低頻信號發(fā)生器是電子測試技術中常用的信號電源，它能提供頻率在1Hz～1MHz的大小連續(xù)可調(diào)的正弦電壓及其他波形的電壓信號。雖然低頻信號發(fā)生器的型號種類繁多，但其內(nèi)部結構和功能大體相同，下面簡要介紹XD22型低頻信號發(fā)生器的功能及其使用方法，該信號發(fā)生器外形結構如圖8-1所示。儀器一XD22型低頻信號發(fā)生器

圖8-1

1.技術指標

(1)波形類型。XD22型低頻信號發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、脈沖波及標準TTL信號。

(2)頻率范圍。頻率范圍為1Hz～1MHz，共分六個頻段，由左下方的波段開關更換頻段，即：1～10Hz、10～100Hz、100Hz～1kHz、1～10kHz、10～100kHz、100kHz～1MHz。

(3)電壓輸出。在規(guī)定頻率范圍內(nèi)，正弦波輸出電壓有效值為1～6.3V連續(xù)可調(diào)，脈沖波電壓幅值為1～10V連續(xù)可調(diào)。

2.操作方法

1)波形選擇

正弦波和脈沖波信號均從面板右下方的輸出插孔輸出，波形選擇開關位于輸出插孔上方。當開關置“～”位時輸出正弦波，當開關置“”位時輸出脈沖波。

2)頻率調(diào)節(jié)

頻率數(shù)值由正上方數(shù)碼管顯示，讀數(shù)時要注意小數(shù)點位置及頻率單位(是Hz還是kHz)。左下角的“波段”開關可調(diào)節(jié)小數(shù)點位置及頻率單位，頻率的3個調(diào)節(jié)開關可調(diào)節(jié)3位數(shù)的有效值。

3)信號幅度調(diào)節(jié)

信號幅度可用面板右上方的“輸出衰減／dB”開關和“輸出細調(diào)”旋鈕來調(diào)節(jié)。信號幅度的有效值(正弦波和脈沖波電壓)由電壓表指示，但指示的是空載(負載開路)電壓。若輸出端接上負載，則輸出電壓值與面板上電壓表讀數(shù)值是不一致的。

4)脈沖寬度調(diào)節(jié)

脈沖寬度由“占空比％”旋鈕調(diào)節(jié)。

電壓表是電子測量技術中一種最基本的儀表。選用電壓表主要考慮以下技術特性。儀器二HZ2181型電子毫伏表

(1)頻率范圍。與所有電子儀器一樣，每種電壓表也各有一定的工作頻段。例如HZ2181型晶體管毫伏表測量電壓的頻率范圍是10Hz~1MHz。

(2)量程。電子式電壓表的電壓測量范圍一般可從幾毫伏到數(shù)百伏。高靈敏度的數(shù)字式電壓表的靈敏度可高達10－9V。電壓表的量程應根據(jù)被測電壓的大小選用，選擇原則是使電壓表指針偏轉(zhuǎn)在滿偏位置的1／3以上。

(3)輸入阻抗。為使電壓表對被測電路的工作狀態(tài)影響盡量小，要求電壓表的輸入阻抗較之被測阻抗盡可能高。雖然萬用表也可測量電壓，但它的靈敏度不高于0.1V，頻率響應在3kHz以下，電表內(nèi)阻僅為幾十千歐姆到數(shù)百千歐姆，不能滿足電子線路(或設備)測試的要求。在這種場合下必須使用電子式電壓表。圖8-2為HZ2181型晶體管毫伏表外形面板，下面簡介其性能指標及使用方法。

1.結構

HZ2181型晶體管毫伏表是一種放大-檢波式電子電壓表，具有較高的靈敏度和穩(wěn)定度，用于正弦電壓有效值的測量。

2.主要指標

HZ2181型晶體管毫伏表的電壓測量范圍為100

V~300V，量程開關有11個擋位，被測電壓頻率范圍為10Hz~1MHz，輸入阻抗為1M

和70pF(頻率為1kHz時)。

3.使用方法及注意事項

(1)為保證測量精度，使用時應使毫伏表表面垂直放置。

(2)注意調(diào)零。接通電源，待指針穩(wěn)定后，將量程置較大位置(如3V位)，將電壓表輸入端短接，調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕，使指針指準零位后即可進行測量。

