在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域和自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試過程中

在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域和自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試過程中，常常需要一定幅度和周期的正弦波、方波、三角波等信號(hào)作為激勵(lì)源接入電路來測(cè)試電路的放大倍數(shù)、幅頻特性、相頻特性等。我們所需的這些常用波形通常是由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的，這就要求我們能夠熟練掌握函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法，并利用其進(jìn)行電路檢測(cè)與調(diào)試。一、基礎(chǔ)知識(shí)1.功能概述

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是電子產(chǎn)品開發(fā)、調(diào)試、檢修的常用儀器之一。它可以連續(xù)輸出正弦波、方波、三角波等基本函數(shù)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)。有的還具有外測(cè)信號(hào)頻率的功能，輸出信號(hào)的頻率和幅度均可連續(xù)調(diào)節(jié)、顯示。圖5-1-1是部分廠家生產(chǎn)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。2.主要面板標(biāo)志及功能說明

圖5-1-2所示為CA1640P型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器面板圖。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器型號(hào)雖較多，不同廠家的儀器其面板也不盡相同，但歸結(jié)起來主要有下面幾個(gè)主要的操作功能：(1)波形選擇大多數(shù)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器都提供正弦波、方波、三角波等三種基本波形的輸出，我們可以根據(jù)具體要求按波形切換鍵進(jìn)行輸出波形的選取切換，指示燈則指示當(dāng)前輸出的波形。

(2)頻率調(diào)節(jié)大多數(shù)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器都能提供頻率范圍從Hz到MHz的信號(hào)輸出，在這樣一個(gè)寬頻率范圍內(nèi)，必須首先進(jìn)行頻段選擇，再通過調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕在該頻段內(nèi)進(jìn)行細(xì)。(3)幅度調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的幅度由衰減擋位和幅度調(diào)節(jié)旋鈕共同決定。一般函數(shù)信號(hào)發(fā)生器分0dB、20dB、40dB和60dB四個(gè)衰減擋位。二、操作方法1.開機(jī)

接通220V交流電源后，按下儀器面板上電源開關(guān)，頻率顯示窗口顯示初始字幕，整機(jī)開始工作。為了得到更好的使用效果，建議開機(jī)預(yù)熱一段時(shí)間后再使用。2.連接輸出傳輸線

普通函數(shù)信號(hào)發(fā)生器具有兩個(gè)輸出端口，TTL輸出插座和函數(shù)輸出插座。一般將傳輸線連接至函數(shù)輸出插座，傳輸線的另一端連接至測(cè)試電路的輸入端。3.函數(shù)信號(hào)輸出設(shè)置

(1)波形設(shè)置按動(dòng)波形選擇按鍵，可依次選擇正弦波、矩形波或三角波。

(2)頻率設(shè)置按動(dòng)頻率擋位切換鍵，選定信號(hào)頻率所屬的頻段，調(diào)節(jié)頻率微調(diào)旋鈕至所需頻率。調(diào)節(jié)時(shí)可通過觀察頻率顯示窗口得知當(dāng)前輸出頻率。

(3)幅度設(shè)置調(diào)節(jié)輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，通過觀察幅度顯示窗口，調(diào)節(jié)到所需的信號(hào)幅度，若所需信號(hào)幅度較小，可按動(dòng)衰減選擇鍵來衰減信號(hào)幅度。

(4)對(duì)稱性設(shè)置調(diào)節(jié)對(duì)稱性(占空比)調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出的函數(shù)信號(hào)對(duì)稱度發(fā)生改變。通過調(diào)節(jié)可改善正弦波的失真度，使三角波變?yōu)殇忼X波，改變矩形波的占空比等對(duì)稱特性。

(5)直流偏置設(shè)置調(diào)節(jié)該旋鈕時(shí)，可以有一個(gè)直流偏置電壓疊加到輸出信號(hào)上。直流偏置電壓在一定范圍內(nèi)雙向變化，當(dāng)電位器處于關(guān)位置時(shí)，不設(shè)置直流偏置，則直流電平為0V。4.利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的測(cè)頻功能測(cè)量信號(hào)頻率

(1)內(nèi)測(cè)頻按動(dòng)計(jì)數(shù)器功能選擇鍵，選擇到內(nèi)測(cè)頻狀態(tài)，此時(shí)“INT”指示燈亮起，表示計(jì)數(shù)器進(jìn)入內(nèi)測(cè)頻狀態(tài)，此時(shí)頻率顯示窗口中顯示的為本儀器函數(shù)信號(hào)輸出的頻率。

