常用电子仪表的使用

第二章 常用实验仪器部分
第一节 万用表
万用表又称三用表，是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。一般的万用表以测量电阻，交、直流电流，交、直流电压为主。有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。
由于万用表结构简单，便于携带，使用方便，用途多样，量程范围广，因而它是维修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。
一．模拟式万用表
万用表的种类很多，按其读数方式可分为模拟式万用表和数字式万用表两类。模拟式万用表是通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值，因此，也称其为机械指针式万用表。由于它价格便宜、使用方便、量程多、功能全等优点深受使用者的欢迎。
1．万用表的组成
万用表在结构上主要由表头（指示部分）、测量电路、转换装置三部分组成。万用表的面板上有带有多条标度尺的刻度盘、转换开关旋钮、调零旋钮和接线插孔等。
1） 表头
万用表的表头一般都采用灵敏度高，准确度好的磁电式直流微安表。它是万用表的关键部件，万用表性能好坏，很大程度上取决于表头的性能。表头的基本参数包括表头内阻、灵敏度和直线性，这是表头的三项重要技术指标。表头内阻是指动圈所绕漆包线的直流电阻，严格讲还应包括上下两盘游丝的直流电阻。内阻高的万用表性能好。多数万用表表头内阻在几千欧姆左右。表头灵敏度是指表头指针达到满刻度偏转时的电流值，这个电流数值越小，说明表头灵敏度越高，这样的表头特性就越好。通电测试前表针必须准确地指向零位。通常表头灵敏度只有几微安到几百微安。表头直线性，是指表针偏转幅度与通过表头电流强度幅度是相互一致的。
2） 测量电路
测量电路是万用表的重要部分。正因为有了测量电路才使万用表成了多量程电流表、电压表、欧姆表的组合体。
万用表测量电路主要由电阻、电容、转换开关和表头等部件组成。在测量交流电量的电路中，使用了整流器件，将交流电变换成为直流电，从而实现对交流电量的测量。
3） 转换装置
它是用来选择测量项目和量限的。主要由转换开关、接线柱、旋钮、插孔等组成。转换开关是由固定触点和活动触点两大部分组成。通常将活动触点称为“刀”，固定触点称为“掷”。万用表的转换开关是多刀多掷的，而且各刀之间是联动的。转换开关的具体结构因万用表的不同型号而有差异。当转换开关转到某一位置时，可动触点就和某个固定触点闭合，从而接通相应的测量电路。
2．万用表表盘
万用表是可以测量多种电量，具有多个量程的测量仪表，为此万用表表盘上都印有多条刻度线，并附有各种符号加以说明。
电流和电压的刻度线为均匀刻度线，欧姆档刻度线为非均匀刻度线。
不同电量用符号和文字加以区别。直流量用“一”或“DC”表示，交流量用“～”或“AC”表示，欧姆刻度线用“Ω”表示。
为便于读数，有的刻度线上有多组数字。
多数刻度线没有单位，为了便于在选择不同量程时使用。
3．万用表的工作原理
万用表是由电流表、电压表和欧姆表等各种测量电路通过转换装置组成的综合性仪表。了解各测量电路的原理也就掌握了万用表的工作原理，各测量电路的原理基础就是欧姆定律和电阻串并联规律。下面分别介绍各种测量电路的工作原理。
1） 直流电流的测量电路
万用表的直流电流测量电路实际上是一个多量程的直流电流表。由于表头的满偏电流很小，所以采用分流电阻来扩大量程，一般万用表采用闭路抽头式环形分流电路，如图2-1-1所示。
这种电路的分流回路始终是闭合的。转换开关换接到不同位置，就可改变直流电流的量程，这和电流表并联分流电阻扩大量程的原理是一样的。
2） 直流电压的测量电路
万用表测量直流电压的电路是一个多量程的直流电压表，如图2-1-2所示。它是由转换开关换接电路中与表头串联的不同的附加电阻，来实现不同电压量程的转换。这和电压表串联分压电阻扩大量程的原理是一样的。
3） 交流电压的测量电路

磁电式微安表不能直接用来测量交流电，必须配以整流电路，把交流变为直流，才能
图2-1-1多量程直流电流表原理图 图2-1-2多量程直流电压表原理图
加以测量。测量交流电压的电路是一种整流电压表。整流电路有半波整流和全波整流电路两种。
整流电流是脉动直流，流经表头形成的转矩大小是随时变化的。由于表头指针的惯性，它来不及随电流及其产生的转矩而变化，指针的偏转角将正比于转矩或整流电流在一个周期内的平均值。
4） 直流电阻的测量电路


在电压不变的情况下，如回路电阻增加一倍，则电流减为一半，根据这个原理，就可制作一只欧姆表。万用表的直流电阻测量电路，就是一个多量程的欧姆表。其原理电路如图3-1-3所示。













