電子測(cè)量技術(shù)與儀器

機(jī)械工業(yè)出版社書名：電子測(cè)量技術(shù)與儀器ISBN：978-7-111-34664-7作者：王成安出版社：機(jī)械工業(yè)出版社本書配有電子課件電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件電子測(cè)量技術(shù)與儀器

電子教案機(jī)械工業(yè)出版社課件策劃：王成安課件制作：宋月麗高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材（電子信息類）電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件第1章電子測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)第2章常用信號(hào)發(fā)生器的使用第3章電流和電壓的測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器第4章頻率和時(shí)間的測(cè)量技術(shù)與測(cè)量?jī)x器第5章萬用電橋和Q表的使用第6章晶體管特性圖示儀的使用第7章信號(hào)頻譜與電路頻率特性的測(cè)量技術(shù)第8章數(shù)據(jù)信號(hào)的測(cè)量技術(shù)第9章智能化測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)第10章虛擬測(cè)量技術(shù)

目錄電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件第2章常用信號(hào)發(fā)生器的使用2.1信號(hào)發(fā)生器的種類和技術(shù)指標(biāo)2.1.1信號(hào)發(fā)生器的用途測(cè)量用信號(hào)發(fā)生器又稱為信號(hào)源，是最基本和應(yīng)用最廣泛的電子測(cè)量?jī)x器之一，它可以給被測(cè)設(shè)備提供各種不同頻率的正弦波信號(hào)、方波信號(hào)、三角波信號(hào)等，信號(hào)的幅值可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后由其它的測(cè)試儀器觀測(cè)被測(cè)設(shè)備的輸出響應(yīng)。這個(gè)過程如圖2.1所示。測(cè)試儀輸出響應(yīng)被測(cè)設(shè)備輸入激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器圖2.1信號(hào)發(fā)生器的用途電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件一般來說，信號(hào)發(fā)生器的用途主要有以下三個(gè)方面：1.用作激勵(lì)源2.用作信號(hào)仿真3.用作校準(zhǔn)源2.1.2信號(hào)發(fā)生器的分類信號(hào)發(fā)生器一般可分為通用信號(hào)發(fā)生器和專用信號(hào)發(fā)生器兩大類。專用信號(hào)發(fā)生器是為某種特殊用途而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的儀器，能提供特殊的測(cè)量信號(hào)，如電視信號(hào)發(fā)生器、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器等。通用信號(hào)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(hào)發(fā)生器的工作頻率范圍見表2.1。類型頻率范圍主要應(yīng)用超低頻信號(hào)發(fā)生器0.0001Hz～1kHz電聲學(xué)、聲納低頻信號(hào)發(fā)生器1Hz～1MHz低頻電子技術(shù)視頻信號(hào)發(fā)生器20Hz～10MHz無線電廣播高頻信號(hào)發(fā)生器200kHz～30MH高頻電子技術(shù)甚高頻信號(hào)發(fā)生器30MHz～300MHz電視、調(diào)頻廣播超高頻信號(hào)發(fā)生器300MHz以上雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件2.1.3信號(hào)發(fā)生器的一般組成信號(hào)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(hào)發(fā)生器的一般組成框圖振蕩器變換器輸出電路指示器電源輸出電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件2.1.4信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)主要包括三項(xiàng)內(nèi)容。1．頻率特性信號(hào)發(fā)生器的頻率特性包括有效頻率范圍、頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度。（1）有效頻率范圍（2）頻率準(zhǔn)確度信號(hào)發(fā)生器的頻率準(zhǔn)確度是指信號(hào)頻率的實(shí)際值fx與其標(biāo)稱值f0的相對(duì)偏差，其表達(dá)式為：（3）頻率穩(wěn)定度信號(hào)發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度是指在一定時(shí)間內(nèi)儀器輸出頻率準(zhǔn)確度的變化，它表示了信號(hào)源維持工作于某一恒定頻率的能力。信號(hào)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(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度。電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件2．輸出特性（1）輸出形式信號(hào)發(fā)生器的輸出形式有平衡輸出（或叫對(duì)稱輸出u2）和不平衡輸出（或叫不對(duì)稱輸出u1）兩種形式，如圖2.3所示圖2.3信號(hào)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)制特性信號(hào)源+u2-——+u1-——電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件2.2低頻信號(hào)發(fā)生器的使用低頻信號(hào)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(hào)發(fā)生器?，F(xiàn)代生產(chǎn)的低頻信號(hào)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(hào)。低頻信號(hào)發(fā)生器廣泛用于測(cè)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(hào)發(fā)生器提供外部調(diào)制信號(hào)。2.2.1低頻信號(hào)發(fā)生器的組成與技術(shù)指標(biāo)如圖2.4所示，是低頻信號(hào)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。指示電壓表振蕩器放大器輸出衰減器功率放大器阻抗變換器電壓輸出S功率輸出電壓輸入振蕩輸出調(diào)節(jié)圖2.4

