任务电压的测量与电压表精选PPT.ppt
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1、任务电压的测量与电压表第1页，此课件共58页哦3.1 接受任务第2页，此课件共58页哦3.2.1 3.2.1 信号发生器基础知识讲述信号发生器基础知识讲述 3.2.2 DDS3.2.2 DDS函数信号发生器的基本操作函数信号发生器的基本操作 3.3.3 3.3.3 练习练习DDSDDS函数信号发生器操作函数信号发生器操作 3.2 获取知识 第3页，此课件共58页哦 信号发生器又叫信号源，是电子测量中提供符合一定要求的电信号的仪器。它同电压表、电子计信号发生器又叫信号源，是电子测量中提供符合一定要求的电信号的仪器。它同电压表、电子计信号发生器又叫信号源，是电子测量中提供符合一定要求的电信号的仪器
2、。它同电压表、电子计信号发生器又叫信号源，是电子测量中提供符合一定要求的电信号的仪器。它同电压表、电子计数器、示波器等仪器一样，是最基本、最普通，也是应用最广泛的电子测量仪器之一。几乎所有电参量数器、示波器等仪器一样，是最基本、最普通，也是应用最广泛的电子测量仪器之一。几乎所有电参量数器、示波器等仪器一样，是最基本、最普通，也是应用最广泛的电子测量仪器之一。几乎所有电参量数器、示波器等仪器一样，是最基本、最普通，也是应用最广泛的电子测量仪器之一。几乎所有电参量的测量都需要用到电信号发生器。的测量都需要用到电信号发生器。的测量都需要用到电信号发生器。的测量都需要用到电信号发生器。第4页，此课件共
3、58页哦一、信号源在电子测量中的作用和组成1.1.信号源的作用信号源的作用信号源的作用信号源的作用:激励源、信号仿真、标准信号源。激励源、信号仿真、标准信号源。激励源、信号仿真、标准信号源。激励源、信号仿真、标准信号源。2.2.信号源的基本组成信号源的基本组成信号源的基本组成信号源的基本组成振荡器振荡器指示器指示器调制器调制器变换器变换器电源电源输出电路输出电路第5页，此课件共58页哦二、信号发生器的分类二、信号发生器的分类1 1、按用途分类、按用途分类、按用途分类、按用途分类:专用函数发生器专用函数发生器专用函数发生器专用函数发生器例如：调频立体声、电视信号发生器例如：调频立体声、电视信号发
4、生器例如：调频立体声、电视信号发生器例如：调频立体声、电视信号发生器 通用函数发生器通用函数发生器通用函数发生器通用函数发生器例如：低频、高频、函数、脉冲信号发生器等。例如：低频、高频、函数、脉冲信号发生器等。例如：低频、高频、函数、脉冲信号发生器等。例如：低频、高频、函数、脉冲信号发生器等。2 2、按频率范围分类、按频率范围分类、按频率范围分类、按频率范围分类超低频信号发生器超低频信号发生器 0.0001Hz1000Hz；低频信号发生器低频信号发生器 1Hz1MHz；视频信号发生器视频信号发生器 20Hz10MHz；高频信号发生器高频信号发生器 200KHz30MHz；甚高频信号发生器甚高频
5、信号发生器 30KHz300MHz；超高频信号发生器超高频信号发生器 300MHz以上。以上。第6页，此课件共58页哦 3 3 3 3、按输出波形分类、按输出波形分类、按输出波形分类、按输出波形分类 ：正弦波形发生器；正弦波形发生器；正弦波形发生器；正弦波形发生器；脉冲信号发生器；脉冲信号发生器；脉冲信号发生器；脉冲信号发生器；函数信号发生器；函数信号发生器；函数信号发生器；函数信号发生器；随机信号发生器。随机信号发生器。随机信号发生器。随机信号发生器。4 4 4 4、按调制方式分类：、按调制方式分类：、按调制方式分类：、按调制方式分类：调幅、调频脉、调相制、等调幅、调频脉、调相制、等调幅、调
6、频脉、调相制、等调幅、调频脉、调相制、等第7页，此课件共58页哦三、主要性能指标1.1.频率特性频率特性频率特性频率特性 （1 1）频率范围。指仪器各项指标均能得到保证的输出频率范围，亦称有效频率范围。）频率范围。指仪器各项指标均能得到保证的输出频率范围，亦称有效频率范围。）频率范围。指仪器各项指标均能得到保证的输出频率范围，亦称有效频率范围。）频率范围。指仪器各项指标均能得到保证的输出频率范围，亦称有效频率范围。（2 2）频率准确度。指信号发生器输出刻度盘或数字显示数值与实际输出信号频率间的偏差。用）频率准确度。指信号发生器输出刻度盘或数字显示数值与实际输出信号频率间的偏差。用）频率准确度。
