任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用教學(xué)目的

知識(shí)能力：熟悉晶體管特性圖示儀工作原理。

技能能力：掌握使用晶體管特性圖示儀測(cè)量常用晶體管元器件方法。社會(huì)能力：培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。1任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.1晶體管特性圖示儀的測(cè)試原理1.晶體管特性曲線的產(chǎn)生過程

晶體管特性曲線是指晶體管相關(guān)極電壓與電流或電流與電流之間的關(guān)系曲線，對(duì)于晶體晶體管，輸出特性曲線是指在IB固定的條件下，集電極電流IC隨集電極和發(fā)射極電壓UCE變化而變化的關(guān)系曲線。對(duì)應(yīng)于不同的IB都有一條與之對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線，從而形成一簇特性曲線。

2任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用圖2-1NPN型晶體管輸出特性曲線及逐點(diǎn)測(cè)量法示意圖

先固定基極電流IB，改變EC值，可測(cè)得一組UCE和IC值；再改變基極電流IB，重復(fù)上述過程，可測(cè)得多組數(shù)值。適當(dāng)選取坐標(biāo)，即可得到晶體管輸出特性曲線，如圖2-1b所示。2.1.1晶體管特性圖示儀的測(cè)試原理32.動(dòng)態(tài)法測(cè)量原理動(dòng)態(tài)法測(cè)量原理圖如圖2-2所示。圖2-2動(dòng)態(tài)法測(cè)量原理圖任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.1晶體管特性圖示儀的測(cè)試原理4任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用

階梯信號(hào)發(fā)生器提供測(cè)試所需的各種基極階梯電壓或電流IB，階梯高度可以調(diào)節(jié)，用于形成多條曲線簇。集電極掃描電壓發(fā)生器對(duì)于每一個(gè)IB，產(chǎn)生不同的集電極電壓UCE。因?yàn)镮RS=IE-IB=IC

，UY（t）=IC（t）RS，所以UY（t）能夠反映出IC（t）的變化情況。因此將UY（t）經(jīng)過Y放大器進(jìn)行放大，然后加到示波器垂直板上；將UCE

經(jīng)過X放大器進(jìn)行放大，然后加到示波器水平板上，即可得到晶體管的輸出特性曲線，如圖2-3c所示。2.1.1晶體管特性圖示儀的測(cè)試原理5任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用圖2-3晶體管特性圖示儀各點(diǎn)波形2.1.1晶體管特性圖示儀的測(cè)試原理62.1.2晶體管特性圖示儀的基本組成任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用晶體管特性圖示儀主要由階梯信號(hào)發(fā)生器、掃描電壓發(fā)生器、測(cè)試功能轉(zhuǎn)換電路、同步脈沖發(fā)生器、X和Y方式示波器、電源等部分組成，如圖2-5所示。圖2-5晶體管特性圖示儀基本組成7（1）掃描電壓發(fā)生器

掃描電壓發(fā)生器用于產(chǎn)生從小到大連續(xù)變化的直流電壓，為晶體管提供所需的集電極電壓，并輸出一定的電流。（2）階梯信號(hào)發(fā)生器

階梯信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生一個(gè)階梯信號(hào)，為基極提供不同的階梯電流或電壓。（3）同步脈沖發(fā)生器

同步脈沖發(fā)生器控制掃描電壓發(fā)生器產(chǎn)生的掃描信號(hào)和階梯信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的階梯信號(hào)保持同步關(guān)系，確保在同一個(gè)IB值下，UCE能從最小連續(xù)變到最大。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.2晶體管特性圖示儀的基本組成8（4）X和Y放大器X放大器和Y放大器把各自的采樣信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足水平和垂直偏轉(zhuǎn)板的幅度要求。（5）測(cè)試功能轉(zhuǎn)換電路

測(cè)試功能轉(zhuǎn)換電路是為適應(yīng)測(cè)試NPN、PNP管的各項(xiàng)特性而設(shè)立的。通過測(cè)試功能轉(zhuǎn)換電路可使晶體管基極階梯電壓或電流、掃描電壓的極性按測(cè)試要求而改變，并選擇合適的信號(hào)送至X和Y放大器，以顯示各種不同的曲線。（6）電源電路

電源電路包括高壓電壓源和低壓電源兩部分，用于向各單元電路和示波管供電。

任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.2晶體管特性圖示儀的基本組成9任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.3常用半導(dǎo)體特性曲線的測(cè)試1.二極管特性曲線的測(cè)試二極管特性曲線的測(cè)試原理框圖如圖2-6所示。圖2-6二極管特性曲線的測(cè)試原理框圖10任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用

