常用仪器仪表.ppt

1、a,1,常用仪表与电子元器件简介,a,2,主要内容：,1、常用仪表工作原理简介 2、常用仪表的使用方法与维护 3、深入了解电子元器件,a,3,常用仪表：,1、万用表：指针表，数字表（手持表，台式表）； 2、示波器：模拟示波器、数字示波器； 3、信号源：函数信号发生器，任意波形发生器，高频信号发生器； 4、频率计； 5、频谱仪； 6、数字电桥； 7、逻辑分析仪； 8、功率计；,a,4,万用表-功能：,测量参数：直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电容、电感、频率、占空比、二极管、三极管、等等 问题一：万用表能不能测量某200赫兹信号的电压值？如果能，如何测量？ 答案：如果所使用万用表带

2、有真有效值测量功能，则可测量其有效值，再根据信号的波形特点换算出其峰值等其他参数，典型带有真有效值的万用表：UT61D、VC980+。价格200左右,a,5,万用表-功能：,问题二： 通常我们称呼某万用表为3位半、4位半、5位半、6位半甚至8位半，是什么意思？ 答案：以上均为通俗称法，3位半即3 位万用表，指该表可显示的最大数值为1999，以此类推，4位半即最大显示19999，市面上也还存在3 位、3 5/6位万用等。,a,6,DT-830B： 功能-量程-准确度 直流电压： 200mV-500V 【(0.5%+2dgt)】 交流电压： 200-500V 【(1.2%+10dgt)】 直流电流

3、： 200uA-5A 【(1.0%+2dgt)】 - 电 阻： 200-2M 【(0.8%+2dgt)】 二 极 管： 有 三 极 管： 有 电源供应： 6F22型9V电池 最大显示： 1999,万用表-功能：,a,7,万用表-功能：,问题三： 万用表价格有高有低，如何选择，性能有何区别？ 答案：一分钱一分货，亘古不变的道理，最便宜的DT830B，10元一块，档次较高的FLUKE 189 自动表，2400元一块。目前万用表在低端价位上（、=），达到捕捉异常脉冲的功能。,a,31,示波器-指标：,使用示波器在时域中观察和测量波形，其中垂直轴为幅度，而 水平轴为时间。对绝大多数波形来说，这是最好的

4、观察方法。但有时 您还想了解波形的频率含量。于是提出了傅立叶变化建立时域和频域的数学相关关系： V(f)= v(t)e-j2ft dt (连续) Xk = xie-j2ik/N （离散） 上式是一个DFT，需要大量的数学运算，速度很慢。从而出现FFT数学算法，两者差别如下： DFT N2 FFT Nlog2N,a,32,示波器-指标：,绝大多数测量都要求使用窗函数，如 Hanning 或 Rectangular窗函数。 它们都适合典型的频率分析测量。选择这两种窗函数要在频率分辨率和幅度准确度间进行权衡。 窗 优点 缺点 Hanning 频率分辨率较好 幅度准确度较差 Hamming 幅度准确度

5、较好 频率分辨率较差 Rectangle 频率分辨率最好 幅度准确度最差 Blackman 副值分辨率最好 频率分辨率最差,a,33,示波器-指标：,探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间做的物理及电路的连接，探头对于被测回路，必须有最小的影响，同时对想要测量地信号应保证足够的保真度。 在理想世界中，理想的探头将提供下列关键的属性：连接简单和便利绝对的信号保真度零信号源极负载完全的噪音抗扰性 实际上，一根 100 MHz 探头或示波器被设计为在高至 100 MHz 的频率范围内进行测量。在信号频率高于指定带宽时进行测量会导致不可预知的测量结果。为了合理精确地测量脉冲上升或下降时间，探头和示

6、波器的上升时间之和应该是 35 倍快于被测脉冲,a,34,示波器-指标：,大多数探头被设计为匹配特定的示波器的输入电路。然而，不同的示波器之间有细微的变化，甚至在同一示波器的不同的输入通道之间也有。为了处理这一问题，许多探头，特别是衰减探头( 10X 和 100X 探头)，有内建的补偿网络。 探头补偿，遵循下列过程： 1 . 把探头接入示波器。 2. 把探头尖接入示波器前面板上的探头补偿测试点。 3. 使用探头自带的调整工具或其他无感调节工具，来调节补偿网络，从而获得一个标准波形，这一波形应当具有平直的顶部，不能有过冲及圆弧,a,35,示波器-指标：,地环路自感等效电路,a,36,示波器-指标

