实用电子测量完整版课件全套ppt教学教程最全整套电子讲义幻灯片（最新）.ppt

项目一 电子测量技术基础知识河南信息工程学校河南信息工程学校 管莉管莉本项目主要内容任务一任务一 电子测量的内容、特点及分类电子测量的内容、特点及分类任务二任务二 测量误差和数据处理基础测量误差和数据处理基础任务三任务三 实训报告实训报告项目小结项目小结 思考与练习思考与练习 议一议议一议 评一评评一评 做一做做一做电子测量技术基础知识v前言 测量在我们的生活中无处不在，想知道自己的身高、体重需要测量，去市场购买食物需要测量，今天的气温是多少？更需要测量。总之，没有测量，我们在现代社会几乎无法生存；科学的发展更离不开测量，无数科学理论的诞生都是通过大量的实验测量结果得出的，而且这些测量结果还是发现新问题，提出新理论的依据。“没有测量，就没有科学”，测量手段的现代化，已被公认为一个国家科学技术和生产现代化的重要条件和明显标志。 什么是测量和电子测量？学习测量技术有什么意义？通过本项目的学习，我们将对测量和电子测量的内容、特点、基本方法，测量误差和数据处理的相关知识、测量仪器的分类等电子测量技术的基础知识有一个全面的了解和认识，为本课程后续项目的学习打下基础。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识目标1了解电子测量的内容、特点和基本方法。2了解电子测量仪器的分类及应用。3了解测量误差的来源与分类，掌握测量误差的表示方法。4理解有效数字的概念，会测量结果进行简单的数据处理。v技能目标1理解电子测量电路，会使用模拟万用表的电压挡和欧姆挡进行电压和电阻值的测量。2. 具备分析测量误差的基本能力和方法，能对测量数据进行简单处理。3. 理解并掌握实训报告的内容和格式，能独立完成实训报告的书写。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识一 测量和电子测量的基本概念 天平称重是一个大家都很熟悉的测量案例，如图所示，这里我们将待测量与一个标准量即图所示的砝码进行比较。测量时注意左物右码。测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称，如一堆苹果的准确重量为1.1千克。可见，测量的过程就是将待测量与一个标准量进行比较的过程。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识一 测量和电子测量的基本概念 利用万用表测量电池电压，测量步骤如下： 1选择量程： 2测量方法 3正确读数 通常在狭义上，我们称利用电子技术对电子学中有关的电量所进行的测量为电子测量。如对直流电路中电压、电流及功率进行的测量。但随着科学技术的发展，各种非电量的测量可以通过传感装置转换为电量再进行测量，因此，从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识二 电子测量的内容、特点及分类v 1电子测量的内容 在电子学领域内电参量的测量主要有下面几个方面： （1）电能量的测量：即测量电流、电压、电功率等。 （2）元件和电路参数的测量：如电阻、电感、电容、电子器件、集成电路的测量和电路频率响应、通频带、衰减、增益、品质因数的测量等。 （3）信号特性的测量：如信号的波形、频率、失真度、相位、调制度、信号频谱、信噪比等的测量。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识二 电子测量的内容、特点及分类v 2电子测量的特点和应用 （1）测量频率范围宽 （2）测量量程很宽 （3）测量准确度高 （4）测量速度快 （5）易于实现遥测 （6）易于实现测量过程自动化和测量仪器智能化 电子测量的一系列优点，使其应用的领域极其广泛。大到天文观测、宇宙航天，小到物质结构、基本粒子，从复杂奥秘的生命、细胞和遗传问题到日常的工农业生产、医学、商业各个部门，都越来越多地采用了电子测量技术和设备。从某种意义说，现代科学技术的水平是由电子测量的水平来保证和体现的；电子测量的水平，是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识二 电子测量的内容、特点及分类v 3电子测量的分类 （1）按测量方式分类：可分为直接测量、间接测量和组合测量。 （2）按被测信号性质分类：可分为时域测量、频域测量、数据域测量和随机测量。v 4. 电子测量仪器的分类及应用 在电子测量中采用的仪器称为电子测量仪器，一种电子测量仪器往往是一种电子测量技术或方法的体现。 