图 2-1-3 电阻测量原理图

Rx──被测电阻；
RA──表头电阻；
RB──分流电阻；
RC──限流电阻；
E ──电源电压。
欧姆测量电路量程的变换，实际上就是Rz和满偏电流I的变换。一般万用表中的欧姆量程有R×1、R×10、R×100、R×1k、R×10k等，其中R×l量程的Rx值，可以从欧姆标度上直接读得。在多量程欧姆测量电路中，当量程改变时，保持电源电压E不变，改变测量电路的分流电阻，虽然被测电阻Rx变大了，而通过表头的电流仍保持不变，同一指针位置所表示的电阻值相应变大。被测电阻的阻值应等于标度尺上的读数，乘以所用电阻量程的倍率，如图2-1-4
电源干电池E,在使用中其内阻和电压都会发生变化，并使Rz值和I改变。I值与电源电压成正比。为弥补电源电压变化引起的测量误差，在电路中设置调节电位器W。在使用欧姆量程时，应先将表笔短接，调节电位器W，使指针满偏，指示在电阻值的零位。即进行“调零”后，再测量电阻值。




图2-1-4 多量程欧姆表原理图 图2-1-5 测量高阻值电阻

在R×10k量程上，由于Rz很大，I很小，当I小于微安表的本身额定值，就无法进量。因此在R×10k量程，一般采用提高电源电压的方法来实现扩大其量程，如图2-1-5所示。
4．正确使用方法
万用表的类型较多，面板上的旋钮、开关的布局也有所不同。所以在使用万用表之前必须仔细了解和熟悉各部件的作用，认真分清表盘上各条标度所对应的量，详细阅读使用说明书。万用表的正确使用应注意以下几点：
1） 万用表在使用之前应检查表针是否在零位上，如不在零位上，可用小螺丝刀调节表盖上的调零器，进行“机械调零”，使表针指在零位。
2） 万用表面板上的插孔都有极性标记，测直流时，注意正负极性。用欧姆挡判别二极管极性时，注意“＋”插孔是接表内电池的负极，而“一”插孔（也有标为“*”插孔）是接表内电池正极。
3） 量程转换开关必须拨在需测档位置，不能拨错。如在测量电压时，误拨在电流或电阻档，将会损坏表头。
4） 在测量电流或电压时，如果对被测电流电压大小心中无数，应先拨到最大量程上试测，防止表针打坏。然后再拨到合适量程上测量，以减小测量误差。注意不可带电转换量程开关。
5）在测量直流电压、电流时，正负端应与被测的电压、电流的正负端相接。测电流时，要把电路断开，将表串接在电路中。
6） 测量高压或大电流时，要注意人身安全。测试表笔要插在相应的插孔里，量程开关拨到相应的量程位置上。测量前还要将万用表架在绝缘支架上，被测电路切断电源，电路中有大电容的应将电容短路放电，将表笔固定接好在被测电路上，然后再接通电源测量。注意不能带电拨动转换开关。
7） 测量交流电压、电流时，注意必须是正弦交流电压、电流。其频率，也不能超过说明书上的规定。
8） 测量电阻时，首先要选择适当的倍率档，然后将表笔短路，调节“调零”旋钮，使表针指零，以确保测量的准确性。如“调零”电位器不能将表针调到零位，说明电池电压不足，需更换新电池，或者内部接触不良需修理。不能带电测电阻，以免损坏万用表。在测大阻值电阻时，不要用双手分别接触电阻两端，防止人体电阻并联造成测量误差。每换一次量程，都要重新调零。不能用欧姆档直接测量微安表表头、检流计、标准电池等仪器、仪表的内阻。
9） 在表盘上有多条标度尺，要根据不同的被测量去读数。测量直流量时，读“DC”或“一”那条标度尺，测交流量时读“AC”或“～”标度尺，标有“Ω”的标度尺为测量电阻时使用。
10） 每次测量完毕，将转换开关拨到交流电压最高档，防止他人误用而损坏万用表。也可防止转换开关误拨在欧姆档时，表笔短接而使表内电池长期耗电。
万用表长期不用时，应取出电池，防止电池漏液腐蚀和损坏万用表内零件。
（二）数字万用表
数字万用表是采用集成电路模／数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表。
数字万用表主要特点：
•数字显示，直观准确，无视觉误差，并具有极性自动显示功能。
•测量精度和分辨率都很高。
•输入阻抗高，对被测电路影响小。
•电路的集成度高，便于组装和维修，使数字万用表的使用更为可靠和耐久。
•测试功能齐全。
•保护功能齐全，有过压、过流保护，过载保护和超输入显示功能。
•功耗低，抗干扰能力强，在磁场环境下能正常工作。
•便于携带，使用方便。
1． 组成与工作原理
数字万用表是在直流数字电压表的基础上扩展而成的。为了能测量交流电压、电流、电阻、电容、二极管正向压降、晶体管放大系数等电量，必须增加相应的转换器，将被测电量转换成直流电压信号，再由A/D转换器转换成数字量，并以数字形式显示出来。数字万用表的基本结构如图2-1-6所示。它由功能转换器、A/D转换器、LCD显示器（液晶显示器）、电源和功能／量程转换开关等构成。
常用的数字万用表显示数字位数有三位半、四位半和五位半之分。对应的数字显示最大值分别为1 999，19 999和199 999，并由此构成不同型号的数字万用表。









