9 項(xiàng)目九 電子儀器

工程九：電子儀器一、電子示波器的構(gòu)造、任務(wù)原理和運(yùn)用二、低頻信號(hào)發(fā)生器第一義務(wù)電子示波器一概述電子示波器是一種直接顯示電壓和電流變化曲線的電子儀器。電子示波器的種類繁多，分為模擬示波器和電子示波器。模擬示波器分為⑴通用示波器，它由單束示波管購(gòu)成，用于丈量電壓的波形。⑵取樣示波器，它利用取樣技術(shù)，把高頻信號(hào)分段取樣模擬成低頻信號(hào)，以便用通用示波器進(jìn)展丈量。⑶多束是波器采用多束是波管構(gòu)成的示波器，由多個(gè)電子槍和多個(gè)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。⑷特殊示波器，具有特殊用途的示波器。數(shù)字示波器分為⑴實(shí)時(shí)顯示、數(shù)字讀出示波器〔RDTO〕在模擬通用示波器的根底上添加CRT光標(biāo)數(shù)字讀出功能。⑵數(shù)字存儲(chǔ)示波器〔DSO〕可以顯示存儲(chǔ)信號(hào)波形的示波器，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，先將波形的電壓值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量，在經(jīng)μP/μC處置后將它存儲(chǔ)，同時(shí)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后實(shí)行波形顯示。⑶實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ)示波器〔RTSO〕，它既有實(shí)時(shí)顯示又有存儲(chǔ)功能。⑷邏輯示波器，它是多通道示波器，可以同時(shí)丈量幾個(gè)點(diǎn)的邏輯波形關(guān)系或邏輯形狀。本課題僅引見SB-10通用示波器。第一義務(wù)電子示波器二通用示波器構(gòu)造原理簡(jiǎn)介：通用示波器由示波管、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和整步系統(tǒng)、電源等部分組成。〔一〕示波管示波管又稱陰極射線管，簡(jiǎn)稱CRT，它的作用是把被測(cè)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并且顯示出來，其構(gòu)造由圖10-1所示。它主要由熒光屏、電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成的,這些部分被封裝在一個(gè)真空的玻璃管內(nèi)。分別引見如下：第一義務(wù)電子示波器1、熒光屏:熒光屏是電-光轉(zhuǎn)換器件，在其內(nèi)壁涂有熒光粉，電子轟擊熒光粉可發(fā)光，光的強(qiáng)弱與電子束的數(shù)量和能量有關(guān)，光的顏色和余輝時(shí)間由熒光粉的種類決議。2、電子槍：⑴作用：發(fā)射電子并聚焦成細(xì)細(xì)的一束,轟擊熒光屏并使之發(fā)光。⑵組成及各部分的作用：①燈絲F：給陰極加熱，燈絲電壓通常為交流5-6V。②陰極K：在燈絲的加熱下發(fā)射電子，這些電子是雜亂無(wú)章的。③柵極G：構(gòu)成一注電子束，調(diào)理器它的電壓可改動(dòng)電子束流的強(qiáng)弱，及改動(dòng)亮度。④第一陽(yáng)極A1、第二陽(yáng)極A2:具有加速和聚焦電子束的作用。3、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：(1)作用：控制電子束的偏轉(zhuǎn)(2)組成：①X〔程度〕偏轉(zhuǎn)板：兩板垂直放置，控制電子束左右〔程度〕挪動(dòng)。②Y〔垂直〕偏轉(zhuǎn)板：兩板程度放置，控制電子束上下〔垂直〕挪動(dòng)。第三陽(yáng)極A3：進(jìn)一步對(duì)電子束進(jìn)展加速。