圖8-2

(3)量程的選擇。量程選擇的原則是在不打表針的前提下，指針偏轉(zhuǎn)盡可能大。為此，可先將量程選大一點，輸入電壓后，若指針偏轉(zhuǎn)過小(甚至指零刻度)，可逆時針一擋一擋地調(diào)節(jié)“量程開關”，直至指針有較大偏轉(zhuǎn)時才讀數(shù)。注意讀數(shù)后立即將量程調(diào)回至較大擋位。

(4)測量時要正確選擇接“地”點，以免造成測量誤差。電壓表的“地”應盡可能與信號源的“地”接在一起。尤其是被測電壓小于100mV時更應注意這一點。

(5)注意正確讀數(shù)，不要讀錯刻度尺。毫伏表有3條刻度線：第一條滿偏值為10，供量程開關指1、10、100等1×10擋級使用，開關指向哪個擋，則滿偏值10代表這擋的量程數(shù)值，如當量程開關指在100mV擋位時，就表示指針指在滿偏值10的位置時，被測電壓為100mV；第二條最大刻度值為3，供量程3、30、300等3×1擋級使用，同樣，最大刻度代表該擋的值；第三條刻度線供音頻電平測量時使用。

1.示波器的基本結構

示波器的種類很多，但它們都包含下列基本組成部分，如圖8-3所示。

1)顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)包括示波管及其所需的各種直流供電電路，在面板上的控制旋鈕有：輝度、聚焦、水平移位、垂直移位等。儀器三示波器原理及使用圖8-3

2)垂直系統(tǒng)

垂直通道主要用來控制電子束按被測信號的幅值大小在垂直方向上的偏移。它包括Y軸衰減器、Y軸放大器和配用的高頻探頭。通常示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度比較低，因此在一般情況下，被測信號往往需要通過Y軸放大器放大后加到垂直偏轉(zhuǎn)板上，才能在屏幕上顯示出一定幅度的波形。Y軸放大器提高了示波管Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度。為了保證Y軸放大不失真，因此加到Y軸放大器的信號幅度不宜太大，但是實際的被測信號幅度往往在很大范圍內(nèi)變化，故Y軸放大器前必須加Y軸衰減器，以適應觀察不同幅度的被測信號。示波器面板上設有“Y軸衰減器”(通常稱“Y軸靈敏度選擇”開關)和“Y軸增益微調(diào)”旋鈕，分別用來調(diào)節(jié)Y軸衰減器的衰減量和Y軸放大器的增益。

對Y軸放大器的要求是：增益大，頻響好，輸入阻抗高。

為了避免雜散信號的干擾，被測信號一般都通過同軸電纜或帶有探頭的同軸電纜加到示波器Y軸輸入端。但必須注意，被測信號通過探頭幅值將衰減(或不衰減)，其衰減比為10∶1(或1∶1)。

3)水平系統(tǒng)

水平系統(tǒng)主要控制電子束按時間值在水平方向上偏移，主要由掃描發(fā)生器、水平放大器和觸發(fā)電路組成。

(1)掃描發(fā)生器。掃描發(fā)生器又叫鋸齒波發(fā)生器，用來產(chǎn)生頻率調(diào)節(jié)范圍寬的鋸齒波，作為X軸偏轉(zhuǎn)板的掃描電壓。鋸齒波的頻率(或周期)調(diào)節(jié)是由“掃描速率選擇”開關和“掃速微調(diào)”旋鈕控制的。使用時，調(diào)節(jié)“掃速選擇”開關和“掃速微調(diào)”旋鈕，使其掃描周期為被測信號周期的整數(shù)倍，以保證屏幕上顯示穩(wěn)定的波形。

(2)水平放大器。其作用與垂直放大器一樣，可將掃描發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波放大到X軸偏轉(zhuǎn)板所需的數(shù)值。