7、指信号发生器输出刻度盘或数字显示数值与实际输出信号频率间的偏差。用）频率准确度。指信号发生器输出刻度盘或数字显示数值与实际输出信号频率间的偏差。用来来来来 表示，即：表示，即：表示，即：表示，即：（3 3）频率稳定度。在其他外界条件不变的条件下，在规定的时间内，信号发生器输出信号频率维持）频率稳定度。在其他外界条件不变的条件下，在规定的时间内，信号发生器输出信号频率维持）频率稳定度。在其他外界条件不变的条件下，在规定的时间内，信号发生器输出信号频率维持）频率稳定度。在其他外界条件不变的条件下，在规定的时间内，信号发生器输出信号频率维持恒定不变的能力。恒定不变的能力。恒定不变的能力。恒定不变的能
8、力。第8页，此课件共58页哦2 2 2 2、输出特性、输出特性、输出特性、输出特性（1 1 1 1）输出阻抗输出阻抗输出阻抗输出阻抗 低频信号发生器中一般有低频信号发生器中一般有低频信号发生器中一般有低频信号发生器中一般有50505050、600600600600、5k5k5k5k等各种不同输出阻抗。等各种不同输出阻抗。等各种不同输出阻抗。等各种不同输出阻抗。高频信号发生器一般只有高频信号发生器一般只有高频信号发生器一般只有高频信号发生器一般只有50(50(50(50(或或或或75)75)75)75)一种输出阻抗。一种输出阻抗。一种输出阻抗。一种输出阻抗。（2 2 2 2）输出波形及谐波失真）
9、输出波形及谐波失真）输出波形及谐波失真）输出波形及谐波失真（3 3 3 3）输出电平及平坦度输出电平及平坦度输出电平及平坦度输出电平及平坦度 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（如弦信号发生器输出信号幅度采用正弦有效值（如弦信号发生器输出信号幅度采用正弦有效值（如弦信号发生器输出信号幅度采用正弦有效值（如V V V V、mVVmVVmVVmVV）度量或）
10、度量或）度量或）度量或用绝对电平用绝对电平用绝对电平用绝对电平(dB)(dB)(dB)(dB)度量。度量。度量。度量。第9页，此课件共58页哦平坦度：在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度。平坦度：在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度。平坦度：在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度。平坦度：在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度。3.3.3.3.调制特性调制特性调制特性调制特性调制特性的衡量指标主要包括调制频率、调幅系数、最调制特性的衡量指标主要包括调制频率、调幅系数、最调制特性的衡量指标主要包括调制频率、调幅系数、最调制特性的衡量指标主要包括调制频率、调幅系数、最大频偏、调
11、制线性等。大频偏、调制线性等。大频偏、调制线性等。大频偏、调制线性等。第10页，此课件共58页哦四、信号发生器的发展趋势四、信号发生器的发展趋势 由于电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类日益增多，性能日益提高。随着微处理器的出现，更促使由于电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类日益增多，性能日益提高。随着微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在的许多信号发生器都带有微处理器，具有自校、自检、自动故信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在的许多信号发生器都带有微处理器，具有自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖、高精
12、度、多功能、多用途、障诊断和自动波形形成和修正等功能。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率复盖、高精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。自动化和智能化方向发展。第11页，此课件共58页哦第12页，此课件共58页哦一、一、基本组成和原理框图基本组成和原理框图 1 1 低频信号发生器的基本组成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。等电路组成。低频信号发生器的组成低频信号发生器的组成第13页，此课件共58页哦1
13、1）主振级）主振级 主振级是低频信号发生器的核心部分，通常有差频式的频率形成电路和主振级是低频信号发生器的核心部分，通常有差频式的频率形成电路和RCRC文氏电桥正弦振荡文氏电桥正弦振荡电路。电路。差频式低频信号形成电路的工作原理差频式低频信号形成电路的工作原理 图3-2差频式的频率形成电路 缺点是频率稳定性差，特别是缺点是频率稳定性差，特别是1与与2接近时，极易产生干扰，这样也就很难获得较低接近时，极易产生干扰，这样也就很难获得较低的差频输出。的差频输出。高频振荡器高频振荡器高频振荡器高频振荡器混频器混频器低通滤波器低通滤波器f1f2F第14页，此课件共58页哦 RCRC振荡电路形成低频信号的
