电子测量技术教案《2》教案资料.ppt
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1、12/4/2022112/4/2022112/4/2022112/4/2022112/4/20221目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022112/4/2022112/4/2022112/4/2022112/4/20221目录退出下一页上一页最后一页电子测量技术教案212/4/2022212/4/2022212/4/2022212/4/2022212/4/20222目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022212/4/2022212/4/2022212/4/2022212/4/20222目录退出下一页上一页最后一页2.1正弦信号发生器的主要技术特性n2.1.1频率特性 频率特性包括有
2、效频率范围、频率准确度和频率稳定度。1 有效频率范围 各项指标均能得到保证的输出频率范围称为信号发生器的有效频率范围。2 频率准确度 频率的实际值对其标称值(刻度或标度)的相对偏差。212/4/2022312/4/2022312/4/2022312/4/2022312/4/20223目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022312/4/2022312/4/2022312/4/2022312/4/20223目录退出下一页上一页最后一页3 频率稳定度 在一定时间间隔内,频率源的频率准确度的变化,它表征频率源维持工作于恒定频率的能力。有长期,短期、瞬间频率稳定度之分。312/4/2022412/
3、4/2022412/4/2022412/4/2022412/4/20224目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022412/4/2022412/4/2022412/4/2022412/4/20224目录退出下一页上一页最后一页n2.1.2输出特性输出特性包括输出阻抗、输出电平、平坦度和谐波失真。1 输出阻抗 低频信号发生器中一般有50、600、5k等各种不同输出阻抗。高频信号发生器一般只有50(或75)一种输出阻抗。2 输出电平 信号发生器所能提供的最大和最小输出电平调节范围。正弦信号发生器输出信号幅度采用正弦有效值(如V、mVV)度量或用绝对电平(dB)度量。412/4/2022512/
4、4/2022512/4/2022512/4/2022512/4/20225目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022512/4/2022512/4/2022512/4/2022512/4/20225目录退出下一页上一页最后一页 3 输出失真度标准信号发生器输出失真度在0.1%0.5%;普通信号发生器输出失真度在1%5%。512/4/2022612/4/2022612/4/2022612/4/2022612/4/20226目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022612/4/2022612/4/2022612/4/2022612/4/20226目录退出下一页上一页最后一页n2.1.3调制
5、特性 1 对于调幅的要求 包括调幅特性、调幅系数可调范围及稳定度、寄生频偏及外调制时调制频率范围、输入阻抗及要求的调制电压等。2 对于调频的要求 包括调频特性、频偏范围及稳定度、寄生调幅及外调制时调制频率范围、输入阻抗及要求的调制电压等。612/4/2022712/4/2022712/4/2022712/4/2022712/4/20227目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022712/4/2022712/4/2022712/4/2022712/4/20227目录退出下一页上一页最后一页高频信号发生器中:调 幅 的 固 定 调 制 频 率 一 般 为 400Hz、或1000Hz。一般信号发
6、生器调幅系数为080。一般要求调制线性度在15%的范围内。712/4/2022812/4/2022812/4/2022812/4/2022812/4/20228目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022812/4/2022812/4/2022812/4/2022812/4/20228目录退出下一页上一页最后一页2.2低频信号发生器n2.2.1基本组成和原理框图 1 低频信号发生器的基本组成 低频信号发生器主要由主振级、缓冲放大器、衰减器、功率放大器、阻抗变换器、指示电压表及稳压电源等电路组成。812/4/2022912/4/2022912/4/2022912/4/2022912/4/202
7、29目录退出下一页上一页最后一页12/4/2022912/4/2022912/4/2022912/4/2022912/4/20229目录退出下一页上一页最后一页2.低频信号发生器的原理框图 图2-1低频信号发生器的原理框图912/4/20221012/4/20221012/4/20221012/4/20221012/4/202210目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221012/4/20221012/4/20221012/4/20221012/4/202210目录退出下一页上一页最后一页(1)主振级 主振级是低频信号发生器的最重要的电路,通常有差频式的频率形成电路和RC文氏电桥正弦振荡
8、电路。差频式低频信号形成电路的工作原理 如图2-2,其中一个振荡器产生固定频率的高频振荡信号f1,另一个振荡器产生可变频率的高频振荡信号f2,将频率为f1和f2的高频振荡信号同时送入混频器,混频后的信号有f1、f2、f1+f2、f1f2等等,可用低通滤波器滤掉其他频率的信号,最后得到差频信号F=f1f2。1012/4/20221112/4/20221112/4/20221112/4/20221112/4/202211目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221112/4/20221112/4/20221112/4/20221112/4/202211目录退出下一页上一页最后一页 图2-2差频
