顯示原理a)“交替”顯示b)“斷續(xù)”顯示1)“交替”方式。2)“斷續(xù)”方式。圖8-12GOS620型雙蹤示波器前面板一、示波器基本操作1.主要技術(shù)指標(biāo)(1)Y軸系統(tǒng)1)輸入靈敏度。2)頻帶寬度。3)輸入阻抗。4)最大輸入電壓。

11、5)上升時間。(2)觸發(fā)系統(tǒng)1)觸發(fā)源。2)耦合。3)觸發(fā)方式。4)觸發(fā)靈敏度。一、示波器基本操作5)EXT觸發(fā)。(3)X軸系統(tǒng)掃描速度：0.2s0.5s/DIV，按125順序分20擋，誤差3%，微調(diào)比2.51連續(xù)可調(diào)；處于“10MAG(擴展10)”時，最高掃速為100ns/DIV(20ns和50ns擋未經(jīng)校準(zhǔn))，誤差5%。(4)XY模式靈敏度：與Y軸系統(tǒng)相同(CH1作為X軸，CH2作為Y軸)；頻帶寬度：DC500kHz。(5)校準(zhǔn)信號波形：正向方波；頻率：約1kHz；幅度：2Vp-p2%。(6)電源電壓：AC115V(115%)，230V(115%)(可選擇)；頻率：50Hz或60Hz。2.

12、面板控制器(1)CRT顯示器一、示波器基本操作1)INTEN(輝度)。2)FOCUS(聚焦)。3)TRACE ROTATION(光跡旋轉(zhuǎn))。4)(LED)。5)POWER(電源)。(2)VERTICAL垂直通道1)CH1(X)通道1(X軸)。2)CH2(Y)通道2(Y軸)。3)ACGNDDC(交流接地直流)。4)VOLTS/DIV(伏/格)。5)VARIABLE(微調(diào))。6)/POSITION(垂直位移)。7)VERT MODE(垂直顯示方式)。8)DC BAL(平衡)。9)ALT/CHOP(交替/斷續(xù))。10)CH2 INV(CH2反相)。(3)TRIGGER觸發(fā)1)TRIGGER MODE

13、(觸發(fā)方式)。2)SOURCE(觸發(fā)源)。3)TRIG.IN(觸發(fā)輸入)。4)TRIG.ALT(交替觸發(fā))。5)SLOPE(觸發(fā)沿)。6)LEVEL(電平)。(4)HORIZONTAL水平通道1)TIME/DIV(時間/格)。2)SWP.VAR(掃描微調(diào))。3)10MAG(擴展10倍)。4)POSITION(水平位移)。(5)其他功能1)CAL 2Vpp(校準(zhǔn)信號)。2)GND(地)。3)Z AXIS INPUT。4)CH1 OUTPUT。5)AC電源線插座。6)熔體及電源電壓選擇器。3.基本操作(1)使用注意事項接通電源之前，務(wù)必確認(rèn)示波器已設(shè)定為目前所使用的電源電壓；否則，應(yīng)通過后面板上的

14、電源電壓選擇器進(jìn)行選擇，并更換適當(dāng)?shù)娜垠w。(2)單蹤基本操作現(xiàn)以CH1為例，CH2類同。(3)雙蹤操作將VERT MODE置于DUAL位置，CH1、CH2探極分別接被測信號，根據(jù)信號性質(zhì)選擇ALT或CHOP掃描方式，調(diào)節(jié)/POSITION錯開顯示的兩個波形。(4)疊加操作在雙蹤的基礎(chǔ)上，將VERT MODE置于ADD位置，即可顯示CH1與CH2信號之和；按下CH2 INV鍵，則顯示CH1與CH2之差。(5)XY模式操作本模式可將示波器作為XY儀使用。(6)探極校正探極可對信號進(jìn)行大幅度衰減，但同時也引入了相移而使顯示波形失真。3.基本操作(7)DC BAL的調(diào)整將CH1和CH2輸入耦合開關(guān)置于

15、GND位置，TRIG MODE置于AUTO，利用位移旋鈕將時基線調(diào)至熒光屏中央位置。(2)單蹤基本操作現(xiàn)以CH1為例，CH2類同。1)按下電源開關(guān)，并確認(rèn)電源指示燈亮起，約20s后CRT顯示屏應(yīng)會出現(xiàn)一條光跡。2)調(diào)節(jié)INTEN和FOCUS鈕，使亮度適當(dāng)、光跡清晰。3)調(diào)節(jié)CH1/POSITION及TRACE ROTATION，使光跡與中央水平刻度線重合。(2)單蹤基本操作現(xiàn)以CH1為例，CH2類同。表8-1各鍵、鈕的設(shè)定項目設(shè)定項目設(shè)定POWEROFF狀態(tài)ACGNDDCGNDINTEN居中SOURCECH1FOCUS居中SLOPE+VERT MODECH1TRIGALT彈出ALT/CHOPA