电子测量仪器一般分为专用仪器和通用仪器两大类。我们一般在学校实验室使用的主要是通用仪器。本课程的一项重要的技能目标就是熟练掌握常用电子测量仪器的基本操作及应用。任务一 电子测量的内容、特点及分类常用电子测量仪器及应用测量方法测量方法测量仪器测量仪器主要应用范围主要应用范围时域测量测量用信号源提供测试用信号，如正弦、脉冲、函数、噪声信号等电子示波器实时测量信号的电压值、周期、相位、频率、脉冲信号的上升沿、下降沿等参数电子计数器测量周期性信号的频率、周期，测量频率比、时间间隔，累加计数等电子电压表对正弦电压或周期性非正弦电压的峰值、有效值、平均值测量频域测量频率特性测试仪测量电子线路的幅频特性、带宽、回路的Q值等频谱分析仪测量电信号的电平、频率响应、谐波失真、频谱纯度及频率稳定度，测量电路的振幅传输特性和相移特性等网络分析仪对网络特性进行测量数据域测量数字信号发生器提供串行、并行数据及任意数据流信号逻辑分析仪监测数字系统的软、硬件工作程序数据通信分析仪数据通信网和传输设备的误码、延时、告警和频率的测量随机测量噪声系数分析仪对噪声信号进行测量电磁干扰测试仪对电磁干扰信号进行测量任务一 电子测量的内容、特点及分类v知识拓展 6S企业管理体系 所谓6S，是指对生产现场各生产要素（主要是物的要素）所处状态不断进行整理（Seiri）、整顿（Seiton）、清扫（Seiso）、清洁（Seiketsu）、素养（Shitsuke）和安全（Safety）的活动。 6S管理是企业各项管理的基础活动，它有助于消除企业在生产过程中可能面临的各类不良现象。6S管理对企业的作用是基础性的，也是不可估量的。6S管理具有以下几方面作用： （1）提升企业形象 （2）提升员工归属感 （3）减少浪费 （4）保障安全 （5）提升效率 （6）保障品质任务二 测量误差和数据处理基础v知识目标1. 掌握测量误差的表示方法。2理解测量误差的分类和测量结果的评价。3掌握测量数据的一般处理方法。v目的测量的目的是为确定被测对象的量值，准确地获取被测参数的值。在不同的时间和空间，被测量的真值往往是不同的。在一定的时间和空间条件下，被测量的真值是一个客观存在的确定数值。其实真值是一个理想的概念，一般情况下是无法准确得到的。测量误差就是测量结果与被测量真值的差别。在测量工作中，由于测量方法、测量仪器、测量条件和人为的疏忽或错误等原因，都会使测量结果与真值不同，带来测量误差。研究误差的目的，就是要了解产生误差的原因及其发生规律，在一定的测量条件下减小误差，使测量结果更加准确可靠。任务二 测量误差和数据处理基础v知识一 测量误差的表示方法 测量误差通常表示为绝对误差和相对误差。 1绝对误差：被测量值与其真值A0之差，称为绝对误差，用表示，即：=- A0 2相对误差：绝对误差虽然可以表示测量结果偏离实际值的程度和方向，但不能确切地反映测量的准确程度，不便于看出对整个测量结果的影响。因此，为了弥补绝对误差的不足，又提出了相对误差的概念。所谓相对误差又称相对真误差，它是绝对误差与真值的比值： 3仪表准确度等级 在连续刻度的仪表中，为了计算和划分仪表准确程度等级的方便，计算相对误差时，改为取电表量程，即满度值 作为分母，这就是引用相对误差。任务二 测量误差和数据处理基础v知识二二 测量误差的分类和测量结果的评价 1测量误差的分类 根据测量误差的性质和特点，可将它们分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类。 （1）系统误差：在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差称为系统误差。 （2）随机误差：在实际相同条件下多次测量同一量时,误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差称为随机误差。 （3）粗大误差：超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，即在一定的测量条件下，测量结果明显地偏离了真值。它主要由读数错误、测量方法错误和测量仪器有缺陷等原因造成的。任务二 测量误差和数据处理基础v知识二二 测量误差的分类和测量结果的评价 2测量结果的评价 对测量结果可采用正确度、精密度和准确度来描述。 （1）正确度：表示测量结果与真值的符合程度，是衡量测量结果是否正确的尺度。 （2）精密度：表示在进行重复测量时所得结果彼此之间一致的程度。 （3）准确度：表示测量结果与真值的一致程度。任务二 测量误差和数据处理基础v知识三 测量数据的处理 由于在测量中不可避免地存在误差，并且仪器的分辨能力有一定的限制，测量数据就不可能完全准确。