(3)觸發(fā)電路。用于產(chǎn)生觸發(fā)信號以實現(xiàn)觸發(fā)掃描的電路。為了擴展示波器應用范圍，一般示波器上都設有觸發(fā)源控制開關、觸發(fā)電平與極性控制旋鈕、觸發(fā)方式選擇開關等。

2.示波器的二蹤顯示

1)二蹤顯示原理

示波器的二蹤顯示是依靠電子開關的控制作用來實現(xiàn)的。電子開關由“顯示方式”開關控制，共有五種工作狀態(tài)，即Y1、Y2、Y1＋Y2、交替、斷續(xù)。當開關置于“交替”或“斷續(xù)”位置時，熒光屏上便可同時顯示兩個波形。當開關置于“交替”位置時，電子開關的轉(zhuǎn)換頻率受掃描系統(tǒng)控制，工作過程如圖8-4所示，即電子開關首先接通Y1通道，進行第一次掃描，顯示由Y1通道送入的被測信號的波形；然后電子開關接通Y2通道，進行第二次掃描，顯示由Y2通道送入的被測信號的波形；接著再接通Y1、通道Y2、……。這樣便輪流地對Y1和Y2兩通道送入的信號進行掃描、顯示。由于電子開關轉(zhuǎn)換速度較快，每次掃描的回掃線在熒光屏上又不顯示出來，因此借助于熒光屏的余輝作用和人眼的視覺暫留特性，使用者便能在熒光屏上同時觀察到兩個清晰的波形。這種工作方式適宜于觀察頻率較高的輸入信號場合。

圖8-4當開關置于“斷續(xù)”位置時，相當于將一次掃描分成許多個相等的時間間隔。在第一次掃描的第一個時間間隔內(nèi)顯示Y1信號波形的某一段，在第二個時間間隔內(nèi)顯示Y2信號波形的某一段，以后各個時間間隔輪流地顯示Y1、Y2兩信號波形的其余段，經(jīng)過若干次斷續(xù)轉(zhuǎn)換，使熒光屏上顯示出兩個由光點組成的完整波形，如圖8-5(a)所示。由于轉(zhuǎn)換的頻率很高，光點靠得很近，其間隙用肉眼幾乎分辨不出，再利用消隱的方法使兩通道間轉(zhuǎn)換過程的過渡線不顯示出來，見圖8-5(b)，因而同樣可達到同時清晰地顯示兩個波形的目的。這種工作方式適合于輸入信號頻率較低時使用。

圖8-5

2)觸發(fā)掃描

在普通示波器中，X軸的掃描總是連續(xù)進行的，稱為“連續(xù)掃描”。為了能更好地觀測各種脈沖波形，在脈沖示波器中，通常采用“觸發(fā)掃描”。采用這種掃描方式時，掃描發(fā)生器將工作在待觸發(fā)狀態(tài)。它僅在外加觸發(fā)信號的作用下，時基信號才開始掃描，否則便不掃描。這個外加觸發(fā)信號通過觸發(fā)選擇開關分別取自“內(nèi)觸發(fā)”(Y軸的輸入信號經(jīng)由內(nèi)觸發(fā)放大器輸出觸發(fā)信號)，也可取自“外觸發(fā)”輸入端的外接同步信號。其基本原理是利用這些觸發(fā)脈沖信號的上升沿或下降沿來觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓，然后經(jīng)X軸放大后送X軸偏轉(zhuǎn)板進行光點掃描。適當?shù)卣{(diào)節(jié)“掃描速率”開關和“電平”調(diào)節(jié)旋鈕，能方便地在熒光屏上顯示具有合適寬度的被測信號波形。