第一義務(wù)電子示波器〔二〕示波原理：電子束從電子槍發(fā)射之后，遭到陽(yáng)極正電壓的吸引，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)向熒光屏加速前進(jìn)。假設(shè)偏轉(zhuǎn)板上不加電壓，那么電子束將徑直射向熒光屏，使熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)軸光點(diǎn)。假設(shè)只在Y板上加一個(gè)直流電壓，例如上板為正極，下板為負(fù)極，那么在Y板間構(gòu)成一個(gè)由上向下的垂直電場(chǎng)，當(dāng)電子束穿過該磁場(chǎng)時(shí)，遭到電場(chǎng)力的作用而向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度與電壓的大小成正比，在屏幕上構(gòu)成一個(gè)亮點(diǎn)，該點(diǎn)在縱軸上。假設(shè)只在Y板上加一個(gè)變化的電壓，那么在Y板間構(gòu)成一個(gè)大小和方向都變化的電場(chǎng)，當(dāng)電子束穿過該磁場(chǎng)時(shí)，遭到電場(chǎng)力的作用，在垂直方向上下運(yùn)動(dòng)，將看到一條垂直的亮線。同理，假設(shè)只在X板上加一個(gè)變化的電壓，那么在X板間構(gòu)成一個(gè)大小和方向都變化的電場(chǎng)，當(dāng)電子束穿過該磁場(chǎng)時(shí)，遭到電場(chǎng)力的作用而在程度方向上運(yùn)動(dòng)，將看到一條程度的亮線。第一義務(wù)電子示波器因此，可以看出波形的顯示原理是在X板上加由負(fù)倒正線性上升的鋸齒波時(shí),電子束由遭到程度電場(chǎng)力的作用，在屏幕上所構(gòu)成的光點(diǎn)將勻速的由左向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)假設(shè)在Y板上加被測(cè)信號(hào)時(shí)，那么電子束會(huì)遭到垂直電場(chǎng)力的作用，在屏幕上所構(gòu)成的光點(diǎn)將上下運(yùn)動(dòng)，由于二者的協(xié)作用，在熒光屏上將顯示被測(cè)信號(hào)的波形。假設(shè)要看到完好穩(wěn)定的波形那么必需是在X板上加鋸齒波掃描信號(hào)，在Y板上加被測(cè)信號(hào)，且鋸齒波掃描信號(hào)的頻率低于被測(cè)信號(hào)的頻率且堅(jiān)持整數(shù)倍的關(guān)系。其中鋸齒波掃描信號(hào)的頻率低于被測(cè)信號(hào)的頻率且堅(jiān)持整數(shù)倍的關(guān)系稱為同步。信號(hào)必需堅(jiān)持同步，否那么所顯示的波形將是不完好的和紊亂的。例如在X板上加鋸齒波，在Y板上加正弦波形，這兩個(gè)波形的頻率一樣時(shí)，那么在示波器上將顯示一個(gè)個(gè)完好的正弦波形。如圖10－2所示。假設(shè)鋸齒波的周期為正弦波的周期的n倍時(shí)，那么在屏幕上將顯示n個(gè)完好的正弦波形。第一義務(wù)電子示波器〔三〕通用示波器簡(jiǎn)介1、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(1)組成：衰減器和放大器(2)作用：衰減器是對(duì)Y軸輸入信號(hào)進(jìn)展適當(dāng)衰減。放大器是對(duì)Y軸輸入信號(hào)進(jìn)展適當(dāng)?shù)姆糯蟆?、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(1)組成：衰減器和放大器(2)作用：衰減器是對(duì)X軸輸入信號(hào)進(jìn)展適當(dāng)衰減。放大器是對(duì)X軸輸入信號(hào)進(jìn)展適當(dāng)?shù)姆糯?。第一義務(wù)電子示波器第一義務(wù)電子示波器3、掃描系統(tǒng)和整步系統(tǒng)〔1〕掃描系統(tǒng)的作用構(gòu)成鋸齒波信號(hào),控制電子束在程度方向上的挪動(dòng)?！?