为满足测量要求，我们需要对测量数据进行合理的有效位取舍，有时还需要进行运算。因此，什么是有效数字，如何进行数字的舍入以及有效数字的运算法则都是我们必须要掌握的内容。 1有效数字 （1）有效数字中除末位外前面各位数字都应该是准确的，只有末位欠准，其包含的误差不应大于末位单位数字的一半。 （2）在数字左边的零不是有效数字 （3）有效数字不能因选用的单位变化而改变。任务二 测量误差和数据处理基础v知识三 测量数据的处理 2数字的舍入规则 当需要n位有效数字时，对超过n位的数字就要根据舍入规则进行处理。目前广泛采用的“四舍五入”规则内容如下： （1）当保留n位有效数字，若后面的数字小于第n位单位数字的一半就舍掉； （2）当保留n位有效数字，若后面的数字大于第n位单位数字的一半，则第n位数字进1； （3）当保留n位有效数字，若后面的数字恰为第 n位单位数字的一半，则第n位数字为偶数或零时就舍掉后面的数字，若第n位数字为奇数，则第n位数字加1。即若第n+1位为，后面为零，则看第n位的奇偶性，奇则入，偶则舍。以上的舍入规则可简单地概括为：小于5舍，大于5入，等于5时取偶数。任务二 测量误差和数据处理基础v知识三 测量数据的处理 3有效数字的运算法则 为保证运算过程中的简便和准确，参与运算数据的有效数字位数的保留，原则上取决于参加运算的各数据中准确度最差的那一项。 （1）加、减运算根据准确度最差的一项，即以小数位数最少的为准，其余数据多取一位，最后结果小数位数保留仍以小数位数最少的为准。 （2）乘、除、乘方、开方运算 有效数字的取舍取决于其中有效数字最少的一项，而与小数点无关。最后结果的有效数字，应不超过参加运算的数据中最少的有效数字。 （3）对数运算 对数运算时，原数为几位有效数字，取对数后仍取几位有效数字。任务三 实训报告v知识目标1 理解书写实训报告的意义。2 掌握实训报告的基本格式及内容。3 独立完成实训并提交实训报告。v知识一 实训报告的要求及格式作为实训内容的预习、记录及总结，实训报告有其不可或缺的重要性。实训报告用简明的形式，将实训内容、过程及结果完整和真实地表达出来。因此实训报告的质量好坏将对实验人员对实训内容的掌握及实际操作技能水平的评价等都起着至关重要的作用。尤其是当你走向工作岗位，成为一名专业工程技术人员，能不能写好实训报告既是基本功的具体表现，也是反映个人书面表达能力的一个方面。任务三 实训报告v知识目标1 理解书写实训报告的意义。2 掌握实训报告的基本格式及内容。3 独立完成实训并提交实训报告。v知识一 实训报告的要求及格式作为实训内容的预习、记录及总结，实训报告有其不可或缺的重要性。实训报告用简明的形式，将实训内容、过程及结果完整和真实地表达出来。因此实训报告的质量好坏将对实验人员对实训内容的掌握及实际操作技能水平的评价等都起着至关重要的作用。尤其是当你走向工作岗位，成为一名专业工程技术人员，能不能写好实训报告既是基本功的具体表现，也是反映个人书面表达能力的一个方面。任务三 实训报告v知识二 实训报告的完成1认真做好实训（1）重视预习工作。（2）认真听取老师的实验讲解。（3）养成良好习惯，严格按操作规程进行实验。 2实训报告的完成 只有认真独立完成了实训内容，实训报告的书写才具有一定的价值和意义。抄袭、编造实训报告的行为是不足取和毫无意义的。 完成一份实训报告的书写，除了认真完成实训任务，还要根据要求，适时记录测量数据，对测量数据进行处理，对测量误差进行分析，对测量结果进行总结、思考和讨论。实训项目一 万用表测量直流电压v实训目的 1练习连接电路和使用万用表测量直流电压 2掌握实训报告的内容和格式。 3学习实训数据的基本处理方法。 4加深理解电子测量的基本方法和意义。v仪器（表）及器材 1. 模拟万用表一台 2. 电池二节（放在电池盒中），100/8W电阻一个，470电位器一个，发光二极管一个，导线若干。实训项目一 万用表测量直流电压v实训内容和操作步骤 1测量电路原理图如图 2操作步骤 （1）按下图连接电路，电路不作焊接， 将导线两端的绝缘皮剥去，缠绕在元件接点或引线上，注意相邻点间引线不可相碰。 （2）检查电路无误后接通电源，旋转电位器使发光二极管的亮度适中。实训项目一 万用表测量直流电压v实训内容和操作步骤 （3）将万用表水平放置，看指针是否指在左端“零位”上，如果不是，则用小改锥慢慢旋转表壳中央的“起点零位”校正螺丝，使指针指在零位上。 （4）将万用表的量程转换旋钮旋到直流电压10V挡上。 （5）手持表笔绝缘杆，将正负表笔分别接电池正负极，测量电源电压。 （6）将万用表的红黑表笔接至发光二极管两端，测量发光二极管两端电压值。 （7）用万用表测量固定电阻器两端电压，注意首先要确定正负表笔要接触的位置，然后再测量。 （8）在以上三项测量中，如果哪次测量值小于2.5V，则转换量程至2.5V。再测量一次。 （9）测量完毕，断开电源。拔出万用表表笔，将旋转开关旋转至“OFF”挡或交流电源的最大挡。实训项目二 用万用表测量直流电流v实训目的 1练习连接电路和使用万用表测量直流电流 2掌握实训报告的内容和格式。 3学习实训数据的基本处理方法。 4加深理解电子测量的基本方法和意义。v仪器（表）及器材 1模拟万用表一台 2电池二节（放在电池盒中），100/8W电阻一个，470电位器一个，发光二极管一个，导线若干实训项目二 用万用表测量直流电流v实训内容和操作步骤 1测量电路原理图如图 2操作步骤 （1）按项目一连接电路（不加万用表），旋转电位器使发光二极管发光。 （2）同项目一中要求一样，将万用表的量程转换旋钮旋到直流电流挡100mA量程。 （3）如下图所示，断开电位器中间接点和发光二极管的连接，形成“断点”，此时，发光二极管熄灭。实训项目二 用万用表测量直流电流v实训内容和操作步骤 （4）将万用表串入“断点”处，注意红表笔接发光二极管负极，黑表笔接电位器中间接点引线。这时，发光二极管重新发光。 （5）旋转电位器旋柄，观察发光二极管亮度及万用表读数的变化，选择二极管亮度变化的三个特殊情况：熄灭、适中、最亮，记录相应电流值。 （6）测量完毕，断开电源。拔出万用表表笔，将旋转开关旋转至“OFF”挡或交流电源的最大挡。实训项目三 用万用表测量电阻v实训目的 1练习使用万用表测量电阻 2掌握实训报告的内容和格式。 3学习实训数据的基本处理方法。 4加深理解电子测量的基本方法和意义。v仪器（仪表）及器材 1模拟万用表一台 2色环电阻若干实训项目三 用万用表测量电阻v实训内容和操作步骤 1将色环电阻插在硬纸板上，根据色环写出它们的标称值。 2将万用表按前面的要求调好，放好，置于R100挡。 3两表笔对接，调整欧姆挡调零旋钮，调节指针到欧姆挡右端零位。如果调不到零，说明万用表内部电池电量不足，需更换电池。 4测量电阻，将读数写于电阻旁。注意读数要乘以倍率值。 5若测量时指针偏角过大或过小，应换挡再测。换挡后要重新调零再测。 6将色环电阻的标称值及测量值对应填入记录中，计算测量实际相对误差的大小。项目小结v 本项目简要介绍了电子测量的基础知识。v 测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。测量的目的是为了准确地获取被测参数的量值。v 介绍了电子测量的内容、特点及分类。v 测量误差就是测量结果与被测量真值的差别，测量误差存在于一切测量的科学研究过程中。测量误差的表示方法通常为绝对误差和相对误差。绝对误差表明测量结果偏离实际值的情况，是有大小、正负和量纲的量。相对误差能确切地反映测量的准确程度，只有大小和符号，没有量纲。引用相对误差用来计算和划分连续刻度的电子仪表的准确度等级。v 根据性质，可将测量误差分为系统误差、随机误差和粗大误差。系统误差决定测量的正确度，随即误差决定测量的精密度，系统误差和随机误差共同决定测量的准确度。v 用数字方式表示测量结果时，需要根据要求确定有效数字位，不可随意更改测量结果的有效数字位。对多余数字位进行处理时，必须遵循数字的舍入规则“小于5舍，大于5入，等于5时取偶数”。v 强调了实训报告的意义，介绍了其内容和格式，并对如何完成实训及提交合格的实训报告进行了详细的讲解。思考与练习v 1电子测量的主要内容有那些？电子测量有什么特点？v 2对某一参数进行测量时，多次测量求平均值的理论依据是什么？v 3被测电压的实际值在10V左右，现有150V、0.5级和15V、1.5级的两块电压表，选择哪块表测量更合适？v 4将下列数字进行舍入处理，要求保留两位有效数字。 28.694，86.372，3.7501，81000，0.0002315，5850，100.028，44. 501v 5常用电子测量仪器有哪些？各应用于哪些测量领域？v 6实训报告有哪些基本要求和内容？项目二项目二 测量用信号源测量用信号源河南信息工程学校河南信息工程学校 管莉管莉本项目主要内容任务一 正弦信号源任务二任务二 函数信号源函数信号源项目小结项目小结 思考与练习思考与练习 议一议议一议 评一评评一评 做一做一前言v 在电子测量技术中，我们经常需要测试被测电路或系统的特性。测试方法：为该系统加上已知特性的电信号，通过该电信号在被测电路中“走”一遭所发生的变化情况，从而知悉被测试电路的特性。