图2-1-6 数字万用表的基本结构
2．使用方法
1） 直流电压测量
•将黑色表笔插入COM插孔，红色表笔插入VΩ插孔。
•将功能开关置于DCV量程范围，并将表笔并接在被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔的极性。
注意：（1）在测量之前不知被测电压的范围时应将功能开关置于高量程档后逐步调低。
(2）仅在最高位显示“1”时，说明已超过量程，须调高一档。
(3) 不要测量高于1OOOV的电压，虽然有可能读得读数，但可能会损坏内部电路(4) 特别注意在测量高压时，避免人体接触到高压电路。
2）交流电压测量
•将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。
•将功能开关置于ACV量程范围，并将测试笔并接在被测量负载或信号源上。
注意：(1) 同直流电压测试注意事项(1)、(2)、(4)。
(2)不要测量高于750V有效值的电压，虽然有可能读得读数，但可能会损坏万用表内部电路。
3） 直流电流测量
•将黑表笔插入COM插孔。当被测电流在2A以下时红表笔插A插孔；如被测电流在2～10A之间，则将红表笔移至10A插孔。
功能开关置于DCA量程范围，测试笔串入被测电路中。
红表笔的极性将在数字显示的同时指示出来
注意：（1）如果被测电流范围未知，应将功能开关置于高档后逐步调低。
（2）仅最高位显示“1”说明已超过量程，须调高量程挡级。
（3）A插口输入时，过载会将内装保险丝熔断，须予以更换相应规格的保险丝。
（4）20A插口没有用保险丝，测量时间应小于15s。


4） 交流电流测量
测试方法和注意事项类同直流电流测量。
5） 电阻测量
将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔（注意：红表笔极性为“＋”）。将功能开关置于所需量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。
注意：（1）当输入开路时，会显示过量程状态“1”。
(2) 如果被测电阻超过所用量程，则会指示出量程“1”须换用高挡量程。当被测
电阻在1 MΩ以上时，本表须数秒后方能稳定读数。对于高电阻测量这是正常的。
(3) 检测在线电阻时，须确认被测电路已关去电源，同时电容已放电完毕。方能
进行测量。
6） 二极管测量
•将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔（注意红表笔为“＋”极）。
•将功能开关置于 挡，并将测试笔跨接在被测二极管上。
注意：(1) 当输入端未接入时，即开路时，显示过量程“1”。
(2) 通过被测器件的电流为1mA左右。
(3) 本表显示值为正向压电压特值，当二极管反接时则显示过量程“1”。
7） 音响通断检查
•将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。
•将功能开关置于O)))量程并将表笔跨接在欲检查之电路二端。
•若被检查两点之间的电阻小于30Ω蜂鸣器便会发出声响。
注意：(1) 当输入端接入开路时显示过量程“1”。
(2 )被测电路必须在切断电源的状态下检查通断，因为任何负载信号将使蜂鸣器
发声，导致判断错误。
8） 晶体管hFE测量
•将功能开关置于hFE档上。
•先认定晶体三极管是PNP型还是NPN型，然后再将被测管E、B、C三脚分别插入面板对应的晶体三极管插孔内。
•此表显示的则是hFE近似值，测试条件为基极电流l 0µA , Uce约2.8V。
3．维护事项
1） 不要接到高于1000V直流或有效值750V交流以上的电压上去。
2） 切勿误接量程以免内外电路受损。
3） 仪表后盖未完全盖好时切勿使用。