上面介紹了示波器的基本結構，下面將結合使用介紹HH4310型雙蹤示波器。

3.HH4310型雙蹤示波器

1)概述

HH4310(與日本COS5020相同)型示波器為便攜式雙通道示波器。本機垂直系統(tǒng)具有0～20MHz的頻帶寬度和5mV／div.~5V／div.的偏轉(zhuǎn)靈敏度，配以10∶1探極，靈敏度可達5V／div.。本機在全頻帶范圍內(nèi)可獲得穩(wěn)定激發(fā)，觸發(fā)方式設有常態(tài)、自動及單次掃描，內(nèi)觸發(fā)設置了交替觸發(fā)，可以穩(wěn)定地顯示兩個頻率不相關的信號。尤其是具有無需觸發(fā)調(diào)整的觸發(fā)電平鎖定功能，省略了復雜的觸發(fā)調(diào)整過程，無論是在顯示規(guī)則信號或是占空比大的信號，均能自動同步。本機水平系統(tǒng)具有0.5s／div.～0.2

s／div.的掃描速度。并設有擴展×10，可將最快掃描速度提高到20ns／div.。

2)面板控制件介紹

HH4310面板圖如圖8-6所示，各控制件功能如表8-1所示。

圖8-6表8-1HH4310各控制件功能續(xù)表

3)操作方法

(1)電源檢查。HH4310型示波器電源電壓為220V，如果不符合，則嚴格禁止使用。

(2)面板一般功能檢查。

①將有關控制件按表8-2置位。

表8-2各控制件的作用位置

②接通電源，電源指示燈亮，稍預熱后，屏幕上出現(xiàn)掃描光跡，分別調(diào)節(jié)亮度、聚焦、垂直、水平移位等控制件，使熒光屏中央顯示一條亮度適中、波形清晰的水平線。

③用10∶1探極或同軸連接線將校準信號輸入至CH1輸入插座。

④調(diào)節(jié)示波器有關控制件，使熒光屏上顯示穩(wěn)定且易觀察方波波形。

⑤將探極換至CH2輸入插座，垂直方式置于“CH2”，內(nèi)觸發(fā)源置于“CH2”，重復④操作。

(3)垂直系統(tǒng)的操作。

①垂直方式的選擇。當只需觀察一路信號時，將“垂直方式”開關置“CH1”或“CH2”，此時被選中的通道有效，被測信號可從通道端口輸入。當需要同時觀察兩路信號時，“垂直方式”開關置“交替”，該方式使兩個通道的信號被交替顯示，交替顯示的頻率受掃描周期控制。當掃描速度低于一定頻率時，交替方式顯示會出現(xiàn)閃爍，此時應將開關置于“斷續(xù)”位置。當需要觀察兩路信號代數(shù)和時，將“垂直方式”開關置于“代數(shù)和”位置，在選擇這種方式時，兩個通道的衰減設置必須一致，CH2移位處于常態(tài)時為CH1＋CH2，CH2移位拉出時為CH1－CH2。

②輸入耦合方式的選擇。

直流(DC)耦合：適用于觀察包含直流成分的被測信號，如信號的邏輯電平和靜態(tài)信號的直流電平，當被測信號的頻率很低時，也必須采用這種方式。

交流(AC)耦合：信號中的直流分量被隔斷，用于觀察信號的交流分量，如觀察較高直流電平上的小信號。

接地(GND)：通道輸入端接地(輸入信號斷開)，用于確定輸入為零時光跡所處位置。

③靈敏度選擇(V／div.)的設定。按被測信號幅值的大小選擇合適擋級。“靈敏度選擇”開關外旋鈕為粗調(diào)，中心旋鈕為細調(diào)(微調(diào))，微調(diào)旋鈕按順時針方向旋足至校正位置時，可根據(jù)粗調(diào)旋鈕的示值(V／div.)和波形在垂直軸方向上的格數(shù)讀出被測信號幅值。

(4)觸發(fā)源的選擇。

①觸發(fā)源的選擇。當觸發(fā)源開關置于“電源”觸發(fā)，機內(nèi)50Hz信號輸入到觸發(fā)電路。當觸發(fā)源開關置于“常態(tài)”觸發(fā)，有兩種選擇，一種是“外觸發(fā)”，由面板上外觸發(fā)輸入插座輸入觸發(fā)信號；另一種是“內(nèi)觸發(fā)”，由內(nèi)觸發(fā)源選擇開關控制。

