电子安装工艺与设备教材第8章2常用电子测量仪器最后统

'信号发生器信号发生器又称信号源，它能产生不同频率、不同幅度的规则的或不规则的波形信号。在实际应用中，信号发生器能给测试、研究和调整电子电路及电子整机产品提供符合一定技术要求的电信号。信号发生器类型很多，按频率和波段可分为低频信号发生器、高频信号发生器和脉冲信号发生器等。在电子整机产品装调中高频信号发生器使用较多。下面以ZN1060型高频信号发生器为例说明其性能和使用方法。ZN1060型高频信号发生器是一个具有数字显示的产品，其输出频率和输出电压的有效范围宽，频率调节采用交流伺服电动机传动系统，调谐方便，仪器内部有频率计，可对输出频率进行显示，提高了输出频率的准确度。1．ZN1060型高频信号发生器的主要性能指标ZN1060型高频信号发生器的主要性能指标见表8.4。表8.4ZN1060型高频信号发生器的主要性能指标项目性能指标项目性能指标频率范围10kHz～40MHz10个波段，分为等幅、调幅调幅度0～80%连续可调载波频率误差四位数码显示±1个字（预热30min）衰减器×10dB:0～110dB分11挡×1dB:0～10dB分10挡输出电压有效范围0dB～120dB（1µV～1V）电调制信号400Hz，1000Hz2．ZN1060型高频信号发生器的面板结构ZN1060型高频信号发生器的面板结构如图8-5所示。3．ZN1060型高频信号发生器的功能ZN1060型高频信号发生器有载波、调幅两种信号输出状态。（1）载波工作状态。波段按键17用来改变信号发生器输出载波的波段，根据需要的信号频率，按下相应波段按键，指示灯即亮，表示仪器工作于该波段。频率电调按键19，标有“↑”符号表示按下此键频率往高调节，标有“↓”符号表示按下此键频率往低调节；频率手调旋钮18，用于微调输出信号频率，将信号频率精确地调到所需数值；停振按键21，起开关作用，用来中断测试过程中本仪器的输出信号。（2）调幅工作状态。工作选择按键15有“400Hz”、“1kHz”、“外”3个键，按下对应按键分别输出由400Hz、1kHz、外输入信号调制的调幅波；载波按键，按下此键后仪器输出高频载波信号；电平调节旋钮14，调节载波输出幅度；调幅度调节旋钮16，用来调节调幅波的调幅度大小，调幅度的数值由数字电压表显示。（3）衰减器部分。“×10dB”衰减器10从0～110dB分11挡；“×1dB”衰减器11从0～10dB分10挡，衰减的分贝数由“衰减器dB数显示”读出。（4）频率计开关。在测试过程中，如果被测设备受频率计干扰大时，可以按动频率计开关1使之弹出，停止频率计工作，保证测试顺利进行。 1—频率计开关；2—频率计显示；3—频率单位显示；4—调幅度调节校正；5—电压、调幅显示；6—工作状态显示；7—载频电压校准；8—衰减器dB显示；9—+10dB显示；10—×10dB显示；11—×1dB显示；12—输出插座；13—终端负载显示电阻（0dB=1mV）；14—电平调节旋钮；15—工作选择按键；16—调幅度调节旋钮；17—波段按键；18—频率手调旋钮；19—频率电调按键；20—电源开关；21—停振按键图8-5ZN1060型高频信号发生器的面板结构4．ZN1060型高频信号发生器的使用方法（1）按下“频率计开关”、“0.8～2MHz”波段开关和“载波开关”，将“调幅度调节”旋钮、“电平调节”旋钮逆时针旋至最小位置，衰减器置于最大衰减位置。（2）按下“电源开关”，预热30min即可正常使用。（3）根据所需要的输出频率，按下相应的波段后再按动“频率电调按键”“↑”或“↓”，并调节“频率手调旋钮”，使输出频率符合所需的数值。（4）调节“电平调节旋钮”使数字电压表显示为1V。（5）根据所需要的输出电压，将“×10dB”和“×1dB”衰减器置于所需dB。在使用过程中电压表应始终保持1V，以保证仪器输出电压值的准确性。（6）根据需要的调幅频率，按“400Hz”或“1kHz”按键，此时仪器处于调幅工作状态，调节“调幅度调节旋钮”可改变调幅系数的大小，并在电压表上直接显示M%。电压表所显示的调幅度，只有载波电平保持1V的情况下M%才是准确的。若要检查载波电平是否在1V上，可按下“载波开关”，则电压表再次显示电压，可调节“电平调节旋钮”使电压表显示出1V。8.4示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它能将非常抽象的看不见的随着时间变化的电压波形，变成具体的看得见的波形图，通过波形图可以看清信号的特征，并且可以从波形图上计算出被测电压的幅度周期、频率、脉冲宽度及相位等参数。