第二节 示波器
在电子技术领域中，电信号波形的观察和测量是一项很重要的内容，而示波器就是完成这个任务的一种很好的测试仪器。示波器可以用来研究信号瞬时幅度随时间的变化关系，也可以用来测量脉冲的幅值、上升时间等过渡特性。借助于各种转换器还可以用来观测各种非电量，如温度、压力、流量、生物信号等变化过程。实际上，示波器不仅是一种时域测量仪器，也是频域测量仪器的重要组成部分。
电子示波器的种类是多种多样的，分类方法也各不相同。按所用示波管不同可分为单线示波器、多踪示波器、记忆示波器等；按其功能不同可分为通用示波器、多用示波器、高压示波器等。首先讨论通用示波器。
电子示波器是最常用的电子仪器之一，它具有以下一些特点：
（1）能显示信号波形，并可测量出瞬时值；
(2) 测量灵敏度高，具有较强的过载能力；
(3) 输入阻抗高，对被测系统的影响小；
（4）工作频带宽，速度快，便于观察瞬变现象的细节；
(5) 示波器是一种快速X- Y描绘器，可以在荧光屏上描绘出任何两个量的函数关系曲线.
一．电子示波器显示波形的原理
1．示波管
示波管亦称为阴极射线管，是示波器的核心部件。普通示波管的基本结构如图2-2-1所示。它包括三部分：电子枪、偏转系统和荧光屏。这三部分都密封在玻璃壳内，成为一个真空器件。其作用是把电信号变成发光的图形。
1) 电子枪
电子枪的任务是发射电子并形成很细的高速电子束。电子枪由灯丝F,阴极K,控制栅极G,预加速阳极A3、聚焦阳极A2和加速阳极A1组成。
灯丝用于加热阴极，使阴极发射电子。其密度受相对于阴极为负电位（约-30V ～ -50V)的控制栅极控制。显然，调节电位器RPI（即“辉度”调节旋钮）能改变栅极对阴极的电位差，也就控制了射向荧光屏的电子流密度，从而改变亮点的辉度。如果用外加信号控制栅、阴极间电压，则可使亮点辉度随信号强、弱而变化，这种工作方式称为辉度调制，可形成三维显示。
阳级A1，A2, A3都是一个与阴极同轴的金属圆筒，通常三个阳极的电位（A3与A1等电位）均比阴极高得多（大约几百伏至一千多伏），而A3, A,阳极电位（大于1千伏）又高于凡阳极。由于各电极电位不同，便产生了图3-2-2所示的电力线分布情况。它对电子束的作用，就像光学透镜（这里称为电子透镜）那样，调节RP2（即聚焦调节旋钮）能改变A2与凡、Al之间的电场分布情况，直接影响电子束在荧光屏上的汇聚。调节RP3（即面板或仪器后板上的“辅助聚焦”）可以补偿偏转板电位变化时对聚焦性能的影响，使光点在荧光屏中心及四周尽可能成为细小的亮点。


图2-2-1 示波管结构及其供电电路示意图











图2-2-2 示波管的电子束聚焦
2) 偏转系统
偏转系统由两对互相垂直的偏转板组成，其作用是用偏转板所加电压控制电子束在垂直方向和水平方向的偏转。靠电子枪的一对垂直（Y轴）偏转板，可控制电子束沿垂直方向上、下运动；后一对水平（X轴）偏转板，则用来控制电子束沿水平方向左右运动。电子束在荧光屏上偏转的距离Y(或X)，分别与加在偏转板上的电压UY（或Ux)成正比，以Y偏转板为例，在垂直方向的偏转距离为：Y=hYUY
式中hY称为Y轴偏转因数。偏转因数的倒数SY＝1/hY（V/cm）称为Y偏转板的偏转灵敏度，它表示亮点在荧光屏上偏转l cm所需偏转电压UY的峰峰值。

同样，水平偏转板也有偏转灵敏度
Sx＝Ux/X（V/cm）
在实际电路中，通过电位器RP4、RP5（即“Y轴位移”、“X轴位移”）来调节亮点的上、下和左、右位置。若在两对偏转板上同时加上直流电压，则光点将按电场的合力方向偏移。
理论分析证明，降低A1, A3的电位，有利于提高偏转灵敏度，但亮点辉度会减弱。为此，在荧光屏与偏转系统之间设置后加速阳极A4，其上有l0KV～15kV以上高压，这样就提高了电子打在荧光屏上的速度，从而增加亮点辉度。
3）荧光屏
荧光屏是在玻璃壳内壁涂上荧光粉而制成的。它在受到电子轰击后，将其功能转化成光能，形成亮点。当电子束随信号偏转时，这个亮点的移动轨迹就形成信号的波形。
由于荧光粉的成分各异，所以发光的颜色及其余辉时间也因此不同。人们通常都选用对人眼最敏感的黄、绿、蓝三种颜色。从激发停止瞬间亮度到下降为该亮度的10％所经过的时间称为余辉时间。10μs～lms为短余辉，1ms～0.1s为中余辉，0 .1s～1s为长余辉。通用示波器一般选用中余辉，慢扫描示波器则使用长余辉。值得指出的是，高能电子束轰击荧光屏时，它的动能只有一部分转为光能，而大部分转为热能。所以不应当使亮点长时间停留在一处，以免荧光粉损坏而形成斑点。
二.波形显示原理
1． 电子束在UY与UX作用下的运动
电子束在荧光屏上的位置取决于同时加在垂直和水平偏转板上的电压。
1） 当示波管两对偏转板上不加任何信号（UY=UX=0)时，则光点出现在荧光屏的中心位置，不产生任何偏转。
2） 垂直偏转板上加电压。UY＝Umsinωt，而水平偏转上加的电压UX＝0，则光点仅在垂直方向随UY变化而偏转。光点的轨迹为一垂直线，其长度正比于Uy的峰峰值，如图2-2-3所示。反之，UY =0，UX= Umsinωt，则荧光屏上显示一条水平线。