測(cè)試二極管時(shí)只需觀察流過二極管的電流與二極管兩端電壓之間的關(guān)系，不必使用階梯信號(hào)源。測(cè)試時(shí)將二極管的正極和負(fù)極分別插入晶體管特性圖示儀的C、E兩個(gè)接線端。測(cè)正向特性時(shí)加正極性掃描電壓，測(cè)反向特性時(shí)加負(fù)極性掃描電壓。集電極掃描電壓接至X軸，RS上的取樣電壓接至Y軸，則可顯示出相應(yīng)的特性。為了能顯示出二極管的正、反向特性，把未掃描時(shí)的亮點(diǎn)調(diào)至顯示屏的中心位置，扳動(dòng)掃描電壓極性開關(guān)則可分別顯示出正、反向特性曲線。2.1.3常用半導(dǎo)體特性曲線的測(cè)試11任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.三極管特性曲線的測(cè)試（1）三極管輸出特性曲線的測(cè)試NPN型晶體管輸出特性曲線的測(cè)試原理框圖如圖2-1所示。測(cè)試時(shí)，首先要選擇集電極掃描電壓、基極階梯信號(hào)的極性及集電極峰值掃描電壓的范圍，然后將“Y軸作用”開關(guān)置于“集電極電流”合適檔位，“X軸作用”開關(guān)置于“集電極電壓”合適檔位；給基極接入階梯信號(hào)（連續(xù)或脈沖），將“階梯選擇”開關(guān)置于階梯電流合適位置，“功耗限制電阻”置于合適數(shù)值，最后插入被測(cè)晶體管，加大集電極掃描電壓，即可顯示出晶體管共射輸出特性曲線。2.1.3常用半導(dǎo)體特性曲線的測(cè)試12（2）三極管輸入特性曲線的測(cè)試

晶體管輸入特性曲線的測(cè)試原理如圖2-7所示。測(cè)試時(shí)，被測(cè)管的集電極仍接全波整流掃描電壓，基極接入連續(xù)階梯（或脈沖階梯）信號(hào)，二者極性由被測(cè)管管型確定；“Y軸作用”開關(guān)置于“基極電流或基極源電壓”，“X軸作用”開關(guān)置于“基極電壓”某合適檔位，階梯電流IB及掃描電壓UCE的調(diào)節(jié)方法與測(cè)試晶體管輸出特性曲線時(shí)的相同。PNP型晶體管特性曲線測(cè)試時(shí)，集電極電壓極性、基極階梯信號(hào)極性均為負(fù)極性，與測(cè)試NPN型晶體管時(shí)的極性相反。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.3常用半導(dǎo)體特性曲線的測(cè)試13圖2-7晶體管輸入特性曲線的測(cè)試原理框圖任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.3常用半導(dǎo)體特性曲線的測(cè)試142.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用1、測(cè)試儀面板描述YB4805測(cè)試儀前面板布局如圖2-8所示。圖2-8YB4805測(cè)試儀前面板布局15任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用為了便于說明，將前面板劃分為6個(gè)功能區(qū)：顯示器及鍵盤、集電極電源、X軸放大器、Y軸放大器、階梯信號(hào)放大器和測(cè)試頭。（1）顯示器及鍵盤單元顯示器及鍵盤單元如圖2-9所示。圖2-9顯示器及鍵盤單元2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀16任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用1）顯示器。測(cè)試儀顯示器采用320*240點(diǎn)陣的圖形液晶顯示器。只需+5V電源即可正常工作。其對(duì)比度通過“輝度”可變電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。在進(jìn)行曲線顯示時(shí)，X軸方向上共有320個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，其中第0～255個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)用于顯示被測(cè)件的曲線，這與本機(jī)采用的8位A/D的分辨率正好是一一對(duì)應(yīng)的。第256～319個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)用于顯示菜單。2）鍵盤單元包括4個(gè)方向鍵、確定和測(cè)試2個(gè)按鍵。2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀17下面詳細(xì)介紹各個(gè)按鍵功能。在測(cè)試模式下，按下此鍵，將測(cè)試曲線向左移動(dòng)；在雙管連續(xù)交替測(cè)試時(shí)，按一次此鍵，將右管測(cè)試曲線與左管測(cè)試曲線疊加在一起同屏顯示。在光標(biāo)模式下，按下此鍵，將光標(biāo)向左移動(dòng)。在單管連續(xù)測(cè)試模式下，按下此鍵，將測(cè)試曲線右移；在雙管連續(xù)交替測(cè)試時(shí)，按一次此鍵，右管測(cè)試曲線與左管測(cè)試曲線分開在同一屏的右半屏顯示。在光標(biāo)模式下，按下此鍵，將光標(biāo)向右移動(dòng)。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀18在測(cè)試模式下，按下此鍵，將測(cè)試曲線向下移動(dòng)；在光標(biāo)模式下，按下此鍵，光標(biāo)向下移動(dòng)。在測(cè)試模式下，按下此鍵，將測(cè)試曲線向上移動(dòng)；在光標(biāo)模式下，按下此鍵，將光標(biāo)向上移動(dòng)。在單次測(cè)試模式下，此鍵為變換顯示器的背景網(wǎng)格。在單管連續(xù)測(cè)試模式下，長(zhǎng)按此鍵（3s），則關(guān)閉平均β參數(shù)動(dòng)態(tài)讀出功能；在單管單次測(cè)試模式下，此鍵為變換顯示器的背景網(wǎng)格。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀19當(dāng)準(zhǔn)備工作就緒后，按下此鍵后儀器即可自動(dòng)完成被測(cè)元件參數(shù)測(cè)量。（2）集電極電源