前言v 如图2-1所示，为低频放大器特性测试电路图，显然，没有图中所示的正弦信号源提供激励信号，测试将无从谈起。那么信号是如何产生的呢？本项目将结合各种基本信号源在电子测量中的的基本应用，介绍各种信号源的组成原理及应用。低频放大器正弦信号源毫伏表示波器图2-1 低频放大器特性测试框图任务一 正弦信号源v知识目标1. 了解正弦信号发生器的分类、组成及性能指标2掌握低频信号发生器的组成和原理3. 掌握高频信号发生器的组成和原理4. 掌握低频正弦信号发生器的面板结构、操作要点及应用5掌握高频正弦信号发生器的面板结构、操作要点及应用任务一 正弦信号源v知识一 正弦信号发生器的分类和组成 1. 正弦信号发生器的分类 电子测量中通用的正弦信号发生器种类很多，有各种不同的分类方法 按输出频率划分的各类信号发生器如表2-1所示。表2-1 正弦信号源分类分分 类类频频 率率 范范 围围分分 类类频频 率率 范范 围围超低频信号发生器0.0001Hz1kHz高频信号发生器30kHz30MHz低频信号发生器1Hz20kHz甚高频信号发生器30MHz300MHz视频信号发生器20Hz10MHz超高频信号发生器300MHz任务一 正弦信号源v知识一 正弦信号发生器的分类和组成 2正弦信号发生器的组成主振器变换器输出电路电源指示器信号输出图2-3 信号发生器组成框图信号源的组成方框图，如图2-3所示，主要由主振器、变换器、输出级、指示器和电源组成。主振器变换器输出电路电源指示器信号输出图2-3 信号发生器组成框图任务一 正弦信号源v 知识一 正弦信号发生器的分类和组成(1)(1) 主振器 主振器由振荡器构成，振荡器是信号发生器的核心部分，由它产生不同频率、不同波形的信号。产生不同频段、不同波形信号的振荡器原理、结构差别很大。(2)(2) 变换器 变换器可以是电压放大器、功率放大器、调制器或整形器。一般情况下，振荡器输出的信号都较微弱，需在该部分加以放大。还有像调幅、调频等信号，也需在这部分由调制信号对载频加以调制。而像函数发生器，振荡器输出的是三角波，需在这里由整形电路整形成方波或正弦波。任务一 正弦信号源v 知识一 正弦信号发生器的分类和组成(3)(3) 输出级 其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以是衰减器、阻抗匹配器和射极跟随器等。(4)(4) 指示器 指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功率计、频率计和调制度表等。(5)(5) 电源 提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将50Hz交流市电整流成直流并采用有良好的稳压措施。任务一 正弦信号源v 知识拓展：什么是“标准信号发生器”？ 按信号发生器的性能对信号源进行分类时，常将其分为一般信号发生器和标准信号发生器两类。标准信号发生器指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。与之对应的“一般信号发生器”通常指输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类发生器。v知识二 正弦信号发生器的性能指标 1. 正弦信号发生器的频率特性 （1）频率范围：指信号发生器所能产生的信号频率范围。 （2）频率准确度：指信号发生器度盘(或数字显示)数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示。 （3）频率稳定度：频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。任务一 正弦信号源v知识二 正弦信号发生器的性能指标 2. 正弦信号发生器的输出特性 （1） 输出电平范围：这是表征信号源所能提供的最小和最大输出电平的可调范围。一般标准高频信号发生器的输出电压为0.1V1V。 （2） 输出稳定度：有两个含义，一是指输出对时间的稳定度；一是指在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化情况。 （3） 输出阻抗：信号源的输出阻抗视类型不同而异，低频信号发生器一般有输出阻抗匹配变压器，可有几种不同的输出阻抗，常见的有50，75，150，600和5k等。高频或超高频信号发生器一般为50 或75 不平衡输出。任务一 正弦信号源v知识二 正弦信号发生器的性能指标 3. 正弦信号发生器的调制特性 输出调幅、调频等信号的能力。任务一 正弦信号源v知识拓展：什么叫“电平”？ 