7、：,地环路为RLC环路,其品质因数Q可以按下式计算: 其中Rs为信号源输出阻抗. 较小的Rs将导致在 处产生较强的谐振, 影响截止频率高于fr的信号测量结果； 示波器探头的地环路自感严重影响测量信号 上升时间,并可能导致谐振； 减小地环路面积是减小地环路自感最有效的方法；,a,37,示波器-指标：,示波器探头的地环路自感严重影响测量信号 上升时间，并可能导致谐振。减小地环路面积是减小地环路自感最有效的方法,a,38,示波器-内部电路分析：,本部分结合示波器DIY电路讲解,a,39,信号源,a,40,信号源,图2.12 几种典型的信号波形,a,41,信号源,本课对信号源的分析仅基于我们日常用到两

8、种信号发生器函数信号发生器和基于直接数字频率合成的任意波形发生器。 EE1641型函数信号发生器具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号和外部测频功能。 DG1022型任意波形发生器采用直接数字频率合成技术，除了具有上述信号发生器的全部功能外，另可根据用户程序产生任意波形。,a,42,信号源,a,43,EE1641型信号源,技术参数 输出频率 0.2Hz2MHz（0.33M）按十进制分类共分七档 输出信号阻抗 a) 函数输出：50 b) TTL/CMOS 同步输出：600 输出信号波形 a) 函数输出（对称或非对称输出）：正弦波、三角波、方波； b) TTL/CMOS同步输出：

9、脉冲波。 输出信号幅度 a) 函数输出：不衰减：(2Vpp 20Vpp)10%连续可调； 衰减20 dB (0.2Vpp2Vpp)10%连续可调； 衰减40 dB (20mVpp200mVpp)10%连续可调； 衰减60 dB (2mVpp20mVpp)10%连续可调；,a,44,EE1641型信号源,b) TTL脉冲输出：“0”电平：0.8V，“1”电平：1.8V（负载电阻600） C) CMOS脉冲输出：3V15V可调 输出信号类型 单频信号、扫频信号、调频信号（受外控） 扫描方式 a)内扫描方式：线性/对数扫描方式 b)外扫描方式：由VCF输入信号决定 输出信号频率稳定度 0.1/min

10、,a,45,EE1641型信号源,a,46,EE1641型信号源,1 如上图所示，整机电路由两片单片机进行管理，主要工作为： a) 控制函数发生器产生的频率； b) 控制输出信号的波形； c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示； d) 测量输出信号的幅度并显示。 2 函数信号由专用的集成电路产生，该电路集成度大，线路简单精度高并易于与微机接口，使得整机指标得到可靠保证。 3 扫描电路由多片运算放大器组成，以满足扫描宽度、扫描速率的需要。宽带直流功放电路的选用，保证输出信号的带负载能力以及输出信号的直流电平偏移，均可受面板电位器控制。 4 整机电源采用线性电路以保证输出波形的纯净性，具有

11、过压、过流、过热保护。,a,47,EE1641型信号源,频率显示,幅度显示,扫描速率调节旋钮,扫描宽度调节旋钮,外部输入插座,TTL信号/CMOS电平输出端,CMOS电平调节旋钮,函数信号输出端,幅度调节旋钮,直流电平调节旋钮,占空比调节旋钮,波形选择按钮,“扫描/计数”按钮,频率档位调节,频率细调旋钮,频段显示,电源开关,a,48,EE1641型信号源,电源插座,保险丝座,a,49,DG1022型任意波形发生器,性能指标 采用先进的DDS技术，双通道输出，100 MSa/s采样率，14 bits垂直分辨率 输出5 种标准波形，内置48 种任意波形 丰富的调制功能：AM、FM、PM、FSK，以

12、及输出线性/对数扫描和脉冲串波 丰富的输入输出：波形输出，同步信号输出，外接调制源，外接基准10 MHz时钟源，外触发输入 独特的通道耦合和通道复制功能 内置高精度、宽频带频率计，可测量范围：100 mHz 200 MHz(单通道) 文件管理（支持U盘和本地存储）,a,50,DG1022型任意波形发生器,双通道输出：可分别设置两个通道的波形和参数及输出开关。操作菜单“同相位”可使能双通道输出时相位同步。 任意波形输出：仪器内置48种任意波形（含直流），包括常用、数学、工程、窗函数及其他常见波形。 可编辑任意波：可编辑输出14bits，4kpts的任意波形。仪器内部提供10个非易失性存储空间以存