集電極電源單元如圖2-10所示。

圖2-10集電極電源任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀20（1）“峰值電壓%”波段開關(guān)。峰值電壓范圍一共有10V、50V、100V、500V四檔。峰值電壓是指加到被測(cè)件集電極管腳上的電壓的最大值。加到被測(cè)件管腳上的實(shí)際電壓值是通過調(diào)節(jié)“峰值電壓%”波段開關(guān)的控制旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如按下“10V”檔按鍵，表示加到被測(cè)件集電極管腳上的最大峰值電壓為10V。此時(shí)調(diào)節(jié)“峰值電壓%”旋鈕，則在集電極上可以獲得0～10V之間連續(xù)可變的峰值電壓。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀21（2）“功耗限制電阻”波段開關(guān)。功耗限制電阻是指串聯(lián)在被測(cè)件的集電極電路上，用于限制被測(cè)件功耗的電阻。它也可作為被測(cè)件集電極的負(fù)載電阻。在測(cè)試時(shí)，通過調(diào)節(jié)“功耗限制電阻”波段開關(guān)的旋鈕來(lái)改變功耗限制電阻的大小。改變功耗限制電阻的大小，可改變被測(cè)件特性曲線簇的斜率。

（3）“電容平衡”和“輔助電容平衡”。由于集電極電源的輸出端對(duì)“地”存在著各種雜散電容，包括各種開關(guān)、功耗任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀22限制電阻、被測(cè)件的輸出電容等。這些雜散的電容，都將形成容性電流。在測(cè)試時(shí)就會(huì)在取樣電阻上產(chǎn)生電壓降，造成測(cè)試誤差。為了減小容性電流，在測(cè)試前通過調(diào)節(jié)“電容平衡”可變電阻，將容性電流減小到最小狀態(tài)。“輔助電容平衡”是針對(duì)集電極變壓器的次級(jí)繞組對(duì)“地”電容的不對(duì)稱造成的容性電流，而再次進(jìn)行電容平衡調(diào)節(jié)。（4）“異極性”按鍵開關(guān)。當(dāng)進(jìn)行異極性管配對(duì)交替測(cè)試時(shí)，應(yīng)按下此按鍵開關(guān)。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀235）“極性”按鍵開關(guān)。圖2-10中“極性”按鍵開關(guān)在“異極性”按鍵開關(guān)右邊，“極性”按鍵開關(guān)用于轉(zhuǎn)換正、負(fù)集電極電壓極性。例如測(cè)試NPN型管子時(shí)，此按鍵開關(guān)彈起；測(cè)試PNP型管子時(shí)，應(yīng)按下此按鍵開關(guān)。6）“3kV”按鍵開關(guān)。按下此按鍵開關(guān)時(shí)，面板上的二極管測(cè)試適配器插座上最大輸出3000V高壓。實(shí)際電壓值通過“峰值電壓%”旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)按下“3kV”按鍵開關(guān)時(shí)，請(qǐng)注意安全，切勿用手接觸面板上的二極管測(cè)試適配器的Q9鎖緊插座。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀24（3）X軸放大器X軸放大器如圖2-11所示。圖2-11YB4805X軸放大器和Y軸放大器任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀25YB4805的X軸放大器具有20檔，分為四種偏轉(zhuǎn)作用的開關(guān)。1）集電極電壓Uce：0.05～50V/度，共10檔，其作用是通過X軸的分壓電阻，測(cè)得相應(yīng)的集電極電壓。2）基極電壓Ube：0.05～1V/度，共5檔，其作用是通過X軸的分壓電阻，以達(dá)到不同靈敏度的偏轉(zhuǎn)目的。3）基極電流或基極源電壓：由階梯取樣電阻分壓，經(jīng)X軸放大器而取得基極電流偏轉(zhuǎn)值。4）X軸外接：輸入靈敏度為0.05V/度，是為了擴(kuò)展測(cè)試范圍而設(shè)置的。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀26任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用（4）Y軸放大器

YB4805的Y軸放大器具有23檔，分為四種偏轉(zhuǎn)作用的開關(guān)。如圖2-11所示。1）集電極電流Ic：10μA/度～0.5A/度，共15檔，其作用是通過相應(yīng)集電極電流取樣電阻，將電流轉(zhuǎn)換成電壓之后，經(jīng)Y軸放大器取樣得到相應(yīng)的電流值。2）二極管漏電流IR：0.1～5μA/度，共6檔，其作用是通過相應(yīng)二極管漏電流取樣電阻，將電流轉(zhuǎn)換成電壓之后，經(jīng)Y軸放大器取樣得出相應(yīng)得漏電流大小。