(2)外測(cè)頻測(cè)量外輸入信號(hào)頻率時(shí)，很多機(jī)型分1Hz～10MHz和10～1000MHz兩個(gè)量程，按動(dòng)計(jì)數(shù)器功能選擇鍵，選擇到外測(cè)頻狀態(tài)。。任務(wù)2毫伏表的使用在電子電路的調(diào)試、檢修過程中，常常需要測(cè)量被測(cè)電路中特定測(cè)試點(diǎn)的電壓，以了解被測(cè)電路的性能指標(biāo)。常用的測(cè)量電壓的儀表有萬用表、毫伏表等。萬用表是通用的測(cè)量?jī)x表可測(cè)量直流電壓和頻率不高的交流信號(hào)，當(dāng)交流信號(hào)的頻率很高、幅度很小或電路的阻抗較大時(shí)，萬用表就不適用了，測(cè)量誤差就變得不可忽略。毫伏表是專用的交流信號(hào)測(cè)量設(shè)備，對(duì)于頻率很高或幅度很小的信號(hào)有較高的測(cè)量精度。一、功能概述毫伏表是一種用途極廣的電子測(cè)量?jī)x器，主要用于測(cè)量交流信號(hào)，對(duì)于頻率很高、幅度很小或電路阻抗較大而不能采用萬用表測(cè)量的交流信號(hào)有較高的測(cè)量精度。同時(shí)，它是立體聲測(cè)量的必備儀器，廣泛用于立體聲收錄機(jī)、立體聲電唱機(jī)等立體聲音響的測(cè)試。圖5-2-1所示為部分型號(hào)毫伏表的實(shí)物圖，圖5-2-2所示為CA2172型毫伏表的面板圖。二、毫伏表測(cè)量電壓的步驟1)接通電源前，檢查表頭指針機(jī)械零點(diǎn)的位置，如有偏轉(zhuǎn)，用旋具調(diào)節(jié)前面板的調(diào)零螺釘。

2)將電源插頭插到交流插座中，使“量程”選擇開關(guān)位于最大擋(100V)。

3)將被測(cè)負(fù)載用連接電纜接到毫伏表的“輸入”端，然后打開電源開關(guān)。4)調(diào)節(jié)量程選擇開關(guān)，使讀數(shù)至少處于刻度1/3以上，讀取測(cè)量值。三、毫伏表讀數(shù)方法一般指針式表盤毫伏表有三行刻度線，其中第一行和第二行刻度線指示被測(cè)電壓的有效值。當(dāng)量程開關(guān)置于“1”開頭的量程位置時(shí)(如1mV、10mV、0.1V、1V、10V)，應(yīng)該讀取第一行刻度線；當(dāng)量程開關(guān)置于“3”開頭的量程位置時(shí)(如3mV、30mV、0.3V、3V、30V、300V)應(yīng)讀取第二行刻度線。若為數(shù)字式電壓表只要直接讀數(shù)即可。

指針式毫伏表的第三條刻度線主要用于電平測(cè)量。四、使用說明1)通電前，調(diào)整毫伏表的機(jī)械零位，并將量程開關(guān)置100V擋。

2)接通電源后，毫伏表的雙指針擺動(dòng)數(shù)次是正常的，穩(wěn)定后即可測(cè)量。

3)若測(cè)量電壓未知時(shí)，應(yīng)將量程開關(guān)置最大擋，然后逐級(jí)減小量程，直至毫伏表指示大于1/3滿刻度值時(shí)讀數(shù)。

4)若要測(cè)量市電或高電壓時(shí)，輸入端黑柄鱷魚夾必須接中性線端或地端，另外要注意安全。

5)超過毫伏表最大量程的輸入電壓，可能會(huì)造成毫伏表的損壞。任務(wù)3示波器的使用在電子電路的調(diào)試、檢修過程中，常常要觀測(cè)被測(cè)電路中特定測(cè)試點(diǎn)的波形，以了解被測(cè)電路的性能指標(biāo)，幫助我們判斷電路的工作狀態(tài)，為電路故障檢修提供依據(jù)。波形的觀測(cè)常是通過示波器實(shí)現(xiàn)的，利用示波器還可以對(duì)信號(hào)的幅度、頻率、相位進(jìn)行測(cè)量。一、功能概述示波器是一種用途極廣的電子測(cè)量?jī)x器，能直接觀察電信號(hào)的波形，可測(cè)量電流、電壓、相位和頻率，凡是可轉(zhuǎn)化為電壓(或電流)的電量和非電量都能直接用示波器來觀察。