低頻信號(hào)發(fā)生器的組成框圖電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件1.各部分電路的作用振蕩器是低頻信號(hào)發(fā)生器的核心，其產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，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(hào)的的頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。低頻信號(hào)發(fā)生器的放大器包括電壓放大器和功率放大器，以達(dá)到實(shí)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(duì)振蕩器產(chǎn)生的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，并把功率放大器、輸出衰減器以及負(fù)載和振蕩器隔離起來，防止對(duì)振蕩信號(hào)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(hào)發(fā)生器的輸出電壓或功率，由連續(xù)調(diào)節(jié)器和步進(jìn)調(diào)節(jié)器組成。常用的輸出衰減器原理圖如圖2.5所示。圖2.5

衰減器電原理圖圖中的電位器R為連續(xù)調(diào)節(jié)器（電壓幅度細(xì)調(diào)），電阻R1～R8與開關(guān)構(gòu)成了步進(jìn)衰減器，開關(guān)就是步進(jìn)調(diào)節(jié)器（電壓幅度粗調(diào)）。調(diào)節(jié)R或變換開關(guān)的擋位，均可使衰減器輸出不同的電壓幅度。步進(jìn)衰減器一般以分貝（dB）值即20lg（VO/Vi）來標(biāo)注刻度。波段開關(guān)每增加一檔，就增加10dB的衰減量。輸出電路一般還包括電子電壓表，一般接在衰減器之前。經(jīng)過衰減的輸出電壓應(yīng)根據(jù)電壓表讀數(shù)和衰減量進(jìn)行計(jì)算。輸出級(jí)包括功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表幾部分。功率放大器對(duì)衰減器輸出的電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件2.低頻信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)通用低頻信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)有：（1）頻率范圍1Hz～20kHz（現(xiàn)代儀器已延伸到1MHz），可均勻連續(xù)可調(diào)。（2）頻率準(zhǔn)確度±（1～3）%。（3）頻率穩(wěn)定度（0.1～0.4）%/小時(shí)。（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(hào)發(fā)生器的使用操作盡管低頻信號(hào)發(fā)生器的型號(hào)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(zhǔn)備工作（2）輸出頻率調(diào)節(jié)（4）輸出形式的選擇（3）輸出阻抗的配接電子測(cè)量技術(shù)與儀器ppt課件一般低頻信號(hào)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(hào)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(gè)接線柱，如圖2.6所示。圖2.6低頻信號(hào)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(cè)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(shí)，由于指示電壓表的示值是未經(jīng)衰減器之前的電壓，故實(shí)際輸出電壓的大小應(yīng)為：示值÷電壓衰減倍數(shù)。例如，信號(hào)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0.02V（20V÷1060/20=0.02V）。表2.2列出了衰減分貝數(shù)與電壓衰減倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2.2衰減分貝（dB）與電壓衰減倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.FJ-XD22PS低頻信號(hào)發(fā)生器的實(shí)際操作使用FJ-XD22PS低頻信號(hào)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(hào)，還可以作為頻率計(jì)使用，測(cè)量外來輸入信號(hào)的頻率。FJ-XD22PS低頻信號(hào)發(fā)生器的面板如圖2.7所示。衰減分貝數(shù)/dB102030405060708090電壓衰減倍數(shù)3.161031.6100316100031601000031600●FJ-XD22PS低頻信號(hào)發(fā)生器面板上各旋鈕開關(guān)的作用●FJ-XD22PS低頻信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)性能（1）信號(hào)源部分（2）頻率計(jì)部分（內(nèi)測(cè)和外測(cè)）：