〕整步系統(tǒng)的作用是引入一個(gè)幅度可以控制的電壓，來控制掃描電壓與被測(cè)信號(hào)電壓堅(jiān)持同步，使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形。掃描信號(hào)分延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描，其中延續(xù)掃描可以產(chǎn)生延續(xù)變化的鋸齒波，用于察看延續(xù)變化的波形信號(hào)〔如正弦波信號(hào)〕，觸發(fā)掃描每次只產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波信號(hào)，用于察看脈沖信號(hào)。4、電源：提供多種電壓，主要是波管的燈絲電壓，它用低壓交流電5V或6V。直流低壓多種，主要由電源變壓器、整流器、濾波電路或三端穩(wěn)壓器提供，常見的有+12V，-12V，+24V，-24V，+120V，-120V等等。直流高壓電路轉(zhuǎn)為是波管的陰極、柵極和陽(yáng)極提供電壓，典型的有+400V，+800V和15KV等第一義務(wù)電子示波器三通用示波器的運(yùn)用SB-10型通用示波器如圖10－3所示〔一〕通用示波器各旋鈕的作用1、輝度：調(diào)理光點(diǎn)的亮度。2、聚焦：調(diào)理光點(diǎn)的大小。3、Y軸移位：調(diào)理光點(diǎn)的在垂直方向上的挪動(dòng)，使光點(diǎn)上下挪動(dòng)4、X軸移位：調(diào)理光點(diǎn)的在程度方向上的挪動(dòng)，使光點(diǎn)左右挪動(dòng)5、Y軸增幅：調(diào)理顯示波形在垂直方向上的幅度6、X軸增幅：調(diào)理顯示波形在程度方向上的幅度第一義務(wù)電子示波器7、Y軸衰減：調(diào)理輸入電壓的分壓值，配合Y軸增幅，使信號(hào)顯示波形的垂直幅度適中。8、X軸衰減：調(diào)理從“X軸輸入〞端來得掃描信號(hào)，使信號(hào)顯示波形的程度幅度適中。9、掃描范圍：改動(dòng)顯示波形的個(gè)數(shù)10、掃描微調(diào)：顯示波形的個(gè)數(shù)符合要求11、整步電源：示波器的取用電壓。12、整步伐節(jié)：調(diào)理同步電壓的大小，使顯示波形穩(wěn)定。13、Y軸輸入：被測(cè)信號(hào)由此軸輸入。14、X軸輸入：外接信號(hào)與X偏轉(zhuǎn)板上。第一義務(wù)電子示波器〔二〕示波器的運(yùn)用：1、運(yùn)用前的檢查：重點(diǎn)檢查各旋鈕能否損壞，轉(zhuǎn)動(dòng)能否靈敏等。2、運(yùn)用時(shí)先預(yù)熱；接通220V電源，指示燈應(yīng)發(fā)亮，闡明機(jī)器進(jìn)入預(yù)備任務(wù)形狀，對(duì)示波器預(yù)熱5分鐘。第一義務(wù)電子示波器1、運(yùn)用前的檢查：重點(diǎn)檢查各旋鈕能否損壞，轉(zhuǎn)動(dòng)能否靈敏等。2、運(yùn)用時(shí)先預(yù)熱；接通220V電源，指示燈應(yīng)發(fā)亮，闡明機(jī)器進(jìn)入預(yù)備任務(wù)形狀，對(duì)示波器預(yù)熱5分鐘。3、調(diào)理輝度紐：使亮度適中，光點(diǎn)不能太亮，也不宜長(zhǎng)期停留在一個(gè)點(diǎn)上。4、調(diào)理聚焦和輔助聚焦紐：使光點(diǎn)的大小適中，普通直徑為1mm。5、調(diào)理X、Y軸位移：使光點(diǎn)位于窗口的中央。6、接入信號(hào)并調(diào)理“Y軸衰減〞“Y軸增幅〞，察看波形的高度變化。7、采用“內(nèi)掃描〞，“X軸衰減〞置“掃描〞，“掃描范圍〞置適宜檔，顯示1-12個(gè)波形為好。8、為使波形穩(wěn)定，掃描信號(hào)必需由輸入實(shí)驗(yàn)信號(hào)整步。9、短時(shí)停頓運(yùn)用，可將掃描范圍置“10-100檔。10、示波器保管環(huán)境:應(yīng)置于通風(fēng)枯燥處，防止受潮，并應(yīng)定期〔一個(gè)月〕通電兩個(gè)小時(shí)。