3）基極電流或基極源電壓：由階梯取樣電阻分壓，經(jīng)Y軸放大器而得到基極電流偏值。2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀27是配合Y軸的波段開關(guān)而設(shè)置的輔助作用開關(guān)，使放大器的增益擴(kuò)展10倍，以達(dá)到提高Y軸放大器的倍數(shù)的作用。4）Y軸外接：輸入靈敏度為0.1V/度，是為了擴(kuò)展測(cè)試范圍而設(shè)置的。注：外接高壓3kV測(cè)試二極管時(shí)，Y軸檔應(yīng)置于Ic，不應(yīng)置于IR。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀28任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用（5）階梯信號(hào)放大器階梯信號(hào)放大器如圖2-12所示。圖2-12階梯信號(hào)放大器2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀29任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用1）階梯選擇開關(guān)。YB4805的階梯選擇開關(guān)是一個(gè)具有23檔，具有兩種作用的波段開關(guān)。階梯電流：0.1μA～50mA/級(jí)，共18檔，其作用是通過改變開關(guān)的不同檔級(jí)的電阻值，使基極電流按0.1μA/級(jí)～50mA/級(jí)通過被測(cè)件。階梯電壓：0.05～1V/級(jí)，共5檔，其作用是通過電阻的不同反饋分壓相應(yīng)輸出0.05～1V/級(jí)的電壓。2）“異極性”按鍵開關(guān)。當(dāng)進(jìn)行異極性管配對(duì)交替測(cè)試時(shí)，應(yīng)按下此按鍵開關(guān)。它與集電極電源單元的“異極性”按鍵開關(guān)配合使用，用于異極性管子配對(duì)交替測(cè)試（單次交替或重復(fù)交替）。2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀30任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用（3）“極性”按鍵開關(guān)?！皹O性”按鍵開關(guān)用于轉(zhuǎn)換正、負(fù)階梯信號(hào)的極性。例如，測(cè)試NPN型管子時(shí)，此鍵與集電極電壓源單元的“極性”按鍵開關(guān)同時(shí)彈起；測(cè)試PNP型管子時(shí)，此按鍵開關(guān)與集電極電壓源單元的“極性”按鍵開關(guān)同時(shí)按下。（4）“重復(fù)/單次“按鍵開關(guān)。此按鍵開關(guān)按下，則表示按一次“測(cè)試”鍵，只進(jìn)行一次測(cè)試。此按鍵開關(guān)彈起，按一次“測(cè)試”鍵則進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀315）Q9鎖緊插座。兩個(gè)Q9鎖緊插座為二極管測(cè)試適配器。在進(jìn)行二極管測(cè)試時(shí)，應(yīng)將二極管測(cè)試適配器正確插入，并鎖緊。集電極電壓源單元的“3KV”按鍵開關(guān)按下時(shí)，此插座上才有3000V高壓輸出，所以在進(jìn)行二極管測(cè)試時(shí)，一定要注意此插座上的高壓！集電極電壓源單元的“3KV”按鍵開關(guān)彈起時(shí)，此插座上沒有高壓輸出。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀32（6）測(cè)試頭

YB4805的測(cè)試頭布局如圖2-13所示。

圖2-13YB4805的測(cè)試頭布局任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀33YB4805的測(cè)試頭上共有四個(gè)按鍵開關(guān)：“左”、“右”、“同極性”、“異極性”。

1）“左”、“右”按鍵開關(guān)：“左”、“右”按鍵開關(guān)用于在進(jìn)行單次測(cè)試時(shí)，選擇被測(cè)件是插在左插座還是插在右插座，當(dāng)被測(cè)件插在左插座時(shí)，按下“左”按鍵開關(guān)；當(dāng)被測(cè)件插在右插座時(shí)，按下“右”按鍵開關(guān)。2）“同極性”、“異極性”按鍵開關(guān)：這兩個(gè)按鍵開關(guān)用于在進(jìn)行對(duì)管交替測(cè)試時(shí)，選擇被測(cè)件的極性。當(dāng)被測(cè)件的極性是相同的時(shí)候，按下“同極性”按鍵開關(guān)。

任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀34例如：兩個(gè)NPN型管子進(jìn)行配對(duì)測(cè)試，應(yīng)按下測(cè)試頭上“同極性”按鍵開關(guān)，同時(shí)彈起“集電極電壓源”單元“異極性”、“極性（+/-）”兩個(gè)按鍵開關(guān)和“階梯信號(hào)”單元的“異極性”、“極性（+/-）”兩個(gè)按鍵開關(guān)。

兩個(gè)PNP型管子進(jìn)行配對(duì)測(cè)試時(shí)，應(yīng)按下測(cè)試頭上“同極性”按鍵開關(guān)，同時(shí)按下“集電極電壓源”單元的“極性（+/-）”按鍵開關(guān)和“階梯信號(hào)”單元的“極性（+/-）”按鍵開關(guān)，任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀35彈起“集電極電壓源”單元“異極性”按鍵開關(guān)和“階梯信號(hào)”單元的“異極性”按鍵開關(guān)。

當(dāng)兩個(gè)被測(cè)件的極性相反時(shí)，應(yīng)按下“異極性”按鍵開關(guān)，同時(shí)還應(yīng)按下“集電極電壓源”單元的“異極性”按鍵開關(guān)和“階梯信號(hào)”單元的“異極性”按鍵開關(guān)，并且PNP型被測(cè)件插在左插座，NPN型被測(cè)件插在右插座。