图2-2-3 UX＝0, UY＝Umsinωt时荧光屏上显示一条垂直线
3） 如UY＝UX= Umsinωt，则电子束同时受两对偏转板电场力的作用，光点沿X轴、Y轴合成方向运动，其轨迹为一斜线，如图2-2-4所示。













图2-2-4 UY＝UX= Umsinωt时荧光屏上显示一条斜线
4）若UY＝Umsinωt，而在X偏转板上加上一个与Uy周期相同Tx二TY的理想锯齿波电压UX，则在荧光屏上可真实地显示Uy的波形，如图2-2-5所示












图2-2-5 UY＝Umsinωt，UX为理想锯齿波电压，在荧光屏上Uy的波形
由图2-2-5可见，在X轴偏转板上加上理想的锯齿波电压UX，其正程（从0点到4点）则为零。这样使荧光屏的X轴就转换成了时间轴。因此，当UY＝0，仅在X轴加上理想的锯齿波电压，将在荧光屏上显示一条水平线（这个过程称为扫描）；而当UY＝Umsinωt，UX＝Kt时，则有
UY＝Umsinωt/K
荧光屏上亮点的轨迹正好是一条与Uy相同的正弦曲线。
2．同步概念
前面讨论的是TX＝TY的情况。如果TX＝2TY，则可以在荧光屏上观察到两个周期的信号电压波形，如图2-2-6所示。如果波形重复出现，而且完全重叠，就可以看到一个稳定的图像。


















图2-2-6 TX＝2TY荧光屏上Uy的波形

如果TX不为Ty整数倍情况，荧光屏显示的波形如何呢？例如在TX＝7 T Y /8时，荧光屏上显示的波形好像向右跑动一样。同理，当Tx=9 T Y /8时，则波形向左跑动。显然，这种显示不利于观测。
由此可见，为了在荧光屏上获得稳定的图像，TX（包括正程与回程）与TY必须成整数倍关系，即TX=nTy（n为正整数），以保证每次扫描的起始点都对应信号电压UY的相同相位点上，这种过程称为“同步”。
示波器中，通常利用被测信号UY（或用与UY相关的其他信号）去控制扫描电压发生器的振荡周期，以迫使TX＝nTY。
3． 连续扫描与触发扫描
1） 连续扫描。连续扫描是扫描电压为周期性锯齿波电压。其特点是，即使没有外加信号，在荧光屏上也能显示一条时基线。前面介绍过的扫描即为连续扫描。
2） 触发扫描。触发扫描的特点是，只有在外加输入信号（称为触发信号）的作用下，扫描发生器才工作，荧光屏上才有时基线；反之，无触发信号，荧光屏上只显示一个亮点。
触发扫描不仅可用于观察连续信号波形，而且适用于观测脉冲信号波形，特别是持续时间与重复周期比( t p/ T y)很小的脉冲波。例如，观测一个脉宽tp＝10μs,周期TY＝500μs的窄脉冲信号，若采用连续扫描，则可能采用两种方法处理：
．使扫描电压周期Tx等于被测信号周期TY。设时基线长度X=10cm，则脉冲波形在水平方向所占宽度Xi＝l 0cm t p/ T Y＝0. 2cm,即图像被“挤成”一条竖线，难以看清被测波形细节，如图2-2-8(a）所示。
．使扫描电压周期TX等于被测信号UY的脉宽tp，如图2-2-8(b)所示。这时波形虽可以展开，但荧光屏上的脉冲部分暗淡，而图像底部横线却非常明亮（被测信号uY原无此横线）。
上述说明，用连续扫描来显示窄脉冲波形是不合适的。采用图2-2-8(c）所示触发扫描，便能有效地解决上述问题。由图可见，图中只有AB段有扫描，而BC段停扫。取扫描周期Tx等于或稍大于被测信号脉宽tp，它既可以将波形展开，又没有底部横线。同时如采取在扫描期间给示波管栅极施加一个与扫描电压Ux底部同宽的正脉冲增加辉度的措施，则可解决波形加亮问题。