14、工作原理振荡电路形成低频信号的工作原理图图3-3 RC文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路 第15页，此课件共58页哦 热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻R R R R3(3(3(3(具有负温度特性具有负温度特性具有负温度特性具有负温度特性)，自动稳定振荡幅度。，自动稳定振荡幅度。，自动稳定振荡幅度。，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调整频率是通过调节正反馈臂双联电容调整频率是通过调节正反馈臂双联电容调整频率是通过调节正反馈臂双联电容C C C C（电阻（电阻（电阻（电阻R R R R）来改变振荡输出频来改变振荡输出频来改变振荡输出频来改变振荡输出频率。率。率。率。2.2.2.2
15、.缓冲放大和功率放大作用：缓冲放大和功率放大作用：缓冲放大和功率放大作用：缓冲放大和功率放大作用：放大放大放大放大隔离。隔离。隔离。隔离。第16页，此课件共58页哦3.输出衰减：图图3-4 3-4 衰减器原理衰减器原理图图 相当于衰减器，用于改相当于衰减器，用于改变变信号信号发发生器的生器的输输出出电电压压或功率，通常分或功率，通常分为连续调节为连续调节和步和步进调节进调节。连续连续调节调节由由电电位器位器实现实现，步，步进调节进调节由由电电阻分阻分压压器器实现实现。图图4-44-4所示所示电电路是路是XD-22AXD-22A型低型低频频信号信号发发生器中使用生器中使用的的输输出衰减器。出衰减
16、器。第17页，此课件共58页哦4.阻抗变换：匹配不同阻抗的负载。5.输出指示：指示输出信号的电压或功率的大小。第18页，此课件共58页哦第19页，此课件共58页哦主振级主振级缓冲级缓冲级 调制级调制级可变可变电抗器电抗器输出级输出级监测器监测器内调制内调制振荡器振荡器电源电源外外内内FMAM输出 图图 36 高频信号发生器的组成高频信号发生器的组成 第20页，此课件共58页哦（1 1）主振级：产生频率可调的高频正弦信号，一般采用）主振级：产生频率可调的高频正弦信号，一般采用LCLC振荡电路，信号发生器的频率特性主要有振荡电路，信号发生器的频率特性主要有主振级决定。主振级决定。（2 2）缓冲级：
17、放大主振级输出的高频信号；隔离主振级与后续电路，提高振荡频率的稳定性。）缓冲级：放大主振级输出的高频信号；隔离主振级与后续电路，提高振荡频率的稳定性。（3 3）调制级：对主振信号调幅，输出调幅信号，满足某些测量需要。）调制级：对主振信号调幅，输出调幅信号，满足某些测量需要。（4 4）内调制信号发生器；输出内调制信号，频率为）内调制信号发生器；输出内调制信号，频率为400HZ400HZ或或1000HZ1000HZ。第21页，此课件共58页哦（5 5）输出级：放大、衰减调制级的输出信号，使信号发生器有足够的电平调节范围；滤除不需要的）输出级：放大、衰减调制级的输出信号，使信号发生器有足够的电平调节
18、范围；滤除不需要的频率分量；保证输出端有固定的输出阻抗。频率分量；保证输出端有固定的输出阻抗。（6 6）可变电抗器：可变电抗器与主振级的谐振电路耦合，使主振级产生调频信号，多采用）可变电抗器：可变电抗器与主振级的谐振电路耦合，使主振级产生调频信号，多采用二极管调频电路。二极管调频电路。第22页，此课件共58页哦第23页，此课件共58页哦一、概述一、概述一、概述一、概述 函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三函数信号发生器是一种多波形的信号源。它可以
19、产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形；函数信号发生器还可以利用其本身具有的角波、锯齿波，甚至任意波形；函数信号发生器还可以利用其本身具有的角波、锯齿波，甚至任意波形；函数信号发生器还可以利用其本身具有的角波、锯齿波，甚至任意波形；函数信号发生器还可以利用其本身具有的电压控制振荡频率（电压控制振荡频率（电压控制振荡频率（电压控制振荡频率（VCFVCF）的功能，作为扫描电路使用。一些函数信）的功能，作为扫描电路使用。一些函数信）的功能，作为扫描电路使用。一些函数信）的功能，作为扫描电路使用。一些函数信号发生器还具有调制功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制号发生器还具有调制功能，可以进