注：用戶在插入被測(cè)件之前，應(yīng)將“功耗限制電阻”波段開關(guān)的阻值旋到最大值，然后插入被測(cè)件，進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試頭插座上的E、B、C分別對(duì)應(yīng)被測(cè)件的發(fā)射極、基極和集電極，被測(cè)件管腳切勿插錯(cuò)。任務(wù)2.1晶體管特性圖示儀的使用2.1.4YB4805型數(shù)字存儲(chǔ)半導(dǎo)體管特性圖示儀36任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用教學(xué)目的

知識(shí)能力：了解數(shù)字示波器性能指標(biāo)和信號(hào)發(fā)生器工作原理。

技能能力：掌握使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生常用信號(hào)方法；掌握使用數(shù)字示波器完成常用信號(hào)參數(shù)測(cè)量。

社會(huì)能力：培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。372.3.1LDS20000系列示波器概述

LDS20000系列示波器是一種新型手提式高性能的數(shù)字存儲(chǔ)示波器。儀器具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光標(biāo)和參數(shù)自動(dòng)測(cè)量、波形運(yùn)算、FFT分析等功能，備有RS232、2個(gè)USB、RJ45網(wǎng)口，儀器操作簡(jiǎn)便、直觀、體積小、重量輕、功耗低、可靠性高。具體性能指標(biāo)見續(xù)頁(yè)：任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用38通道CH1、CH2、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、8比特分辨率垂直偏轉(zhuǎn)參數(shù)2mV/div-50V/div，進(jìn)制分14檔模擬帶寬-3dB200MHz（LDS22005、LDS22010）100MHz（LDS21005、LDS21010）60MHz（LDS20605、LDS20610）40MHz（LDS20405、LDS20410）25MHz（LDS20205、LDS20210）單次帶寬DC～200MHz（LDS22010）

DC～100MHz（LDS21005、LDS21010、LDS22005）DC～60MHz（LDS20605、LDS20610）DC～40MHz（LDS20405、LDS20410）DC～25MHz（LDS20205、LDS20210）擴(kuò)展帶寬（2mV/div）DC～40MHz（200MHz產(chǎn)品）

-3dBDC～20MHz（100MHz，，產(chǎn)品）

-3dBDC～5MHz（產(chǎn)品）

-3dB模擬頻帶寬度限制，典型的40MHz（200MHz產(chǎn)品）

-3dB20MHz（100MHz，，產(chǎn)品）

-3dB5MHz（產(chǎn)品）

-3dB上升時(shí)間≤1.8ns（200MHz）、≤3.5ns（100MHz）、≤5.8ns（60MHz）≤8.7ns（40MHz）、≤14ns（25MHz）低頻限制（交流耦合）≤10Hz（在BNC上）表2-3垂直系統(tǒng)任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.1LDS20000系列示波器概述39探頭衰減系數(shù)設(shè)定1×、10×、100×動(dòng)態(tài)范圍≥12div（屏幕中心基線±6div）輸入阻抗電阻（1±2%）MΩ電容（20±5）pF最大安全輸入電壓400V（DC+ACpeak）

頻率≤400Hz（在1MΩ輸入阻抗上）偏轉(zhuǎn)參數(shù)允許誤差≤±（3%+1個(gè)像素）（5mV/div以上）≤±（4%+1個(gè)像素）（2mV/div）共模抑制比≥20dB在50MHz開路噪聲≤0.4div在5mV/div檔漂移短期漂移：≤0.5div長(zhǎng)期漂移：≤1div工作方式CH1、CH2、CH1±CH2、CH1×CH2、CH1/CH2、FFT2.3.1LDS20000系列示波器概述任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用40探頭1×位置

10×位置帶寬DC～6MHzDC～滿帶寬衰減比率1:110:1補(bǔ)償范圍10pF-35pF示波器1MΩ輸入阻抗輸入電阻（1±2%）MΩ

（10+2%）MΩ

輸入電容約100PF約15PF

表2-4探頭采樣率實(shí)時(shí)最高采樣速率05系列為500MSa/s，10系列為1GSa/s等效最高采樣速率50GSa/s波形內(nèi)插Sin（x）/x記錄長(zhǎng)度≥4kB/CH可擴(kuò)展至256MB或512MB水平工作方式主掃描、主掃描＋延遲擴(kuò)展掃描、X-Y掃描時(shí)基步進(jìn)50s/div～1ns/div（200MHz產(chǎn)品）；50s/div～5ns/div（100MHz產(chǎn)品）50s/div～10ns/div（60MHz、40MHz產(chǎn)品）；50s/div～20ns/div（25MHz產(chǎn)品）采樣率和延遲時(shí)間精度±100ppmX-Y特性X（CH1）頻率寬帶：DC～垂直滿帶寬

－3dB相位差：≤3°

在5MHz時(shí)任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.1LDS20000系列示波器概述41表2-6觸發(fā)觸發(fā)源CH1、CH2、EXT、市電外觸發(fā)輸入阻抗電阻（1＋2%）MΩ