16、LTTRIGGER MODEAUTOCH2 INV彈出TIME/DIV05ms/DIVPOSITION居中SWPVARCAL位置VOLTS/DIV05V/DIVPOSITION居中VARIABLECAL位置10 MAG彈出(2)單蹤基本操作現(xiàn)以CH1為例，CH2類同。4)將探極接至CH1輸入端，并將探極另一端接至2Vpp校準(zhǔn)信號輸出端子。圖8-13單蹤波形(2)單蹤基本操作現(xiàn)以CH1為例，CH2類同。5)將ACGNDDC置于AC位置，則CRT上將顯示如圖8-13所示的波形。6)以被測信號取代校準(zhǔn)信號。7)調(diào)節(jié)VOLTS/DIV和TIME/DIV鈕，使波形完整，便于觀察。8)調(diào)節(jié)/POSITIO

17、N和POSITION鈕，使波形與刻度線對齊，以便讀取電壓值Vpp和周期T。二、示波器應(yīng)用舉例1.電壓的測量2.時間的測量3.周期與頻率的測量4.相位差的測量5.放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試1.電壓的測量圖8-14示波器測量a)U、t、T(f)測量b)相位差測量(1)交流電壓測量將垂直輸入耦合方式開關(guān)置于AC位置，1.電壓的測量若被測信號頻率較低，則置于DC位置。(2)直流電壓測量將觸發(fā)方式開關(guān)置于AUTO擋，垂直輸入耦合方式開關(guān)置于GND位置，此時屏幕顯示的時基線即為零電平參考基準(zhǔn)線。4.相位差的測量1)將垂直顯示方式開關(guān)置于DUAL位置，并將兩條時基線調(diào)至屏幕中心重合。2)選擇超前的信號作為內(nèi)部觸

18、發(fā)源信號啟動掃描。3)調(diào)節(jié)掃描速度，使顯示波形的一個周期占水平刻度8格，如圖8-14b所示，則此時屏幕上水平刻度每格代表45相位角，即：360/8DIV=45/DIV。4)讀出兩個波形在水平軸上的間隔D格；那么，被測兩個信號之間的相位差為：=45/DIVD。5.放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試圖8-15低頻放大器工作點的調(diào)試1)按圖8-15所示連接好放大器和測試儀器。2)將低頻信號發(fā)生器調(diào)為頻率1kHz，幅度適當(dāng)。3)根據(jù)示波器顯示的uo波形情況，反復(fù)調(diào)整待調(diào)放大器偏置電位器和低頻信號發(fā)生器輸出(ui)幅度，直至放大器輸出uo為最大不失真(即顯示波形峰、谷皆處于臨界失真)即可。二、實驗器材1)通用示波器

19、1臺。2)低頻信號發(fā)生器1臺。3)交流毫伏表1臺。4)直流穩(wěn)壓電源1臺。5)低頻放大器板1塊。三、實驗內(nèi)容及步驟1.基本操作2.低頻放大器的測試1.基本操作1)熟悉低頻信號發(fā)生器和通用示波器各開關(guān)和旋鈕。2)利用示波器校準(zhǔn)信號，校準(zhǔn)101探極。3)將示波器探極連接至低頻信號發(fā)生器電壓輸出端，調(diào)節(jié)、觀測波形，驗證復(fù)習(xí)題9、10、11的內(nèi)容，并記錄。2.低頻放大器的測試(1)靜態(tài)工作點的調(diào)試按第八章第三節(jié)“二、5.放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試”的方法，調(diào)整低頻放大器的靜態(tài)工作點。(2)放大倍數(shù)測量1)將交流毫伏表連接至待測放大器輸入端，并將低頻信號發(fā)生器輸出信號幅度適當(dāng)調(diào)小(約為最大不失真時的0.50.7倍)，測出此時的ui值，并記錄。2)將交流毫伏表換接至放大器輸出端，測出相應(yīng)的uo值，并記錄。3)根據(jù)ku=uo/ui計算出該放大器的放大倍數(shù)。四、實驗報告1.列表整理實驗數(shù)據(jù)。2.對復(fù)習(xí)題驗證結(jié)果進(jìn)行分析。3.計算出低頻放大器的放大倍數(shù)。1.低頻信號發(fā)生器通常由哪幾部分組成?各部分的作用是什么?2. RC文氏電橋振蕩器有哪些優(yōu)點?3.低頻信號發(fā)生器在使用時應(yīng)注意哪些問題?4.示波器有哪些特點?5.通用示波器由哪幾部分組成?各部分的作用是