13、储用户自定义的任意波形。通过上位机软件Ultrawave可编辑和存储更多任意波形。 丰富的调制功能：支持AM，FM，PM，FSK，可直观的观察已调制的波形，特别适合教育培训方面的应用。 扫频输出：在指定的扫描时间内从开始频率到终止频率以线性或对数方式变化输出。扫描时间设置范围：1 ms 500 s。可使用正弦波、方波、锯齿波或任意波产生扫频输出。 脉冲串输出：提供多种波形函数的脉冲串输出，可持续特定数目的波形循环或应用外部门控信号。,a,51,DG1022型任意波形发生器,a,52,DG1022型任意波形发生器,a,53,双通道耦合：设定基准通道和耦合频率/相位差后，另一通道的频率/相位将随基

14、准通道的改变而改变，并且始终保持所设定的耦合频率/相位差。 双通道复制：可将其中一个通道的参数快速复制到另外一个通道，而不改变另一个通道的输出波形。 内置频率计：测量范围100 mHz 200 MHz。可测量参数：频率、周期、占空比、正脉宽和负脉宽。 频率计的设置分为自动和手动两种方式： 自动模式：信号发生器将自动设置耦合方式，灵敏度，触发电平以及高频抑制的开关。 手动模式：可设置直流/交流，灵敏度（低，中，高），触发电平，高频抑制的开/ 关,DG1022型任意波形发生器,a,54,DG1022型任意波形发生器,结合实际操作演示DG1022的全部功能,a,55,频谱分析仪与示波器相比具有灵敏度

15、高频率范围宽动态范围大等特点.可方便地获得时域测量中不易得到的独特信息.它可测量信号频率幅度频谱纯度信号失真寄生交调等各种参数.是微波领域的万用表.是雷达 航天 通信等领域的重要测试仪器.它可以很好的对遥控器对讲机无绳电话有线电视CATV手机等有线 无线系统进行故障检查及信号频率的分析比较仪器.,频谱仪,a,56,频谱仪与示波器的区别,信 号,时域分析,频域分析,信号周期 升降沿 峰值电压,信号频率 谐波分量 信号功率 寄生、交调 信号边带,a,57,频谱仪简化结构框图,a,58,频谱仪组成框图,a,59,为了能动态地观察被测信号的频谱，现代频谱仪大多采用扫频超外差式接收方案，利用扫频第一本振

16、的方法，被测信号经混频后得到固定的中频信号。,频谱仪的工作原理,a,60,频谱仪的工作原理-FFT单元,a,61,频谱仪的工作原理-检波法,a,62,频谱仪的刻度,810格刻度,CRT显示管 （阴极射线显示管）,a,63,SCANWIDTH MHz D I V ZERO SCAN,100,50,20,10,5,2,1,0.5,0.2,0.1,0,频谱仪的刻度-扫描宽度,a,64,中心 频率 Center Frequency,X 轴,a,65,频谱仪的刻度-扫描宽度,中心 频率 Center Frequency,X 轴,A、当中心频率： 500MHz 时,B、当扫频宽度： 100MHz 时,40

17、0,300,200,100,600,700,800,900,500,a,66,频谱仪的刻度-扫描宽度,A、当中心频率： 500MHz 时,B、当扫频宽度： 100MHz 时,以中心频率的刻度线为基础进行计算： 左五格的频率 = 中心频率线 - 减去格数 右五格的频率 = 中心频率线 + 减去格数,a,67,功率转换,信号的功率指在一定负载的情况下，负载所获得的功率。 例如：相同电压加在不同负载上，负载会得到不同的功率。 dBm与mw的互换。 P(dBm)=10logP(mW) 0dBm=1mW, +3dBm=2mW, -10dBm=0.1mW 使用dBm对功率计算带来的方便。,a,68,频谱仪的刻度-功率计算,频谱分析仪的幅度是以频谱线的最高顶点为典型值，由上至下进行读数，以屏幕刻度最高点（27dBm）为起点，以纵轴（Y轴）为读数值，频率以横轴（X轴）为读数。屏幕中每10 dBm为一大格落差，每一大格内分5小格，每小格为刻度值2 dBm（如图1）。,a,69,频谱仪的刻度-扫描宽度,中心 频率 Center Frequency,读数: 屏幕中每10 dBm 为一大格落