電容約（20±5）pF最高安全輸入電壓400V（DC+Acpeak）≤1kHz觸發(fā)靈敏度內(nèi)：≥1div（頻率上限到40MHz）≥2div（頻率大于40MHz以上）≥2div、TV-V、TV-H視頻觸發(fā)外：≥100mVp-p頻率上限到40MHz≥200mVp-p頻率大于40MHz以上200mVp-p、TV-V、TV-H視頻觸發(fā)自動(dòng)觸發(fā)范圍100Hz～100MHz方波信號(hào)觸發(fā)電平范圍內(nèi)觸發(fā)：±4div外觸發(fā)：±1.6V低頻抑制約100kHz以下頻率被抑制高頻抑制約100kHz以上頻率被抑制觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)：上升沿、下降沿脈沖觸發(fā)：大于、等于、小于設(shè)定脈寬視頻觸發(fā)：TV-V、TV-H斜率觸發(fā)：大于、等于、小于時(shí)間設(shè)置任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.1LDS20000系列示波器概述42光標(biāo)測(cè)量測(cè)量光標(biāo)間的電壓差△Ｖ測(cè)量光標(biāo)間的時(shí)間差△T測(cè)量光標(biāo)間的頻率1/△T自動(dòng)測(cè)量電壓參數(shù)：最大值、最小值、峰峰值、頂端值、底端值、幅度值、均方根值、平均值、過沖、預(yù)沖、阻尼時(shí)間參數(shù)：周期、頻率、上升時(shí)間、下降時(shí)間、正脈寬、負(fù)脈寬、正占空比、負(fù)占空比、延遲1－2、延遲1－2表2-7測(cè)量顯示屏規(guī)格5.7寸真彩顯示像素：320（水平）×234（垂直）點(diǎn)亮度：典型值≥80cd/m2波形顯示區(qū)像素垂直：200點(diǎn)（滿度）、25點(diǎn)/div水平：300點(diǎn)（滿度）、25點(diǎn)/div顯示類型點(diǎn)、矢量顯示方式常規(guī)平滑平均：平均次數(shù)2n（n=1～8可選）峰值：掃描時(shí)基在20ms/div～2μs/div檔級(jí)，具有包絡(luò)顯示和毛刺捕獲能力余輝：時(shí)間調(diào)節(jié)范圍：關(guān)、100ms、500ms、1s、2s、5s、10s、無(wú)限，

表2-8顯示任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.1LDS20000系列示波器概述43表2-9校準(zhǔn)信號(hào)幅度0.5Vp-p≤±1%頻率可選1kHz、10kHz、100kHz方波表2-10