本节介绍YB4320型双踪示波器的使用方法。1．YB4320双踪示波器主要技术指标（1）垂直偏转系统①频带宽度：DC：0～9nMHz－3dB、AC：10Hz～20MHz－3dB。②输入灵敏度：5mV／div～5V／div，按1-2-5步进，共分lO挡。“×1”精度为±5％，“×5”精度为±10％。③可微调的垂直灵敏度：大于所标明的灵敏度值的2．5倍。④上升时间：≤17．5ns。 　⑤输入阻抗：1MΩ（1±2％）∥25pF±3pF。　⑥最大输入电压：300V（DC＋AC峰值）。｀（2）水平扁转系统　①扫描时间因数：0.1us／div～0.2us／div（误差±5％），按1-2-5步进，共分20挡。　②触发方式：自动、正常、TV-V、TV-H。　③触发信号源：INT、CH2、电源、外。　④灵敏度：常态方式下频率为lOHz～20MHz时2div（内触发）、0．3V（外触发）。　自动方式下频率为20Hz～20MHz时2div（内触发）、0．3V（外触发）。　（3）电源　电压为交流220（1±10％）V，频率为50（1±5％）Hz，功耗为35W。2．YB4320双踪示波器面板图及控制键功能（1）YB4320双踪示波器面板YB4320面板示意图如图8-6所示，各控制键功能和使用方法如下：1—电源开关（POWER）：将电源开关按键弹出即为“关断”位置，按下电源开关，将电源接入。2—电源指示灯：电源接通时指示灯亮。3—亮度旋钮（INTENSITY）：顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。4—聚焦旋钮（FOCUS）：调节亮度控制钮使亮度适中，然后调节聚焦旋钮直至轨迹达到最清晰程度。5—光迹旋转旋钮（TRACEROTATION）：由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度线平行。6—刻度照明控制钮（SCALEILLUM）：该旋钮用于调节屏幕亮度。如果该旋钮顺时针方向旋转，亮度将增加。该功能用于黑暗环境或拍照时的操作。7—校准信号（CAL）：电压幅度为0．5V，频率为1kHz的方波信号。8—ALT扩展按钮（ALT-MAG）：按下此键，扫描因数×1，×5同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心，按下ALT-MAG键。扩展后的光迹可由光迹分离控制键13移位距×1光迹1．5div或更远的地方。同时使用垂直双踪方式和水平ALT-MAG可在屏幕上同时显示4条光迹。9—扩展控制键（MAG×5）：按下去时，扫描因数×5扩展。扫描时间是Time／div开关指示数值的l／5。10—触发极性按钮（SLOPE）：触发极性选择。用于选择信号的上升和下降沿触发。11—X－Y控制键：如X－Y工作方式时，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。12—扫描微调控制旋钮（VARIBLE）：此旋钮以顺时针方向旋转到底处为校准位置，该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢2．5倍以上。正常时该旋钮应位于校准位置，以便于对时间、周期和频率等参数的定量测量。13—光迹分离控制键：功能见“8”。 图8-6YB4320面板示意图14—水平位移（POSITION）：用于调节轨迹在水平方向移动。顺时针方向旋转该旋、钮向右移动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。｀15—扫描时间因数选择开关（TIME／div）：共20挡，在0．1us／div～0.2s／div范围选择扫描速率。′16—触发方式选择（TRIGMODE）：自动（AUTO）：采取自动扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以昆示扫描基线。常态（NORM）：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。当输入信号频率低于20Hz时，请用常态触发方式。TV－H：用于观察电视信号中行信号波形。TV－V：用于观察电视信号中场信号波形。17—触发电平旋钮（TRIGLEVEL）：用于调节被测信号在某—电平触发同步。