11、長(zhǎng)期不用，在重新運(yùn)用時(shí)，應(yīng)先加2/3的額定電壓兩個(gè)小時(shí)，在加至額定電壓。第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器一低頻信號(hào)發(fā)生器的組成及原理XD7型低頻發(fā)生器主要由振蕩器、功率放大器、輸出級(jí)和直流穩(wěn)壓電源四部分組成，根本框圖如圖10所示。振蕩器功率放大器輸出級(jí)功率輸出電壓輸出直流穩(wěn)壓電源圖10－4低頻信號(hào)發(fā)生器任務(wù)框圖振蕩器功率放大器輸出級(jí)功率輸出電壓輸出直流穩(wěn)壓電源圖10－4低頻信號(hào)發(fā)生器任務(wù)框圖第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器1、振蕩器振蕩器是低頻信號(hào)發(fā)生器的中心，它決議了儀器輸出信號(hào)的波形和頻率，XD7型低頻信號(hào)發(fā)生器采用RC文氏電橋振蕩器，高振蕩器由兩級(jí)阻容耦合放大器和一個(gè)RC選頻網(wǎng)絡(luò)的正反響電路組成。振蕩信號(hào)分兩路輸出：一路作為電壓輸出，其輸出的電壓的大小用“輸出電壓〞旋鈕調(diào)理；另一路送到功率放大器。該振蕩器的輸出頻率完全由RC來決議，其特點(diǎn)是頻率調(diào)理方便且穩(wěn)定，輸出波形好。2、功率放大器功率放大器的作用是使信號(hào)發(fā)生器有足夠的輸出功率。為保證輸出信號(hào)不失真，要求功率放大器的頻率特性好，非線性失真小，輸出阻抗低，以提高其帶負(fù)載才干。為此，功率放大器采用了射極跟隨器輸出。第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器3、輸出級(jí)輸出級(jí)主要包括衰減器和電壓表。衰減器的作用是將輸出的信號(hào)幅度調(diào)理到所需求的數(shù)值，電壓表的作用是指示出輸出電壓信號(hào)的大小。4、穩(wěn)壓電源40V直流穩(wěn)壓電源是供應(yīng)振蕩器和功率放大器的電源。第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器二XD7低頻信號(hào)發(fā)生器的性能目的1、頻率范圍20Hz～20KHz，分四個(gè)頻段，用轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換。2、頻率刻度的根本誤差：預(yù)熱30分鐘后，根本誤差≤±2％±1Hz3、最大信號(hào)輸出：電壓輸出：600Ω負(fù)載時(shí)，20Hz～20KHz，電壓≥5V。功率輸出：8Ω、600Ω、5KΩ，20Hz～20KHz功率≥5W。4、功率衰減器：共分0dB、20dB、40dB、60dB和80dB五擋。在20Hz～20KHz時(shí)，衰減誤差≤1dB。5、衰減輸出阻抗：0dB時(shí)為600Ω，20dB時(shí)為60Ω，40dB、60dB、80dB時(shí)均為10Ω。6、電源：220V±10％，50Hz±4％，約60VA。第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器三XD7型低頻信號(hào)發(fā)生器的面板布置XD7型低頻信號(hào)發(fā)生器的面板布置布置如圖10－5所示。1、波段旋鈕：選擇輸出信號(hào)的頻率范圍。2、頻率旋鈕：配合波段旋鈕，在已選定的頻率范圍內(nèi)延續(xù)調(diào)理輸出信號(hào)的頻率。3、阻抗衰減旋鈕：為得到最大輸出功率，應(yīng)是阻抗衰減旋鈕置于適當(dāng)擋。4、電壓調(diào)理旋鈕：配合阻抗衰減旋鈕，選擇輸出電壓的幅度。第二義務(wù)低頻信號(hào)發(fā)生器四XD7型低頻信號(hào)發(fā)生器的運(yùn)用1、儀器通電前，應(yīng)先檢查電源的進(jìn)線，在將電源線接入220V的交流電源上。2、開機(jī)前，應(yīng)先將“電壓調(diào)理〞旋鈕旋至最小，輸