20、行调幅、调频、调相、脉宽调制号发生器还具有调制功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制号发生器还具有调制功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和和和和VCOVCO控制。控制。控制。控制。函数信号发生器的频率很宽，使用范围很广，是一种不可或缺的通函数信号发生器的频率很宽，使用范围很广，是一种不可或缺的通函数信号发生器的频率很宽，使用范围很广，是一种不可或缺的通函数信号发生器的频率很宽，使用范围很广，是一种不可或缺的通用信号源。可以用于生产测试、仪器维护维修及实验室，还广泛应用用信号源。可以用于生产测试、仪器维护维修及实验室，还广泛应用用信号源。可以用于生产测试、仪器维护维修及实验室，还广泛应用
21、用信号源。可以用于生产测试、仪器维护维修及实验室，还广泛应用于其它科学领域，如医学、教育、化学、通讯、工业控制、地球物理于其它科学领域，如医学、教育、化学、通讯、工业控制、地球物理于其它科学领域，如医学、教育、化学、通讯、工业控制、地球物理于其它科学领域，如医学、教育、化学、通讯、工业控制、地球物理学、军事和宇航等。学、军事和宇航等。学、军事和宇航等。学、军事和宇航等。第24页，此课件共58页哦二、函数信号发生器的三种组成方案：二、函数信号发生器的三种组成方案：二、函数信号发生器的三种组成方案：二、函数信号发生器的三种组成方案：第一种是施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波第一种是施密特电路
22、产生方波，然后经变换得到三角波第一种是施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波第一种是施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波；和正弦波；和正弦波；和正弦波；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。第三种是先产生三角波再转换为方波和正弦波。第25页，此课件共58页哦三、由方波产生三角波、正弦波的方案1.组成：脉冲发生器脉冲发生器 施密特施密特
23、触发器触发器积分器积分器正谐波转换正谐波转换器器放大器放大器S1图图311 方波式函数信号发生器方波式函数信号发生器第26页，此课件共58页哦四、由正弦波产生方波、三角波四、由正弦波产生方波、三角波四、由正弦波产生方波、三角波四、由正弦波产生方波、三角波组成框图正弦波振荡器缓冲器输出级放大器积分器方波形成第27页，此课件共58页哦五五五五.由三角波产生方波、正弦波由三角波产生方波、正弦波由三角波产生方波、正弦波由三角波产生方波、正弦波组成三角波发生器 正弦波形成电路缓冲放 大方波形成缓冲放 大输出方波输出正弦波图图 314 三角波函数发生器三角波函数发生器第28页，此课件共58页哦（1 1）频
24、率范围：）频率范围：）频率范围：）频率范围：0.2Hz0.2Hz2MHz2MHz（2 2）输出波形：正弦波、方波、三角波、斜波、脉冲波）输出波形：正弦波、方波、三角波、斜波、脉冲波）输出波形：正弦波、方波、三角波、斜波、脉冲波）输出波形：正弦波、方波、三角波、斜波、脉冲波（3 3）电压输出幅度：）电压输出幅度：）电压输出幅度：）电压输出幅度：20VP-P20VP-P（1M1M），），），），10VP-P10VP-P（5050）（4 4）直流电平偏置：）直流电平偏置：）直流电平偏置：）直流电平偏置：10V10V（1M1M），），），），5V5V（5050）（5 5）方波上升时间：）方波上升时间：
25、）方波上升时间：）方波上升时间：100ns100ns（6 6）输出阻抗：）输出阻抗：）输出阻抗：）输出阻抗：5050（7 7）占空比调节：）占空比调节：）占空比调节：）占空比调节：20%20%80%80%4.主要的性能指标主要的性能指标第29页，此课件共58页哦注意：注意：占空比的定义为脉冲的平均值与峰值的比例占空比的定义为脉冲的平均值与峰值的比例，方波的占空比不管频，方波的占空比不管频率的变化永远为率的变化永远为50%50%，而脉冲的占空比不一定为恒定且可以调整。，而脉冲的占空比不一定为恒定且可以调整。占空比占空比可可以用脉冲宽度与周期或脉冲重复时间之比来表示。即以用脉冲宽度与周期或脉冲重复
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