9、式的频率形成电路1112/4/20221212/4/20221212/4/20221212/4/20221212/4/202212目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221212/4/20221212/4/20221212/4/20221212/4/202212目录退出下一页上一页最后一页RC振荡电路形成低频信号的工作原理图2-3RC文氏电桥振荡电路图2-4RC串并联选频网络1212/4/20221312/4/20221312/4/20221312/4/20221312/4/202213目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221312/4/20221312/4/20221312/4
10、/20221312/4/202213目录退出下一页上一页最后一页 当=0=,幅频特性的幅值为最大,即:Fmax=1/3,而相频特性的相角为零,即:F=0,要满足自激振荡的条件,放大器应满足A+F=2n,相位平衡条件,即放大器的相移A=0或2,振幅的平衡条件是AF=1,当=0时,F=1/3,放大器的放大倍数A=3,起振时,A必须大于3。热敏电阻Rf,自动稳定振荡幅度。调整频率是通过调节正反馈臂双联电容C,来改变振荡输出频率。转换波段是同时改变正反馈臂上的串并联电阻R来实现。1312/4/20221412/4/20221412/4/20221412/4/20221412/4/202214目录退出下
11、一页上一页最后一页12/4/20221412/4/20221412/4/20221412/4/20221412/4/202214目录退出下一页上一页最后一页(2)缓冲放大级作用:为了隔离后级对主振级的影响,使主振级工作正常,起到稳定频率,并兼有电压放大的作用,减轻后级功放的负担。(3)衰减器作用:为了适应测试设备的要求,改变输出电压或输出功率大小。衰减器有连续调节和步进衰减。1412/4/20221512/4/20221512/4/20221512/4/20221512/4/202215目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221512/4/20221512/4/20221512/4/20
12、221512/4/202215目录退出下一页上一页最后一页(4)功率放大器作用:为负载提供所需要的功率。为了充分利用晶体管,其工作电流、电压都接近极限值,所以对功率放大器而言,既要满足输出功率的要求,又要避免晶体管过热,而且非线性失真也要小。功率放大器通常有功放保护电路。1512/4/20221612/4/20221612/4/20221612/4/20221612/4/202216目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221612/4/20221612/4/20221612/4/20221612/4/202216目录退出下一页上一页最后一页(5)阻抗变换器 一般输出阻抗可进行8、10、6
13、0、600和5k的切换。(6)指示电压表组成:分压器、限幅器、射极跟随器、检波器、表头校正电路。指示器用磁电式电流表指示,电压数值与指针的偏转角度成正比,在刻度盘上可直接读数。1612/4/20221712/4/20221712/4/20221712/4/20221712/4/202217目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221712/4/20221712/4/20221712/4/20221712/4/202217目录退出下一页上一页最后一页图2-5指示电压表1712/4/20221812/4/20221812/4/20221812/4/20221812/4/202218目录退出下一
14、页上一页最后一页12/4/20221812/4/20221812/4/20221812/4/20221812/4/202218目录退出下一页上一页最后一页 如图2-5所示,内测:开关可置于“内测”1或2位置,此时测量的为信号发生器输出电压有效值。外测:开关置于“外测”,电压表就可对一般外部电压有效值进行测量。(7)稳压电源 为各部分电路提供正常工作所需的稳定直流电压。1812/4/20221912/4/20221912/4/20221912/4/20221912/4/202219目录退出下一页上一页最后一页12/4/20221912/4/20221912/4/20221912/4/202219
15、12/4/202219目录退出下一页上一页最后一页n2.2.2低频信号发生器简介 1 XD1低频信号发生器v能产生1Hz1MHz非线性失真很小的正弦信号;v 具有电压输出和功率输出。其最大输出功率为5W左右;v 功率输出可配接50、75、150、600、5k等五种负载。v 电压输出和功率输出的最大衰减量均能达到90dB。v附有满量程为5V、15V、50V、150V的电压表,供本机测量和外部测量使用。1912/4/20222012/4/20222012/4/20222012/4/20222012/4/202220目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222012/4/20222012/4/2
16、0222012/4/20222012/4/202220目录退出下一页上一页最后一页(1)主要拄术指标 频率范围从1Hz1MHz共分六个频段 频率基本误差1Hz100kHz:(1%f+0.3)Hz;100kHz1MHz:1.5kHz。频率特性ldB(在1Hz1MHz电压输出);2dB(在10Hz200kHz功率输出);+3dB(在200kHz700kHz功率输出)。2012/4/20222112/4/20222112/4/20222112/4/20222112/4/202221目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222112/4/20222112/4/20222112/4/20222112
17、/4/202221目录退出下一页上一页最后一页 非线性失真频 率 在 20 Hz 20kHz范 围 内,电 压 输 出 0.1%(在);功率输出0.5%。频率漂移(预热30分钟以后)(0.10.4)%。输出幅度电压输出:1Hz100kHz5V;功率输出:10Hz700kHz(50、75、150、600);10Hz200KHz(5K)。最大不失真输出4W。2112/4/20222212/4/20222212/4/20222212/4/20222212/4/202222目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222212/4/20222212/4/20222212/4/20222212/4/20