在通信系统测试中，除了用电压、功率外，还常用电平，即电压或功率与某一电压或功率基准量之比的对数来表征所测信号大小。常用电平有两类，即电压电平和功率电平。每类电平又分为绝对电平和相对电平两种。 功率之比的对数定义为电平度量单位dB。对两个功率之比取对数，得到 若 ，则有这个无量纲的数1，叫做1贝尔（Bel）。在实际应用中，贝尔太大，常用分贝（dB）来度量，1贝尔等于10dB。任务一 正弦信号源v知识拓展：什么叫“电平”？因为 可得 若P2和V2为基准量P0和V0，定义为绝对电平。 任务一 正弦信号源v知识拓展：什么叫“电平”？当信号源的输出阻抗等于外接负载阻抗时（阻抗匹配），定义功率电平为：而定义电压电平为式中，Px，Vx负载吸取的功率和负载两端的电压（正弦有效值）P0，V0基准量基准量P0和V0分别取1mW和0,775V，定义为零功率电平和零电压电平。大多数信号源尤其是电平振荡器中都是这样定度的。任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 电子测量中，常见的正弦信号源一般有两种：低频信号源和高频信号源。 1.低频信号发生器的组成和原理任务一 正弦信号源输出输出衰减器功率放大器阻抗变换器电压放大器主振器指示电压表图2-4低频信号发生器组成框图电源v知识三 低频信号发生器 低频信号发生器主要用来产生频率为20Hz20kHz的正弦波信号（频率更宽的可为1Hz1MHz）。所以，通常又把低频信号发生器称为音频信号发生器。测量收录机、组合音响设备、电子仪器等装置的低频放大器的频率特性时常用它来作信号源。 低频信号发生器组成框图，如图2-4所示，包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）、指示电压表及电源。 主振级产生低频正弦波信号，经电压放大器放大到输出幅度的要求，电压放大器除了将主振级送来的信号电压放大到所需的幅度，送入功率放大器作功率放大外，还将振荡级与负载隔离，避免负载影响振荡级的工作，使主振级振荡频率和振荡幅度稳定。功率放大器为负载提供一定的功率，通过输出变压器进行阻抗匹配，使负载获得最大的不失真功率。电压表用于指示信号发生器的输出电压的幅度。电源给各级电路提供能量。任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 （1）主振器 主振器一般采用RC振荡器，而其中应用最多的是文氏电桥振荡器。如图2-5所示为实际应用中的文氏桥振荡电路。任务一 正弦信号源表头12衰减器输出幅度微调振荡器输出R1C1R4C2R2+R3+A1A2图2-5 文氏电桥振荡电路v知识三 低频信号发生器 表头12 2衰减器输出幅度微调振荡器输出R1C1R4C2R2+R3+A1A2图2-5 文氏电桥振荡电路C1、R1和C2、R2正反馈支路组成RC选频网络，可改变振荡器的频率；R3、R4负反馈支路可自动稳幅。若R1=R2=R，C1=C2=C，电路输出频率为fo= 的正弦信号。 实际的选频网络一般设有波段开关，常常使用同轴可调电位器R改变电阻进行频率的粗调，用调节双联同轴电容C的办法进行频率细调。 任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 （2）电压放大器 作用：实现振荡器与后级电路的隔离，同时实现信号电压的放大。 特点：输入阻抗高、输出阻抗低、频率范围宽。 电路：输入级常采用场效应管，以提高输入阻抗Ri，输出时加接射极跟随器，以降低输出阻抗Ro。任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 （3）衰减器：调节输出电压或功率，使之达到所需的值。衰减器原理电路如图2-6所示，分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器RP实现，步进调节由电阻分压器实现。任务一 正弦信号源UiCRPUoSR1R2R3R4R5R6R7R812345678图2-6 衰减器原理图v知识三 低频信号发生器 （4）功率放大器：实现信号功率的放大。通常采用电压跟随器。 （5）输出变换器：使输出端连接不同负载时都能得到最大的输出功率。任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 2低频正弦信号发生器的面板结构及操作要点 XD-2型低频正弦信号发生器早期广泛应用于电子测量技术中。虽然目前大都采用函数信号发生器代替低频信号源，但其面板结构（如图2-7所示）、功能及操作与目前应用较多的函数信号源非常相似。