图2-2-8 连续扫描与触发扫描观测窄脉冲信号

三．示波器的工作原理
前面讨论了示波管的结构以及用它将被测电信号转换为可见波形的原理。但示波管只是示波器的一部分，若要实现各种功能，还必须配有相应电路。
1．电子示波器的基本组成
示波器的种类很多，但无论何种类型都包含有如图2-2-9所示的六大部分。
Y放大器和X放大器用于放大信号电压，以提高偏转灵敏度。扫描发生器用于产生锯齿波电压一时基信号，经X放大器加到示波管（CRT）的水平偏转板，使电子束形成水平扫描。当不需要扫描时，例如要观测Y输入和X输入两个信号的函数关系，这时可将开关SZ转换到X输入端，放大X轴输入信号。触发同步电路的作用是使波形稳定。S,为触发源选择开关，当由被测信号实现同步时，S1置“内”处，当需外接同步信号时，S1置“外”处。










图2-2-9 电子示波器的基本组成
2 ．Y通道的组成及工作原理
1) Y通道的组成
通用示波器的Y通道（示波器的垂直系统）由输入电路、前、后置放大电路和延迟线等组成，如图2-2-10所示。Y通道是被测信号的主要通道，要求通带、增益及输入阻抗等指标尽量高些。





图2-2-10 Y通道的组成
2)输入电路
Y通道的输入电路如图2-2-11所示，它由探头、藕合方式选择开关S、步进衰减电路（衰减器）和阻抗变换倒相电路等组成。








图2-2-11 Y通道输入电路
① 步进衰减电路。通常示波器面板上的Y轴灵敏度粗调控制开关就是一个步进衰减器。它的作用是，在测量幅度较大的信号时，先衰减再输入，使荧光屏上波形不致于过大而失真。
② 探头。探头的作用是，用于直接探测被测信号，提高示波器的输入阻抗、减少波形失真及展宽示波器的使用频带等。
图2-2-12所示为一无源探头，它由RC元件组成，经电缆与示波器Y轴输入端相接后，又构成了衰减电路。图中Ri、Ci分别为示波器的输入电阻和电容。探头的衰减比由电阻决定，一般为10倍。








图2-2-12 探头线电路
调整探头内的电容C1使R1 C1=Ri Ci，可得最佳补偿。当探头输入一标准方波，调整C1，在荧光屏上观察到的不同补偿时的波形，如图2-2-13所示。显然，图（a)最理想。








图2-2-13 荧光屏上观察到的不同补偿时的波形
③ 藕合方式与阻抗变换倒相电路。图2-2-11中开关S的作用是对藕合方式进行选择。当置“AC”位置时，Uy的直流成分被电容隔离，荧光屏上显示的是交流成分；置“DC”时，输入信号的所有成分都被显示；置“⊥”时，可将荧光屏上的水平亮线作为零电平基准线，以便测量直流电压。
阻抗变换倒相电路一般由两级差动放大电路组成。在示波器中采用这种电路，可将Y通道的下限频率扩展到直流，同时可克服直流放大器中零漂的影响。
3) 延迟线
当采用内触发时，扫描电压是由Y通道被测信号“y去启动扫描发生器后产生的。因为扫描电路须有一定的“触发电平”OF值才能启动，这样从接受触发信号到开始扫描有一段延迟时间勺1，因而造成开始扫描时间滞后于被测信号u；的起始时间，如图2-2-14所示。若考虑触发信号启动扫描电路经X放大器至水平偏转板，这个时间滞后还要大些。
















图2-2-14 延迟线作用
这样，若不采用延迟措施，在荧光屏上显示的uy波形就缺少起始部分（图2-2-14的OA段）。如用被测信号去触发扫描电路，同时又将uy延迟后再送Y偏转板，就可以解决此矛盾。因此，设置延迟线的作用是将信号uy在荧光屏上出现的时刻延迟于扫描开始时刻以后，从而保证荧光屏上显示出被测信号的全过程。
3．X通道的组成及其主要功能
X通道包括触发输入放大及整形电路、扫描电路及X轴放大电路等。它的主要任务是控制、形成和放大锯齿波电压，使荧光屏上稳定而准确地显示出被测信号的波形。其一般方框图如图2-2-15所示。
在触发扫描时，扫描信号的产生受触发信号控制，只有触发信号到来，才产生扫描电压输出，所以扫描电压与被观测电压是同步的。
连续扫描的工作情况与触发扫描不同，不论有无触发脉冲到来，连续扫描始终都有扫描电压输出。但为使扫描电压与被观测电压同步，扫描电压产生器输入端仍需要输入触发信号来控制。