②內(nèi)觸發(fā)源選擇。

“CH1”觸發(fā)：觸發(fā)源取自通道1。

“CH2”觸發(fā)：觸發(fā)源取自通道2。

“交替觸發(fā)”：觸發(fā)源受垂直方式開關控制，當垂直方式開關置于“CH1”時，觸發(fā)源自動切換到通道1；當垂直方式開關置于“CH2”時，觸發(fā)源自動切換到通道2；當垂直方式開關置于“交替”時，觸發(fā)源與通道1、通道2同步切換，在這種狀態(tài)使用時，兩個不相關的信號其頻率不應相差很大，同時垂直輸入耦合應置于“AC”，觸發(fā)方式應置于“自動”或“常態(tài)”；當垂直方式開關置于“斷續(xù)”和“代數(shù)和”時，內(nèi)觸發(fā)源選擇應置于“CH1”或“CH2”。

(5)水平系統(tǒng)的操作。

①掃描速度選擇(T／div.)的設定。按被測信號頻率高低選擇合適擋級，“掃描速率”開關外旋鈕為粗調(diào)，中心旋鈕為細調(diào)(微調(diào))，微調(diào)旋鈕按順時針方向旋足至校正位置時，可根據(jù)粗調(diào)旋鈕的顯示值(T／div.)和波形在水平軸方向上的格數(shù)讀出被測信號的時間參數(shù)。當需要觀察波形某一個細節(jié)時，可進行水平擴展×10，此時原波形在水平軸方向上被擴展10倍。

②觸發(fā)方式的選擇。

“常態(tài)”：無信號輸入時，掃描處于準備狀態(tài)，屏幕上無光跡顯示；有信號輸入時，觸發(fā)電平調(diào)節(jié)在合適位置上，電路被觸發(fā)掃描。當被測信號頻率低于50Hz時，則必須選擇這種方式。

“自動”：無信號輸入時，掃描處于自激方式，屏幕上有光跡顯示；一旦有信號輸入時，電平調(diào)節(jié)到合適位置上，電路自動轉(zhuǎn)換到觸發(fā)掃描狀態(tài)，顯示穩(wěn)定的波形，當被測信號頻率高于50Hz時，最常用這一種方式。

“單次”：用于單次啟動掃描，功能類似于復位開關。

③“極性”的選擇。用于選擇被測試信號的上升沿或下降沿去觸發(fā)掃描。

④“電平”的位置。用于調(diào)節(jié)被測信號在某一合適的電平上啟動掃描，當產(chǎn)生觸發(fā)掃描后，指示燈發(fā)亮。

4)測量信號電參數(shù)

(1)電壓的測量。示波器的電壓測量實際上是對所顯示波形的幅度進行測量，測量時應使被測波形穩(wěn)定地顯示在熒光屏中央。幅度一般為4～6格。

①交流電壓的測量。

(a)將信號輸入至CH1或CH2插座，將垂直方式置于被選用的通道。

(b)將Y軸“靈敏度微調(diào)”旋鈕置校準位置，調(diào)整示波器有關控制件，使熒光屏上顯示穩(wěn)定、易觀察的波形，則交流電壓幅值：

Uop-p＝垂直方向格數(shù)(div.)×垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／div.)

②直流電平的測量。

(a)設置面板控制件，使屏幕顯示掃描基線。

(b)設置被選用通道的輸入耦合方式為“GND”。

(c)調(diào)節(jié)垂直移位，將掃描基線調(diào)至合適位置，作為零電平基準線。

(d)將“靈敏度微調(diào)”旋鈕置校準位置，輸入耦合方式置“DC”，被測電平由相應Y輸入端輸入，這時掃描基線將偏移，讀出掃描基線在垂直方向偏移的格數(shù)(div.)，則被測電平：

U＝垂直方向偏移格數(shù)(div.)×垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／div.)

×偏轉(zhuǎn)方向(＋或－)

式中，基線向上偏移取正號，基線向下偏移取負號。

(2)時間測