l8—触发源选择开关（SOLRCE）：选择触发信号源。内触发（IN1）：CH1或CH2通道的输入信号是触发信号。通道2触发（CH2）：CH2通道的输入信号是触发信号。电源触发（LINE）：电源频率为触发信号。外触发（EXT）：触发输入为外部触发信号，用于特殊信号的触发。19—外触发输入插座（EXTINPUT）：用于外部触发信号的输入。20、32—CH1×5扩展、CH2×5扩展：按下×5扩展按钮，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度变为1mV／div。21—CH2极性开关（INVERT）：按此开关时CH2显示反向电压值。22、28—垂直输入耦合选择开关（AC-GND－DC）：选择垂直放大器的耦合方式。　　交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合。接地（GND）：放大器的输入端接地。直流（DC）：垂直放大器输入端与信号直接耦合。23、25—垂直移位（POSITION）：调节光迹在屏幕中的垂直位置。24—通道2输入端（CH2INPUT）：和通道1一样，但采取X－Y方式时输入端的信号仍为Y轴信号。25、31—垂直微调旋钮（VARIBLE）：垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度。此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋转到底的位置，以便于对电压的定性测量。将旋钮逆时针万向旋到底，垂直万向的灵敏度下降到2．5倍以上。26、30—衰减器开关（VOLTS／div）：用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是 10：l的探头．计算时将幅度×lO。27—接地柱（⊥）：接地端。29—通道l输入端（CH1INPUT）：该输入端用于垂直方向的输入。采取X－Y方式时输入端的信号成为X轴信号。33—交替触发（ALTTRIG）：在双踪交替显示时，触发信号交替来自于两个Y通道，此方式可用于同时观察两路不相关的信号。34—垂直工作方式选择（VERTICALMODE）：按下CH1时，屏幕上仅显示CH1通道的信号。按下CH2时，屏幕上仅显示CH2通道的信号。同时按下CHI和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CHI和CH2通道的信号。按下ADD时，显示CH1和CH2输入电压的代数和。（2）基本操作方法1．打开电源开关前先检查输入的电压，将电源线插入后面板上的交流插孔打开电源，按如下设定功能键：电源（POWER）：开关键弹出。亮度（INTENSITY）：顺时针旋转。聚焦（Focus）：中间。AC－GND－DC：AC。垂直移位（POSITION）：中间（×5）扩展键弹出。触发方式（TRIGMODE）：自动。触发电平（TRIGlEVEL）：中间。触发源（SOURCE）：内。Time／div：0.5ms／div。水平位置：×l，（×5MAG）、ALTMAG均弹出。垂直工作方式（MODE）：CHI。一般将下列微调旋钮设定到“校准”位置。VOLTS／DIVVAR：顺时针方向旋转到底，以便读取电压选择旋钮指示的VOLTS／div上的数值。TIME／DIVVAR：顺时针方向旋转到底，以便读取扫描选择旋钮指示的TIME／div上的数值。2．信号参数测量①直流电压的测量：设定AC-GND－DC开关至GND，将零电平定位在屏幕最佳位置。将VOLTS／div设定到合适位置，然后将AC-GND-DC开关拨到DC，直流信号将会使光迹产生上下偏移，直流电压可以通过光迹偏移的刻度乘以VOLTS／div开关挡位值得到。②交流电压的测量：将零电平定位在屏幕合适位置，通过信号幅度在屏幕上所占的格数（div）乘以VOLTS／div挡位值得到交流信号的幅值。如果交流信号叠加在直流信号上，将AC－GNDDC开关设置在AC，可隔开直流。如果探头为10：l，实际值是测量值的10倍。③频率和时间的测量：如果一个信号的周期在屏幕上占2个div，假设扫描时间为1ms／div，则信号的周期为1ms／div×2div＝2ms，频率为l／（2ms）＝500Hz。如运用×5扩展．那么TIME／div则为指示值的1／5。3．