電源電源電壓AC100V～240V±10%頻率45Hz～440Hz功率約25W表2-11

輸出接口輸出接口USB口、RS232串口、RJ45網(wǎng)口（選配）表2-12

存儲(chǔ)波形存儲(chǔ)10組設(shè)置存儲(chǔ)10組2.3.1LDS20000系列示波器概述任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用442.3.2LDS20000型雙蹤示波器面板簡(jiǎn)介L(zhǎng)DS20000向用戶提供簡(jiǎn)單而功能明晰的前面板，以進(jìn)行基本的操作。面板上包括旋鈕和功能鍵。旋鈕的功能和其他示波器類似。顯示屏右側(cè)的一列5個(gè)灰色按鍵為菜單操作鍵（自上而下為SUB1鍵至SUB5鍵）。通過它們，您可以設(shè)置當(dāng)前對(duì)應(yīng)菜單的不同選項(xiàng)。其他按鍵為功能按鍵，通過它們，您可以進(jìn)入不同的功能菜單或直接獲得特定的功能應(yīng)用，LDS20000面板功能劃分如圖2-32所示，操作說明見表2-13。任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用45圖2-32LDS20000面板圖任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.2LDS20000型雙蹤示波器面板簡(jiǎn)介46序號(hào)控制件名稱控制件作用1電源開關(guān)（POWER）按入狀態(tài)接通電源，彈出狀態(tài)切斷電源2菜單鍵SUB1～SUB5共5個(gè)灰色按鍵，對(duì)應(yīng)顯示屏右側(cè)5個(gè)菜單顯示區(qū)域，按動(dòng)菜單鍵可以設(shè)置當(dāng)前顯示區(qū)域菜單的不同選項(xiàng)3校準(zhǔn)信號(hào)可選擇輸出0.5Vp-p1kHz、10kHz、100kHz方波，用于校正探頭方波和檢測(cè)垂直通道的偏轉(zhuǎn)系數(shù)4GND整機(jī)接地端子5CH1功能鍵該鍵用來(lái)打開或關(guān)閉CH1通道及菜單。6CH1通道垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)開關(guān)（VOLTS/DIV）調(diào)節(jié)衰減檔位系數(shù)，按下該鍵設(shè)置CH1通道的垂直檔位調(diào)節(jié)為粗調(diào)或微調(diào)7CH1通道信號(hào)輸入插座（INPUT）CH1通道的信號(hào)接入端口，X-Y工作方式時(shí)，作用為X軸信號(hào)輸入端8運(yùn)算（MATH）功能鍵按下該鍵打開或關(guān)閉運(yùn)算功能及菜單。9CH2功能鍵該鍵用來(lái)打開或關(guān)閉CH2通道及菜單。10CH2通道垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)開關(guān)（VOLTS/DIV）調(diào)節(jié)衰減檔位系數(shù)，按下該鍵設(shè)置CH2通道的垂直檔位調(diào)節(jié)為粗調(diào)或微調(diào)11CH2通道信號(hào)輸入插座（INPUT）CH2通道的信號(hào)接入端口，X-Y工作方式時(shí)，作用為Y軸信號(hào)輸入端12掃描時(shí)基開關(guān)（SEC/DIV）根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)膾呙钑r(shí)間檔級(jí)13外觸發(fā)輸入端（INPUT）外接同步信號(hào)的輸入插座14CH1垂直位移旋鈕（位移）調(diào)節(jié)CH1波形垂直位移，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，輝線上升，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輝線下降。按下該鍵使CH1通道波形的垂直顯示位置迅速回到屏幕中心點(diǎn)任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.2LDS20000型雙蹤示波器面板簡(jiǎn)介4715CH2垂直位移旋鈕（位移）調(diào)節(jié)CH2波形垂直位移，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，輝線上升，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輝線下降。按下該鍵使CH2通道波形的垂直顯示位置迅速回到屏幕中心點(diǎn)16水平位移旋鈕改變顯示波形水平方向的位置，按下該鍵將使觸發(fā)位移或延遲掃描位移恢復(fù)到水平零點(diǎn)處。17掃描功能鍵（SWEEP）按下該鍵打開掃描菜單。18觸發(fā)電平調(diào)整旋鈕（LEVEL）根據(jù)觸發(fā)電平?jīng)Q定掃描開始的位置19公用旋鈕按下該鍵可設(shè)置選項(xiàng)或關(guān)閉彈出菜單20光標(biāo)測(cè)量功能鍵光標(biāo)模式允許用戶通過移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，可選擇手動(dòng)、追蹤和自動(dòng)測(cè)量。21自動(dòng)測(cè)量功能鍵（MEASURE）測(cè)量功能可以對(duì)CH1和CH2通道波形進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。22顯示功能鍵可以設(shè)置示波器的顯示信息。23采樣功能鍵設(shè)置采樣方式為實(shí)時(shí)或等效采樣。24應(yīng)用功能鍵應(yīng)用菜單可以選擇示波器的語(yǔ)言種類，設(shè)置通過測(cè)試和波形記錄功能，系統(tǒng)維護(hù)，自校正功能以及設(shè)置時(shí)間、日期等。25存儲(chǔ)功能鍵可以將當(dāng)前的設(shè)置文件保存到儀器的內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)或USB存儲(chǔ)設(shè)備上。26運(yùn)行/停止功能鍵按下該鍵使波形采樣在運(yùn)行和停止之間切換27自動(dòng)功能鍵自動(dòng)設(shè)定儀器各項(xiàng)控制值，以產(chǎn)生適宜觀察的波形顯示28觸發(fā)功能鍵可以設(shè)置觸發(fā)方式、觸發(fā)源、觸發(fā)條件、觸發(fā)釋抑時(shí)間等參數(shù)29單次功能鍵按下該鍵在符合觸發(fā)條件下進(jìn)行一次觸發(fā)，然后停止運(yùn)行30LCD顯示屏顯示各種信息任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用2.3.2LDS20000型雙蹤示波器面板簡(jiǎn)介482.3.3信號(hào)發(fā)生器

信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源，它能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的正弦波、方波、三角波、鋸齒波和正負(fù)脈沖等波形以及AM／FM等調(diào)制信號(hào)，其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制度等參數(shù)均可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)發(fā)生器使用靈活，廣泛應(yīng)用在試驗(yàn)、測(cè)量、校準(zhǔn)以及維修等領(lǐng)域。任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用491.信號(hào)發(fā)生器的分類信號(hào)發(fā)生器用途廣泛、種類繁多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。（1）按用途分類

信號(hào)發(fā)生器按用途可分為通用信號(hào)發(fā)生器和專用信號(hào)發(fā)生器兩大類。通用信號(hào)發(fā)生器一般適用于多種場(chǎng)合的測(cè)試。專用信號(hào)發(fā)生器僅適用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)試。（2）按輸出波形分類信號(hào)發(fā)生器按輸出波形不同主要分為正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦波信號(hào)發(fā)生器。非正弦波信號(hào)發(fā)生器包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器和噪聲信號(hào)發(fā)生器等。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用50（3）按頻率范圍分類按照輸出信號(hào)的頻率范圍，信號(hào)發(fā)生器可按表2-14進(jìn)行分類（表中類型的劃分以及頻率的范圍僅作參考）。（4）按調(diào)制類型分類信號(hào)發(fā)生器按調(diào)制方式不同可分為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）、調(diào)相及脈沖調(diào)制（PM）信號(hào)發(fā)生器。（5）按信號(hào)產(chǎn)生的方法分類信號(hào)發(fā)生器按信號(hào)產(chǎn)生的方法不同可分為諧振法、合成法及數(shù)字編碼法等信號(hào)發(fā)生器。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用51表2-14信號(hào)發(fā)生器按輸出信號(hào)的頻率范圍分類2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用522.信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)特性（2-1）