图2-2-15 X通道的组成
图2-2-15中所示X轴放大器的作用是，使X轴信号放大到能使电子束在水平方向得到满侧转。
当测时间函数信号（即Y－T工作方式）时，X放大器的输入开关置“内”，X轴信号为锯齿波扫描电压；而当要显示X－Y图形（即采用X- Y工作方式）时，则开关置“外”，X轴信号为示波器的外接信号电压。
若调整X轴放大器的放大倍数为通常的K倍，则意味着荧光屏上同样的水平距离所代表的时间缩小到原来的1/K，通常称之为扫描扩展。
四．示波器在电压、相位、时间和频率测量中的应用
利用电子示波器可以进行电压、时间、相位差、频率以及其他物理量的测量。
1．电压测量
用电子示波器不仅可以测量正弦波电压，而且可以测量各种波形的电压幅值、瞬时值。更有实际意义的是，它还可以测量脉冲电压波形的上冲量、平顶降落等。因此，与普通电压表比较，电子示波器具有独特的优点。但是，由于视差和示波器固有误差等因素的影响，利用示波器进行测量也存在准确度不太高的缺点。
1) 直流电压的测量
要测量直流电压，所用示波器的Y通道应当采用直接藕合放大器，如果示波器的下限频率不是零，则不能用于测量直流电压。
进行测量前，必须校准示波器的Y轴灵敏度，并将其微调旋钮旋至“校准”位置。测量方法如下：
① 将垂直输入藕合选择开关置于“⊥”，采用自动触发扫描，使荧光屏上显示一条扫描基线，然后根据被测电压极性，调节垂直位移旋钮，使扫描基线处于某特定基准位置（作0V电压线）；
② 将输入藕合选择开关置于“DC”位置；
③ 将被测信号经衰减探头（或直接）接入示波器Y轴输入端，然后再调一节Y轴灵敏度（V/cm）开关，使扫描线有较大的偏移量，如图2-2-16所示。









图2-2-16

设荧光屏显示直流电压的坐标刻度为H（cm），仪器的Y轴灵敏度所指档级为SY＝0.2V/cm，Y轴探头衰减系数K=10（即用了10:1衰减探极），则被测直流电压为
Ux＝H（cm）Sy（V/cm）K
＝H（cm）×0．2V/cm × 10＝2H（V）（正电压）
2) 交流电压测量

一般是直接测量交流电压的峰峰值UXPP。其测量方法是，将垂直输入藕合选择开关置“AC”，根据被测信号的幅度和频率对“V/cm”开关和“t/cm”开关选择适当的档级，将被测信号通过衰减探头接入示波器Y轴输入端，然后调节触发“电平”，使波形稳定，如图2-2-17所示。








图2-2-17 直接测量UXPP值
设荧光屏上显示信号波形峰-峰值的坐标刻度为A（cm），仪器的Y轴灵敏度所指档级为SY=0. 1 V/cm，Y轴探头衰减系数K＝10，则被测信号电压的峰峰值为：
U XPP＝0．1 V/cm A（cm）×10＝A（V）
对于正弦信号来说，峰峰值UXPP与有效值Ux的关系为：
UX＝UXpp / 2 ＝A（V）／2
3) 电压瞬时值的测量
设要测量的是含有直流分量的被测信号的某特定点R的电压瞬时值UR（见图2-2-18)，则首先将垂直输入藕合选择开关置于“⊥”，调整扫描基线位置，确定基准电平（0V）；然后将输入藕合选择开关置“DC”位置，选择适当的“V/cm”和“t/cm”挡级，将被测信号通过探头接入Y输入端，使荧光屏上显示一个或几个周期的稳定波形，如图2-2-18所示。由图算得R点的电压瞬时值为
UR＝B（cm）•SY（V/cm）•K










图2-2-18 电压瞬时值的测量
2．时间测量
时间测量无疑是很重要的，我们常遇到的周期、脉冲上升时间、脉宽及下降时间等的测量，如采用带电子的时间刻度的脉冲示波器测量，既直观又方便。这里只介绍用通用示波器对周期、脉冲上升时间及时间间隔的测量。
1) 测量周期
测量前，应对示波器的扫描速度进行校准。在未接入被测信号时，先将扫描微调置于校准位置，再用仪器本身的校准信号对扫描速度进行校准。









图2-2-20 测量周期
接入被测信号，将图形移至荧光屏中心，调节Y轴灵敏度和X轴扫描速度，使波形的高度和宽度合适，如图2-2-20(a)所示。设扫描速度为t/cm＝10 ms/cm，扩展倍数K=10，则信号的周期为
T=X（cm）•（t/cm)÷K
=1×10÷10=1ms
为了减少读数误差，也可采用图2-2-20（b）所示的多周期法进行测量。设N为周期个数，则被测信号周期为
T=X×（t/cm)÷K÷N
2）脉冲前沿时间与脉冲宽度的测量
调节Y轴灵敏度使脉冲幅度达到荧光屏满刻度，同时调节扫描速度（t/cm）使脉冲前沿展开些（如使上升沿占有几厘米），然后根据荧光屏上坐标刻度上显示的波形位置，读测信号波形在垂直幅度的10％与90％两位置间的时间间隔距离X，如图2-2-21所示。若t/cm的标称值为0.1μs/cm，X=1.5cm，扩展倍数K＝5，则荧光屏上读测的上升时间为
Tr=X×（t/cm）÷K
=1.5cm×0．lμs/cm ÷5
=0. 03μs