示波器的外形如圖5-3-1所示，其規(guī)格和型號(hào)很多，但不論什么示波器都包括以下幾個(gè)基本組成部分：示波管(又稱陰極射線管)、放大與衰減電路、鋸齒波發(fā)生器、電源等。示波器的具體電路比較復(fù)雜，需要具備一定的電子學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)才能懂得，故本任務(wù)對(duì)示波器電路不作詳細(xì)介紹，僅限于學(xué)習(xí)示波器的使用與應(yīng)用技能。二、基本操作圖5-3-2所示為CA9020型示波器面板圖，雖然不同廠家的示波器面板不盡相同，但歸結(jié)起來主要有下面幾項(xiàng)基本操作：1.面板一般功能的檢查和校準(zhǔn)

1)將有關(guān)控制旋鈕和按鍵按表5-3-1位置適當(dāng)置放。

2)接通電源，電源指示燈亮，稍等預(yù)熱，屏幕中出現(xiàn)光跡，分別調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使光跡的亮度適中、清晰。如果掃描光跡與水平刻度線不平行，用螺釘旋具調(diào)整前面板“軌跡旋轉(zhuǎn)”控制器使光跡與水平刻度平行。

3)通過連接探頭將本機(jī)校準(zhǔn)信號(hào)送至Y1通道，校準(zhǔn)信號(hào)一般為f=1kHz，U(峰-峰值)=0.5V的方波。4)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，分別調(diào)節(jié)垂直位移和水平位移，使波形與校準(zhǔn)波形相吻合，表明垂直系統(tǒng)和水平系統(tǒng)校準(zhǔn)。如果不相吻合，需要分別調(diào)節(jié)機(jī)內(nèi)垂直增益校正電位器和掃描速度校正電位器直至吻合。

5)把連接電纜換至Y2通道插座，垂直方式置“Y2”，重復(fù)4)操作。2.垂直系統(tǒng)的操作

(1)垂直方式的選擇當(dāng)只需要觀察一路信號(hào)時(shí)，按下“方式”選擇鍵中的“Y1”或“Y2”，此時(shí)被選中的通道有效，被測(cè)信號(hào)可從相應(yīng)的通道端口輸入；當(dāng)需要同時(shí)觀察兩路信號(hào)時(shí)，按下“方式”選擇鍵中的“交替”鍵，該方式使兩個(gè)通道的信號(hào)得到交替顯示，交替顯示的頻率受到掃描周期控制。(2)輸入耦合選擇

1)直流耦合：適用于觀察包含直流成分的被測(cè)信號(hào)，如信號(hào)的邏輯電平和靜態(tài)信號(hào)的直流電平，當(dāng)被觀測(cè)信號(hào)的頻率很低時(shí)，也必須采用該方式。

2)交流耦合：信號(hào)中的直流成分被隔斷，用于觀測(cè)信號(hào)的交流成分，如觀察較高直流電平中的小信號(hào)。

3)接地：通道輸入端接地(輸入信號(hào)斷開)，用于確定輸入為零時(shí)光跡所在的位置。

3.水平系統(tǒng)的操作

水平系統(tǒng)的操作主要是掃描速度的設(shè)定。掃描速度的范圍為0.1μs/div～0.2s/div，按1—2—5進(jìn)位分二十擋步進(jìn)，“微調(diào)”可提供至少2.5倍的連續(xù)調(diào)節(jié)，根據(jù)被測(cè)信號(hào)頻率的高低，選擇合適的擋級(jí)。在微調(diào)順時(shí)針旋足至校正位置時(shí)，可根據(jù)刻度盤的指示值和波形在水平軸方向上的距離讀出被測(cè)信號(hào)的時(shí)間參數(shù)。4.觸發(fā)控制

(1)掃描觸發(fā)方式的選擇

1)自動(dòng)：當(dāng)無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，屏幕上顯示水平掃描光跡，一旦有觸發(fā)信號(hào)輸入，電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)掃描狀態(tài)，調(diào)節(jié)電平可使波形穩(wěn)定地顯示在屏幕上，此方式是觀察頻率在20Hz以上信號(hào)的最常用的一種方式。