信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)特性較多。信號(hào)發(fā)生器的類型、用途不同，其技術(shù)特性也不相同。通常用以下幾項(xiàng)技術(shù)特性來(lái)描述正弦信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)特性。（1）頻率特性描述信號(hào)發(fā)生器頻率特性的指標(biāo)有三個(gè)：1）有效頻率范圍：各項(xiàng)指標(biāo)均能得到保證的最小～最大輸出頻率的范圍。2）頻率準(zhǔn)確度：輸出信號(hào)頻率的實(shí)際值fx與其標(biāo)稱值f0的相對(duì)偏差。其表達(dá)式為2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用533）頻率穩(wěn)定度：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，信號(hào)發(fā)生器輸出頻率相對(duì)變化的大小。它表征信號(hào)發(fā)生器保持頻率穩(wěn)定的能力。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，

頻率穩(wěn)定度分為短期穩(wěn)定度和長(zhǎng)期穩(wěn)定度。短期穩(wěn)定度是指信號(hào)發(fā)生器經(jīng)規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，頻率在規(guī)定的短時(shí)間間隔內(nèi)，如1s、1min內(nèi)的最大變化；長(zhǎng)期穩(wěn)定度是指長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)頻率的變化，如3h、12h、一月、甚至一年內(nèi)的最大變化。穩(wěn)定度的表達(dá)式為（2-2）式中，fmax和fmin分別為規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)頻率的最大值和最小值。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用542）輸出特性

描述信號(hào)發(fā)生器輸出特性的指標(biāo)有四個(gè)：1）輸出電平調(diào)節(jié)范圍：信號(hào)發(fā)生器最小輸出電平（或電壓、功率）至最大輸出電平的范圍。2）輸出電平準(zhǔn)確度：輸出信號(hào)電平（或電壓、功率）的實(shí)際值與其標(biāo)稱值的相對(duì)偏差，一般在±3％～±10％的范圍。3）輸出電平穩(wěn)定度和平坦度：輸出電平穩(wěn)定度是指輸出電平隨時(shí)間變化的相對(duì)偏差，而平坦度是指在有效頻率范圍內(nèi)輸出電平變化的相對(duì)偏差。4）輸出阻抗：低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出阻抗有50Ω、600Ω、5000Ω等，而高頻信號(hào)發(fā)生器則為50Ω或75Ω兩種。使用信號(hào)發(fā)生器時(shí)，要特別注意阻抗的匹配。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用553）調(diào)制特性信號(hào)發(fā)生器的調(diào)制特性包括調(diào)制類型、調(diào)制頻率和調(diào)制深度等幾個(gè)指標(biāo)。1）調(diào)制類型：①調(diào)幅（AM）：適用于整個(gè)射頻頻段，但主要用于高頻段。②調(diào)頻（FM）：主要用于甚高頻或超高頻段。2）調(diào)制頻率：內(nèi)調(diào)制頻率通常為400Hz、1000Hz；外調(diào)制時(shí)需外接調(diào)制信號(hào)，調(diào)制頻率范圍分兩種情況，AM:20Hz～10kHz；FM:20Hz～100kHz。3）調(diào)制深度：調(diào)制系數(shù)的調(diào)節(jié)范圍，一般為0%～150%。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用56圖2-33信號(hào)發(fā)生器的一般組成3.信號(hào)發(fā)生器的一般組成

信號(hào)發(fā)生器的性能、用途和結(jié)構(gòu)雖各不相同，但其基本組成基本相同，如圖2-33所示。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用57“振蕩器”是信號(hào)發(fā)生器的核心部分，通過電子振蕩產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號(hào)?！半妷悍糯蟆敝饕鸶綦x和電壓放大等作用?！拜敵黾?jí)”的基本作用是調(diào)節(jié)信號(hào)的輸出電平（或電壓、功率），有功率輸出的信號(hào)發(fā)生器還要在本級(jí)完成功率放大和阻抗變換?！爸甘酒鳌憋@示輸出信號(hào)的電平和頻率等?！半娫础毕騼x器各部分提供所需的工作電壓。下面分別介紹幾種通用信號(hào)發(fā)生器。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用58（1）低頻信號(hào)發(fā)生器低頻信號(hào)發(fā)生器主要產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)。早期生產(chǎn)的低頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為20Hz～20kHz，故也稱為音頻信號(hào)發(fā)生器?，F(xiàn)在的低頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍多數(shù)已延伸為1Hz～1MHz，可廣泛應(yīng)用于各類低頻電路的測(cè)試和維修中，例如測(cè)試各類電子實(shí)驗(yàn)裝置、電子儀器及家用電器中低頻電路的參數(shù)，測(cè)量揚(yáng)聲器和濾波器等器件的頻率特性等。2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用591）低頻信號(hào)發(fā)生器的組成。低頻信號(hào)發(fā)生器的組成框圖如圖2-34所示。它主要由振蕩器、緩沖、電壓放大、衰減器、電壓表和電源等部分組成。圖2-34

低頻信號(hào)發(fā)生器的組成框圖2.3.3信號(hào)發(fā)生器任務(wù)2.3數(shù)字示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用60（2）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種頻率范圍寬、波形種類多的信號(hào)發(fā)生器。它可以產(chǎn)生正