测量方法举例（1）幅度的测量方法 幅度的测量方法包括峰—峰值（VP-P）的测量、最大值的测量（VMAX）、有效值的测量（V），其中峰—峰值的测量结果是基础，后几种测量都是由该值推算出来的。①正弦波的测量。正弦波的测量是最基本的测量。按正常的操作步骤使用示波器显示稳定的、大小适合的波形后，就可以进行测量了。峰—峰值（VP-P）的含义是波形的最高电压与最低电压之差，因此应调整示波器使之容易读数，方法是调节X轴和Y轴的位移，使正弦波的下端置于某条水平刻度线上，波形的某个上端位于垂直中轴线上，就可以读数了，如图8-7所示。图8-7示波器上正弦波峰—峰值幅度的读数方法图8-7（b）中，可以很容易读出，波形的峰—峰值占了6.3格（DIV），如果Y轴增益旋钮被拨到2V/DIV，并且微调已拨到校准，则正弦波的峰—峰值VP-P=6.3（DIV）×2（V/DIV）=12.6（V）。测出了峰—峰值，就可以计算出最大值和有效值了。对于正弦波，这3个值有以下关系：由此计算出，。②矩形波的测量。矩形波幅度的测量与正弦波相似，通过合适的方法找到其最大值与最小值之间的差值，就是峰—峰值（VP-P），如图8-8所示。 图8-8矩形波幅度的测量示波器是通过扫描的方式进行显示，因此矩形波的上升沿和下降沿由于速度太快，往往显示不出来，但高电平与低电平仍能清晰看到。矩形波的峰—峰值占4.6格（DIV），若Y轴增益旋钮被拨到2V/DIV，则矩形波的峰—峰值VP-P=4.6（DIV）×2（V/DIV）=9.2（V），最大值VMAX=4.6V。（2）周期和频率的测量方法①正弦波的测量。周期T的测量是通过屏幕上X轴来进行的。当适当大小的波形出现在屏幕上后，应调整其位置，使其容易对周期T进行测量，最好的办法是利用其过零点，将正弦波的过零点放在X轴上，并使左边的一个位于某竖刻度线上，如图8-9所示。图8-9正弦波周期的测量图中所示正弦波周期占了6.5格（DIV），如果扫描旋钮已被拨到的刻度为5ms/DIV，可以推算出其周期T = 6.5（DIV）×5（ms/DIV）= 32.5（ms）。同时，根据周期与频率的关系：可推算出，正弦波的频率f≈30.77(Hz)。为了使周期的测量更为准确，可以用如图8-10所示的多个周期的波形来进行测量图8-10用多个波形进行周期测量②矩形波的测量。矩形波周期的测量与正弦波相似，但由于矩形波的上升沿或下降沿在屏幕上往往看不清，因此一般要将它的上平顶或下平顶移到中间的水平线上，再进行测量，如图8-11所示。图中一个周期占用了7.25格（DIV），如果扫描旋钮已被拨到的刻度为2ms/DIV，可以推算出其周期T = 7.25（DIV）×2（ms/DIV）= 14.5（ms），频率f ≈ 68.97Hz。 图8-11矩形波周期的测量（3）上升时间和下降时间的测量方法在数字电路中，脉冲信号的上升时间tr和下降时间tf十分重要。上升时间和下降时间的定义是：以低电平为0%，高电平为100%，上升时间是电平由10%上升到90%时所使用的时间，而下降时间则是电平由90%下降到10%时使用的时间。测量上升时间和下降时间时，应将信号波形展开使上升沿呈现出来并达到一个有利于测量的形状，再进行测量，如图8-12所示。图8-12脉冲上升时间的测量图中波形的上升时间占了1.78格（DIV），如果扫描旋钮已被拨到的刻度为20ms/DIV，可以推算出上升时间tr = 1.78（DIV）×20（ms/DIV）= 35.6（ms）。脉冲信号在上升沿的两头往往会有“冒头”，称为“过冲”，在测量时，不应将过冲的最高电压作为100%高电平。8.5频率特性测试仪频率特性测试仪又叫扫频仪，该仪器主要用于测定无线电设备（如宽带放大器，雷达接收机的中频放大器、高频放大器，电视机的公共通道、伴音通道、视频通道以及滤波器等有源和无源四端网络等）的频率特性。若配用驻波电桥，还可以测量器件的驻波特性。下面以BT3CA型频率特性测试仪为例来介绍此类仪器的性能和使用方法。1．BT3CA型频率特性测试仪的主要性能指标BT3CA型频率特性测试仪既可作为信号发生器使用，又可输出点频信号，具有功耗低、体积小、重量轻、输出电压高、寄生调幅小，扫频非线性系数小、频谱纯度好等特点。BT3CA型频率特性测试仪的主要性能指标见表7.5所示。 