2)常態(tài)：無信號(hào)輸入時(shí)，屏幕上無光跡顯示，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，觸發(fā)電平調(diào)節(jié)在合適位置上，電路觸發(fā)掃描。當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率低于20Hz必須選擇該方式。

3)單次：用于產(chǎn)生單次掃描，按動(dòng)此鍵掃描方式開關(guān)均被復(fù)位，電路工作在單次掃描方式，“準(zhǔn)備”指示燈亮，掃描電路處于等待狀態(tài)。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，掃描產(chǎn)生一次，“準(zhǔn)備”指示燈滅，下次掃描需再次按動(dòng)單次按鍵。(2)觸發(fā)源的選擇當(dāng)垂直方式工作于“交替”或“斷續(xù)”時(shí)，觸發(fā)源選擇某一通道，可用于兩通道時(shí)間或相位的比較，當(dāng)兩通道的信號(hào)(相關(guān)信號(hào))頻率有差異時(shí)，應(yīng)選擇頻率低的通道用于觸發(fā)。

在單蹤顯示時(shí)，觸發(fā)源選擇無論是置“Y1”或“Y2”，其觸發(fā)信號(hào)都來自于被顯示的通道。

在雙蹤交替觸發(fā)顯示時(shí)，觸發(fā)信號(hào)交替來自于兩個(gè)Y通道，此方式可用于同時(shí)觀察兩路不相關(guān)信號(hào)。(注意：使用這種狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)不相關(guān)的信號(hào)頻率不應(yīng)相差很大)三、常見電參數(shù)測(cè)量及讀數(shù)方法三、常見電參數(shù)測(cè)量及讀數(shù)方法

1.直流電壓的測(cè)量

直流電壓的測(cè)量步驟如下：

1)開機(jī)，使屏幕顯示水平掃描基線，設(shè)置被選用通道的耦合方式為“接地”。

2)調(diào)節(jié)垂直位移，使掃描基線在某一水平坐標(biāo)上，定義此時(shí)的電壓為零(參考電壓)。

3)將信號(hào)饋入被選用的通道插座，圖5-3-3直流電壓測(cè)量

將輸入耦合方式換置“直流”，調(diào)整垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使掃描基線偏移在屏幕中一個(gè)合適的位置上，把電壓微調(diào)順時(shí)針旋足到校正位。4)測(cè)量掃描線在垂直方向偏移掃描基線的距離，如圖5-3-3所示。

5)按下式計(jì)算被測(cè)直流電壓值：

U=垂直方向格數(shù)×垂直偏移因數(shù)×偏轉(zhuǎn)方向(＋或－)2.信號(hào)幅值電壓的測(cè)量

被測(cè)信號(hào)波形峰-峰電壓的測(cè)量步驟如下：

1)將信號(hào)輸入至Y1或Y2插座，垂直方式置相應(yīng)的通道，調(diào)整觸發(fā)電平，使波形穩(wěn)定。2)調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度，使顯示的波形幅度為5格左右，將微調(diào)旋至校正位置。

3)調(diào)節(jié)掃描速度旋鈕和垂直、水平位移，使波形在屏幕中的位置方便讀數(shù)，如圖5-3-4所示。

4)讀出波形垂直方向上A、B兩點(diǎn)的格數(shù)，用H表示；再讀取垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)3.周期測(cè)量

周期的測(cè)量可按下列步驟進(jìn)行：

1)將信號(hào)輸入至Y1或Y2插座，垂直方式置相應(yīng)的通道，調(diào)整觸發(fā)電平，使波形穩(wěn)定。

2)將掃描速度微調(diào)旋至校正位置，調(diào)整掃速選擇開關(guān)，使屏幕顯示信號(hào)波形1～2個(gè)周期。

3)調(diào)整垂直、水平移位，使波形在屏幕中的位置方便讀數(shù)，如圖5-3-5所示。4)圖中A、B兩點(diǎn)之間為一個(gè)周期，該信號(hào)的周期為A、B兩點(diǎn)的時(shí)間間隔，讀出A、B兩點(diǎn)間的水平距離d，按下式計(jì)算時(shí)間周期：4.相位差的測(cè)量

兩個(gè)信號(hào)相位差的測(cè)量可參考周期的測(cè)量方法進(jìn)行，步驟如下：