18、2222目录退出下一页上一页最后一页 功率输出:10Hz700kHz(50、75、150、600);10Hz200KHz(5K)。最大不失真输出4W。衰减器电压输出:1Hz 1MHz衰减不超过80dB1.5dB;衰减到90dB3dB。功率输出:10Hz100kHz衰减不超过80dB2dB;衰减到90dB3dB。100kHz700kHz衰 减 不 超 过80dB3dB;衰减到90dB5dB。交流电压表量程:5V、15V、50V、150V四档。误差:2Hz1MHz5%;输入电阻:100k;输入电容:50pF。2212/4/20222312/4/20222312/4/20222312/4/20222
19、312/4/202223目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222312/4/20222312/4/20222312/4/20222312/4/202223目录退出下一页上一页最后一页 2 XD1低频信号发生器的使用1)电源插头的地线脚应与大地接好,避免机壳带电。使用220V,50Hz交流电源。2)将衰减置于0dB,负载置于600,电压表拨向内测后再开机。3)通电前,应将输出细调电位器旋至最小,开机过载指示灯熄灭后,再逐渐加大电位器使电压表指示到4V,预热30min后再使用。4)根据所需要的频率,可按下相应的频段按键,然后再用按键开关上方的三个频率旋钮,细调到所需频率。2312/4/20
20、222412/4/20222412/4/20222412/4/20222412/4/202224目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222412/4/20222412/4/20222412/4/20222412/4/202224目录退出下一页上一页最后一页5)电压输出和功率输出共用一个输出衰减旋钮,做每步10dB的衰减。使用时应该注意在同一衰减位置上,电压与功率的衰减分贝数是不相同的,面板上用不同颜色区别。输出细调是由同一电位器连续调节的,这两个旋钮配合适当,便可在输出端得到所需要的电压。6)电压级最大可输出5V,其输出阻抗随着输出衰减的分贝数变化而变化。电压输出的负载不可太小,这样可输
21、出较准确的,失真小波形。7)使用功率级时应将功率开关Ks按下,接通功率级的输入信号。2412/4/20222512/4/20222512/4/20222512/4/20222512/4/202225目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222512/4/20222512/4/20222512/4/20222512/4/202225目录退出下一页上一页最后一页 若负载在五种负载值外,一般也应使实际使用的负载值大于所选用的数值,否则失真将增大。当负载接高阻抗时,应将内负载按键按下接通,否则在功率级工作频段的两端,输出幅度会下降。当功率输出衰减在0dB时,输出阻抗将小于旋钮所指示的阻抗值,但是衰
22、减10dB以后,则内阻与旋钮指示阻抗相符。8)保护电路:开机(“灯”亮灭),功率级进入工作状态。当输出过大或负载太小时,“灯”亮,表示过载。应减轻负载或减小输出。不使用功率级时,应把“功率开关”键抬起,以免保护电路工作影响电压输出。2512/4/20222612/4/20222612/4/20222612/4/20222612/4/202226目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222612/4/20222612/4/20222612/4/20222612/4/202226目录退出下一页上一页最后一页9)指示电压表用来测量外来信号时,开关拨至“外测”;用来测量内部信号电压时,开关拨至“内
23、测”。2612/4/20222712/4/20222712/4/20222712/4/20222712/4/202227目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222712/4/20222712/4/20222712/4/20222712/4/202227目录退出下一页上一页最后一页n2.2.3低频信号发生器的应用 1.用低频信号发生器作为信号源测量放大器的幅频特性图2-6 放大器与测试仪器的连接方框图2712/4/20222812/4/20222812/4/20222812/4/20222812/4/202228目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222812/4/20222812/
24、4/20222812/4/20222812/4/202228目录退出下一页上一页最后一页2测试步骤1)信号源电压VS=10mV,f=1kHz,接入RL(若V0波形失真应酌减VS值,例如:8mV),RS为1k。监测V0的示波器,其“Y轴增幅”旋钮应选置于使V0在显示屏上尽量大的整数分度位置上,以便于阅读。例如:中频时V0输出振幅为2V,占据显示屏刻度为十个分度,当频率上升(或下降),致使V0下降时,则可方便读出此较低的不同数值。2812/4/20222912/4/20222912/4/20222912/4/20222912/4/202229目录退出下一页上一页最后一页12/4/20222912/
25、4/20222912/4/20222912/4/20222912/4/202229目录退出下一页上一页最后一页2)固定“Y轴增幅”旋钮的位置不再动,并保持信号源电压V S不变,将V S的工作频率从低到高频渐渐变化,分别记住在何频率附近,V 0的幅值有明显变化(相对于中频1kHz时的V 0),在高频端与低频端V 0值的下降区域,即属于上限频f H和下限频f L的所在区域。3)将各频率点测得的V 0值与V S值相比,即得出各该频率下的源电压增益:AVS=4)以频率为横轴,源电压增益AVS为纵轴,将上述所得各频率点对应的AVS值作曲线,即为幅频特性曲线。如图2-7所示。2912/4/20223012
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