熟悉它的面板结构及操作要点对理解低频信号源的组成原理以及低频正弦信号产生技术有很大帮助。 任务一 正弦信号源电源开关及指示灯输出指示频率调节频率选择幅度调节输出衰减 输出图2-7 XD-2型低频正弦信号发生器面板图v知识三 低频信号发生器v 电源开关及指示灯。接通电源，需要预热几分钟。v 输出指示：由电压表头显示输出幅度大小，一般作为参考值。v 频率选择：即输出频率波段选择，也称为频率粗调，1M范围的信号源一般分10Hz、100Hz、1K、10K、100K、1M等几个波段，调节频率时应首先选择频段。v 频率调节：频率的连续调节。分1、0.1、0.01三位。v 注意：实际操作中，根据所使用的频率范围，调节“频率范围”旋钮选择波段，再调节“频率调节”旋钮，将频率值细调到所需频率。v 幅度调节：幅度的连续调节。v 输出衰减：输出幅度的步进调节，一般分0、10、2090档，其中，0对应幅值不变，20对应变化为衰减10倍，40对应衰减为100倍，60为1000倍。任务一 正弦信号源v知识三 低频信号发生器 注意：实际操作中，可直接调节输出细调，从电压显示上指示。如需小信号时可用输出衰减进行适当衰减，这时的实际输出为电压指示值再缩小所选衰减dB值的倍数。 输出：注意信号端和接地端不要接反。任务一 正弦信号源v知识拓展：“输出衰减”中的“dB”是什么意思？ “dB”是中文单位“分贝”的意思。输出衰减就是将输出电压幅度进行衰减，即输出电压幅度的步进调节。衰减系数定义为D=Uo/Ui，D是一个无量纲的量，通常对衰减系数取对数为20lgD，则其单位变为分贝，即dB。可见0对应D为，即幅值不变，20 dB对应D为10，即衰减10倍，40 dB对应D为100，即衰减为100倍，60 dB对应D为1000，即衰减为1000倍，同理80 dB衰减10000倍。其它挡不是整数关系，可通过计算得到衰减倍数。任务一 正弦信号源v知识四 高频信号发生器 高频信号发生器也称为射频信号源，它是指能产生正弦信号，信号的频率范围一般在100kHz350MHz（更宽可达30KHz1GHz之间），并且具有一种或一种以上调制或组合调制(正弦调幅、正弦调频、脉冲调制)的信号发生器。 它能产生等幅、调幅或调频的高频信号，供各种电子线路或设备进行高频性能测量、调整时作为信号源使用，如电子线路的增益测量，非线性失真度测量以及接收机的灵敏度、选择性等参数的测量。一般的高频信号发生器的载波频率、载波电压和调制特性三种重要参数均可调，通常作为接收机测试和调整以及其他场合的高频信号源使用，如对调幅广播接收机（收音机）的中频频率进行调整时，465kHz的中频信号（我国收音机的中频频率规定为465kHz）可由高频信号发生器提供。任务一 正弦信号源v知识四 高频信号发生器 1.高频信号发生器的组成和原理高频信号发生器的原理框图，如图2-8所示，主要包括主振级、缓冲放大与调制级、输出级、监测电路和电源等部分。任务一 正弦信号源外调制信号输入放大与调制级载波电压指示器外S内图2-8高频信号发生器原理框图调制度计调制信号发生器细调衰减器步进衰减器载波发生器调制级输出级主振级监测级电源输出v知识四 高频信号发生器 （1）主振级 主振级的作用是产生高频等幅正弦信号，而且要求频率范围宽、振荡频率稳定、频谱纯度高、幅度不随频率变化。振荡电路通常采用LC振荡器，并通过改变振荡回路的可变电容来对振荡频率进行连续调节，通过切换振荡回路中不同的电感来改变频段。 （2）缓冲放大与调制级图2-9 几种不同型号的高频信号发生器 调制是一个使连续波或脉冲波的某些特性随确定的调制信号变化的过程。按调制方式的不同分为调幅（AM）和调频（FM）两种。为了减少调幅时的载频偏转和寄生调频，调制级与主振级间一般用缓冲放大级隔开。 （3）输出级 输出级的作用是对调制信号进行放大和滤波，得到足够大的输出电平，并在此基础上实现对输出电平的调节及输出阻抗的转换。任务一 正弦信号源v知识四 高频信号发生器 任务一 正弦信号源图2-9 几种不同型号的高频信号发生器v知识四 高频信号发生器 2高频正弦信号发生器的面板结构及操作要点 不同厂家生产的高频正弦信号发生器外形有所不同（如图2-9所示），但各种不同型号的高频信号源其面板结构及功能基本相似。下面我们就以图2-10为例来学习高频信号源的面板结构及操作要点。 高频信号发生器的面板功能大致包括以下几部分：调制方式选择、输出频率调节、输出幅度调节等。作为一般应用，掌握其主要功能即可。任务一 正弦信号源v知识四 高频信号发生器v电源开关。v音频输出：输出1KHz的音频信号。v音频输出幅度调节：一般有“高”、“中”和“低”三档。