●基本操作步驟●操作實(shí)例必須說明的是：該信號(hào)發(fā)生器的測(cè)頻電路的顯示滯后于調(diào)節(jié)，所以旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)要緩慢一些；信號(hào)發(fā)生器本身不能顯示輸出信號(hào)的電壓值，需要另配交流毫伏表測(cè)量輸出電壓，當(dāng)輸出電壓不符合要求時(shí)，可以選擇不同的衰減再配合調(diào)節(jié)輸出正弦信號(hào)的幅度旋鈕，直到輸出電壓為10mV。若要觀察輸出信號(hào)波形，可把信號(hào)輸入示波器。需要輸出其它信號(hào)，可參考上述步驟進(jìn)行操作。2.2.3低頻信號(hào)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(biāo)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(cè)量實(shí)質(zhì)上是對(duì)電壓和電流的測(cè)量。測(cè)試電路如圖2.8所示。低頻信號(hào)發(fā)生器輸出中頻段的某一頻率（如音頻放大器可選1kHz左右）信號(hào)，加到被測(cè)電路的輸入端。輸入幅度由毫伏表監(jiān)測(cè)，不要過大，否則輸出會(huì)失真。輸出同時(shí)用毫伏表和示波器測(cè)試，使輸出信號(hào)在基本不失真、無振蕩和嚴(yán)重干擾的情況下進(jìn)行定量測(cè)試。電壓放大倍數(shù)為：AV=UO/Ui式中UO——

被測(cè)放大器輸出電壓有效值；Ui——

被測(cè)放大器輸入電壓有效值。示波器毫伏表被測(cè)放大器低頻信號(hào)源圖2.8放大器放大倍數(shù)的測(cè)量連線圖2.3高頻信號(hào)發(fā)生器的使用

高頻信號(hào)發(fā)生器也稱射頻信號(hào)發(fā)生器，通常產(chǎn)生200kHz～30MHz的正弦波或調(diào)幅波信號(hào)，在高頻電子線路工作特性（如各類高頻接收機(jī)的靈敏度、選擇性等）測(cè)試中應(yīng)用較廣。目前，高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率已延伸到30～30MHz的甚高頻信號(hào)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(jí)的小信號(hào)輸出，以滿足接收機(jī)測(cè)試的需要，這類的信號(hào)發(fā)生器通常也稱為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。高頻信號(hào)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(hào)發(fā)生器的組成與原理高頻信號(hào)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(jí)、調(diào)制級(jí)、輸出級(jí)、衰減器、內(nèi)調(diào)制振蕩器、監(jiān)測(cè)電路和電源等部分。可變電抗器主振器緩沖級(jí)調(diào)制級(jí)輸出級(jí)監(jiān)測(cè)器內(nèi)調(diào)制振蕩器電源外調(diào)制輸入輸出圖2.9高頻信號(hào)發(fā)生器的組成框圖內(nèi)外FMSAM主振器是信號(hào)發(fā)生器的核心，一般采用可調(diào)頻率范圍寬、頻率準(zhǔn)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(hào)。該信號(hào)經(jīng)緩沖后送到調(diào)制級(jí)進(jìn)行幅度調(diào)制和放大，然后再送至輸出級(jí)輸出，進(jìn)而保證有一定的輸出電平調(diào)節(jié)范圍。監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)輸出的載波電平和調(diào)制系數(shù)，電源電路用于提