NO4电子测量与仪器应用

电子测量与仪器应用,模块四测试信号源,学习单元一信号发生器概述,学习单元二通用信号发生器,学习单元三函数信号发生器,目录,学习单元四脉冲信号发生器,学习单元一信号发生器概述,引言,信号发生器所产生的信号在电路中常常用来代替前端电路的实际信号，为后端电路提供一个理想信号。由于信号源信号的特征参数均可人为设定，可以方便地模拟各种情况下不同特性的信号，对于产品研发和电路实验有重要意义。电路测试中可以通过测量、对比输入和输出信号，来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求。例如，用信号发生器产生一个频率为1kHz的正弦波信号,输入到一个被测的信号处理电路（功能为正弦波输入、方波输出），在被测电路输出端可以用示波器检验是否有符合设计要求的方波输出。高精度的信号发生器在计量和校准领域也可以作为标准信号源（参考源），待校准仪器以参考源为标准进行调校。,信号发生器的分类,一、,学习单元一信号发生器概述,信号发生器的分类,一、,学习单元一信号发生器概述,信号发生器的分类,一、,学习单元一信号发生器概述,学习单元一信号发生器概述,二、,信号发生器的技术指标,学习单元一信号发生器概述,二、,信号发生器的技术指标,学习单元一信号发生器概述,二、,信号发生器的技术指标,学习单元一信号发生器概述,二、,信号发生器的技术指标,学习单元一信号发生器概述,三、,信号发生器的组成,学习单元一信号发生器概述,三、,信号发生器的组成,通用信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100dB以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器和频率合成式信号发生器等。本单元主要介绍低频信号发生器和高频信号发生器的相关内容。,学习单元二通用信号发生器,引言,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,低频信号发生器组成框图如图43所示，主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和电压表等。,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,如图46所示为XDI型低频信号发生器的面板图，其工作原理框图如图47所示。,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,一、,低频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,高频信号发生器主要由主振器、缓冲级、调制器、内调制振荡器、输出级、监测器和电源等部分组成，其组成框图如图48所示。,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元二通用信号发生器,二、,高频信号发生器,学习单元三函数信号发生器,函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如，通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。,引言,学习单元三函数信号发生器,一、,函数信号发生器的结构组成,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,如图414所示，U1构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。运算放大器U2与电阻Rp2及电容构成积分电路，用于将U1电路输出的方波作为输入，产生输出三角波。,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,波形变换是利用差分放大器传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图415所示。从图中可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或截止区域。,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,正弦波产生电路如图416所示。,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,三角波方波正弦波函数发生器现在较为流行，还可借助于计算机技术直接产生各种函数波形。这种信号源不仅使用方便，而且能产生的函数波形更为丰富。其原理框图如图418所示。,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,正弦波方波三角波函数发生器的原理框图如图419所示。三种波形的输出选择由开关进行控制。,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,学习单元三函数信号发生器,二、,波形转换原理,图420主要用于将三角波变换成正弦波，此电路是典型的二极管网络变换电路。,学习单元三函数信号发生器,三、,函数信号发生器的性能指标,学习单元三函数信号发生器,四、,函数信号发生器的使用,函数信号发生器面板如图421所示。,学习单元三函数信号发生器,四、,函数信号发生器的使用,学习单元三函数信号发生器,四、,函数信号发生器的使用,学习单元四脉冲信号发生器,脉冲信号发生器是一种可以产生频率、脉冲宽度及幅度均可调的标准脉冲信号的电子仪器，它不仅应用于研究、测试脉冲和数字电路，测试逻辑元件的开关特性，并且广泛应用于雷达、激光、航天、数字通信、计算机、自动控制、集成电路和半导体器件的测量测试领域。例如，对视频放大器以及其他宽带电路的振幅特性、过渡特性的测试，逻辑元件开关速度测试、集成电路的研究以及对示波器的检定和测试等，都需要脉冲信号发生器提供测试信号。脉冲信号发生器已经成为时域测量的重要仪器。,引言,学习单元四脉冲信号发生器,一、,脉冲信号发生器的组成及原理,脉冲信号发生器的种类和型号繁多，性能各有不同，但是其基本结构却大致相同。现以XC-15型脉冲信号发生器为例，说明脉冲信号发生器的组成、原理及使用方法。XC-15型脉冲信号发生器是全晶体管化的仪器，主要由振荡器、隔离级、脉冲形成电路、极性转换电路、放大整形电路和输出级等组成，其基本组成方框图如图422所示。,学习单元四脉冲信号发生器,一、,脉冲信号发生器的组成及原理,学习单元四脉冲信号发生器,二、,XC-15型脉冲信号发生器的使用,XC-15型脉冲信号发生器的面板如图423所示。,学习单元四脉冲信号发生器,二、,XC-15型脉冲信号发生器的使用