表7.5BT3CA型频率特性测试仪的主要性能指标项目性能指标项目性能指标中心频率1MHz～300MHz内连续可调输出扫频信号电压＞0.5V最小扫频频偏＞±0.5MHz频率标记信号1MHz、10MHz、50MHz外接1MHz和10MHz组合显示最大扫频频偏＞±15MHz扫频信号输出阻抗75Ω扫频频偏在±15MHz以内输出衰减器10dB×7、1dB×10步进全扫频率范围1MHz～300MHz输出平坦度不大于±0.7dB垂直输入敏度＞2.5V（峰-峰值）/cm2．BT3CA型频率特性测试仪的面板结构及部件功能BT3CA型频率特性测试仪的面板结构如图8-13所示，各部件功能表见表7.6所示。图8-13BT3CA型频率特性测试仪的面板结构3．BT3CA型频率特性测试仪的使用方法（1）检查显示系统。接通电源，预热5min～10min，调节“电源、辉度”和“聚焦”旋钮，使扫描线细而清晰，亮度适中。（2）检查仪器内部频标。将“频标调节”开关置于“1MHz·10MHz”处，此时扫描基线上呈现相应的频标信号。调节“频标幅度”旋钮，使频标幅度适中。（3）零频（起始频标）的确定。将“频标调节”开关置于“1MHz·10MHz”处，“频标幅度”旋钮位置适中，“全扫一窄扫一点频”开关置于“窄扫”、位置。调节“中心频率”，使中心频率在起始位置附近，在众多的频标中有一个顶端凹陷的频标；将“频标调节”开关置于“外接”，其他频标信号消失，此标记仍然存在，则此标记为“零频”频标。（4）频偏检查。将“频率偏移”旋钮调至最大与最小，荧光屏上呈现的频标数应满足技术要求（士0.5MHz～士15MHz）。（5）输出扫频信号频率范围的检查。将检波探测器插入仪器的“扫频电压输出” 端，并接好地线，每一波段都应在荧光屏上出现方框。将“频标幅度”旋钮置于适当位置，“频标调节”开关置于“1MHz·10MHz”处，调节“中心频率”旋钮，应满足技术要求（lMHz～300Mz连续可调）。（6）寄生调幅系数和扫频信号的非线性系数的检查。具体内容请查阅有关资料。（7）检查仪器输出电压。在输出插座上接750输出电缆，用超高频毫伏表（如DA22）测其电压值，扫频调节放在点频处，其有效值应大于0.5V。（8）“0dB”校正及测量。在进行增益测量前，先要进行“0dB”校正，即将扫频仪的输出电缆直接与检波电缆对接，“输入衰减”旋钮置于0dB挡，调节“Y轴增益”旋钮，使屏幕上显示的两条水平线占有一定的格数。这个格数为“0dB”校正线，然后接入被测电路，保持“Y轴增益”旋钮位置不变，改变“输出衰减”旋钮部位，使显示的幅频曲线高度处于0dB校正线高度，此时“输出衰减”旋钮所标0dB数即为被测电路的增益。测量线路接法如图8-14所示。图8-14增益测量线路接法表7.6BT3CA型频率特性测试仪面板部件功能序号名称作用序号名称作用1电源、辉度控制电源通断及曲线亮度9频标幅度调节频标幅度大小2聚焦调节光迹清晰度10外频输入接收外部频标输入信号3Y轴位移控制曲线上下移动11输出衰减控制输出扫频电压大小4Y轴衰减控制输入至通道的包络信号，有1、10、100三档衰减12扫频输出仪器扫频信号电路输出5Y轴输入接收被测网络经检波后的包络信号13中心频率调节扫频信号中心频率（0～300MHz）6Y轴增益连续控制曲线幅度14扫频宽度调节扫频信号的频偏量，最大频偏＞±15MHz，最小频偏＜±0.5MHz7＋-控制鉴频特性曲线极性的按键开关15全扫、窄扫、点频全扫：扫频范围1～300MHz窄扫：频偏为±0.5MHz～±15MHz点频：作为一般发生器使用8频标调节控制频标的频率值分1MHz、10MHz、50MHz，外1MHz、10MHz同时显示10MHz频标最大频率特性测试仪附有4种探头或电缆：输入探头（检波头）、输入电缆（75Ω ）、开路头、输出探头（匹配头）。输入探头：当被测网络输出信号未经过检波电路时，应采用检波输入探头与Y轴输入端连接；当被测网络输出信号己经过检波电路时，0dB校正好后用输入电缆与Y轴输入端连接。输出探头：当被测网络输入端己经具有75Ω特性阻抗时，应采用开路头将扫频电压输出端与被测网络连接；当被测网络输入端为高阻抗时，为减小误差，则应采用匹配头（探头内对地接有75Ω匹配电阻）将扫频电压输出端与其连接。习题71.万用表分为哪两类?常用于测量哪些参数?2.使用毫伏表时，连接测量线和拆去测量线应该按什么顺序进行？3.示波器主要用于测量哪些参数？试简述示波器测量正弦波信号的频率、周期、幅度的基本方法。4.ZN1060A型高频信号发生器能输出何种信号？何时调幅度指示值是正确的？5.频率特性测试仪有什么作用？主要能测量被测电路的哪些指标？扫频线是怎样调出来的？6.如何利用BT3CA型频率特性测试仪输出单一频率的正弦波信号？'