v内外调制选择：有“内”、“外”两项选择，选择“内”时，即采用1KHz的音频信号实现内调制；“外”时为外输入调制。v外调制输入： 选择外调制时外调制信号的输入端口。v频率波段选择：频率调节时的波段范围调节。v载波频率调节：频率调节时的频率细调。v调制方式选择：一般有“调频”、“调幅”和“载波”（即不调制）三种选择。v输出幅度调节：一般有“高”、“中”和“低”三档。v输出：调制信号或载波信号输出端口。 任务一 正弦信号源调制方式选择 频率波段选择电源载波频率调节输出幅度调节音频输出幅度调节 音频输出输出 外调制输入图2-10 高频信号发生器面板示意图内外调制选择 高频（标准）信号发生器高频（标准）信号发生器v知识四 高频信号发生器 3.高频信号发生器操作规程 操作步骤: (1)接通电源，提前预热。 （2）选择输出调制波形，有“调频”、“调幅”和“载波”三种模式。 （3）选择输出频率，根据所使用的频率范围，调节“频率范围”旋钮选择波段，再调节“频率调节”旋钮，将频率值细调到所需频率。 （4）输出电压调节，可选择“高”、“中”和“低”三种输出幅度。 （5）仪器使用完毕后，应关掉电源，整理附件，清点检查后放置。 注意事项 （1）仪器使用220V，50Hz交流电源。 （2）若想达到足够的频率稳定度，需使仪器提前30分钟预热。任务一 正弦信号源v 议一议 1.1. 低频信号发生器和高频信号发生器在原理上有什么异同？ 2. 2. 你如何理解低频信号发生器面板结构与内部电路之间的关系？ 3. 3. 谈谈你对仪器操作规程的理解。任务一 正弦信号源实训项目一 高频信号发生器操作实训v实训目的 掌握高频信号发生器的基本使用方法。v实训仪器和器材 1高频信号发生器（SG1051S型） 2示波器实训项目一 高频信号发生器操作实训v 实训内容和操作步骤 1开机预热35分钟。 2输出音频信号，并用示波器观察。 将频段选择开关置于“1”，调制开关置于“载频（等幅）”，音频信号由音频输出插座输出，根据需要选择信号幅度开关的“高、中、低”挡。 3.输出调频立体声信号，并用示波器观察。 将频段选择开关置于“1”，调制开关置于“载频”，注意千万不要置于“调频”，否则会影响立体声发生器的分离度。音频信号仍由音频输出插座输出，根据需要选择信号幅度开关的“高、中、低”挡。 实训项目一 高频信号发生器操作实训v 实训内容和操作步骤 4.输出调频调幅高频信号，并用示波器观察。 （1）将频段选择开关置于选定频段，调制开关根据需要置于调幅、载频（等幅）或调频，高频信号由高频频输出插座输出，高频信号输出幅度调节由电平选择开关置于“高”或“低”，由“高频输出调节“进行调节。 （2）频宽调节： 观察波形法：在中频放大器和鉴频器正常工作条件下，将高频信号发生器的频率调到中频频率上，调节“频宽调节”，从小开大（顺时针旋转），观察示波器波形不失真。 听声音法：调节“频宽调节”，从小开大（顺时针旋转），听声音从小到最响时，稍调小一点即可。 如在中频放大器和鉴频器调试过程中，则随时调节“频宽调节”，直到都调好。实训项目一 高频信号发生器操作实训v 四、实训报告 总结高频信号发生器的基本功能和使用方法。v任务目标 1. 理解函数信号源的组成原理 2掌握函数信号发生器的面板结构、操作规程及应用v任务教学模式任务二 函数信号源v知识一 函数信号源的组成原理 在函数信号源中，各种波形的产生可采用不同的电路来实现。按构成原理可分为正弦式（先产生正弦波，再得到方波和三角波）、脉冲式（在触发脉冲作用下，施密特触发器产生方波，再经变换得到三角波和正弦波）和合成式（利用数字合成技术产生所需的波形）。 1正弦式 如图2-11所示，正弦式的原理是：由文氏电桥振荡器产生一个正弦信号，经施密特触发电路可将正弦信号转换为方波。这个正弦信号送至整形电路限幅，再经微分、单稳态调宽及放大等，可得到幅度可调的正负矩形脉冲。任务二 函数信号源正弦波发生器微分电路方波形成电路正弦波形成电路缓冲放大器缓冲放大器正弦波输出方波输出图2-11正弦式函数信号发生器原理框图v知识一 函数信号源的组成原理 2脉冲式 如图2-12所示，脉冲式的原理是：由外触发或内触发脉冲，触发施密特电路产生方波，输出信号的频率由触发脉冲决定，然后经积分器输出线性变化的三角波或斜波，调节积分时间常数RC的值，可改变积分速度，即改变输出的三角波斜率，从而调节三角波的幅度，最后由正弦波形成电路形成正弦波。 目前，函数信号源能在宽阔的频率范围内替代通常使用的正弦信号发生器、脉冲发生器及频率计等工作，具有很广泛的实用场合。任务二 函数信号源施密特触发器积分器内触发脉冲发生器正弦波形成电路缓冲放大器正弦波输出图2-12 脉冲式函数信号发生器原理