图2-2-21 脉冲前沿时间的测量
3．频率测量
对于周期性信号的频率测量，在无专门的频率测量仪器的情况下，利用示波器进行测量是一种简单而又灵活的方法。
用测周期法确定频率
由于信号的频率为周期的倒数，因此，可用前述方法先测出信号周期，再换算为频率。








第三节 信号发生器
一．概述
在电子电路测量中，需要各种各样的信号源，根据测量要求不同，信号源大致可分为三大类：正弦信号发生器、函数（波形）信号发生器和脉冲信号发生器。正弦信号发生器具有波形不受线性电路或系统影响的独特特点。因此，正弦信号发生器在线性系统中具有特殊的意义。
1．按正弦信号频段分类
按频段分有：
1）超低频信号发生器0．001 Hz～1000Hz
2）低频信号发生器1Hz～l MHz
3）视频信号发生器20Hz～10MHz
4）高频信号发生器30kHz～30MHz
5）超高频信号发生器4MHz～300MHz
按性能分，可分为信号发生器和标准信号发生器。标准信号发生器要求提供信号有准确的频率和电压，有良好的波形和适当的调制。
2．正弦信号发生器的主要质量指标
1）频率指标
（1） 有效频度范围。指信号源各项技术指标都能得到保证时的输出频率范围。在这一范围内频率要连续可调。
（2）频率准确度。指信号源频率实际值对其频率标称值的相对偏差。普通信号源的频率准确度一般在土1％～士5％的范围内，而标准信号源的频率准确度一般优于0.1％～1％。
（3） 频率稳定度。指在一定时间间隔内，信号源频率准确度的变化情况。由于使用要求的不同，各种信号源频率的稳定度也不一样。一般信号源频率稳定度应比所要求的信号源频率准确度高1～2数量级。由频率可变的LC或RC振荡器作为主振的信号源，其频率稳定度一般只能做到10-4量级左右。而目前在信号源中因广泛采用锁相频率合成技术，则可把信号源的频率稳定度提高2～3个量级。
2) 输出指标
（1） 输出电平范围。这是表征信号源所能提供的最小和最大输出电平的可调范围。一般标准高频信号发生器的输出电压为0.1µV～1V。
（2） 输出稳定度。有两个含义，一是指输出对时间的稳定度；一是指在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化情况。
（3） 输出阻抗。信号源的输出阻抗视类型不同而异，低频信号发生器一般有输出阻抗匹配变压器，可有几种不同的输出阻抗，常见的有50Ω，75Ω，150Ω，600Ω和5kΩ等。高频或超高频信号发生器一般为50 Ω或75 Ω不平衡输出。
3) 调制指标
（1） 调制频率。很多信号发生器即有内调制信号发生器，又可外接输入调制信号，内调制信号的频率一般是固定的，有400Hz和1000Hz两种。
（2） 寄生调制。信号发生器工作在未调制状态时，输出正弦波中，有残余的调幅调频，或调幅时有残余的调频，调频时有残余的调幅，统称为寄生调制。作为信号源，这些寄生调制应尽可能小。
（3） 非线性失真。一般信号发生器的非线性失真应小于1％，某些测量系统则要求优于0.1％。
二．EE1641B型函数信号发生器／计数器
本仪器是一种精密的测试仪器，具有连续信号、扫描信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号和外部测频功能。
1．主要特点
1) 采用大规模单片集成精密函数发生器电路。
2) 采用单片微机电路进行整周期频率测量和智能化管理，对于输出信号的频率幅度可以直观、准确的了解到。
3) 该机采用了精密电流源电路，使输出信号在整个频带内均具有相当高的精度，同时多种电流源的变换使用，使仪器不仅具有正弦波、三角波、方波等基本波形，更具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出，同时对各种波形均可以实现扫描功能。
2．技术参数
1）函数信号发生器技术参数
（1） 输出频率
EE1641B：0．2Hz～2MHz按十进制分类，共分7档
每档均以频率微调电位器实行频率调节。
（2） 输出信号阻抗
函数输出：50Ω，600Ω
TTL同步输出：600Ω
（3） 输出信号波形
函数输出（对称或非对称输出）：正弦波、三角波、方波
TTL同步输出：脉冲波
（4） 输出信号幅度
函数输出：峰峰值l0V土10 ％ (50Ω负载）峰峰值20V士10％（1MΩ负载）
TTL脉冲输出：标准TTL幅度
（5） 函数输出信号直流电平：-5V～＋5V可调(50Ω负载）
（6）函数输出信号衰减：0dB/20dB/40dB三档可调
（7） 输出信号类型：单频信号、扫频信号
（8）函数输出非对称性调节范围：25％～75％
（9）扫描方式
内扫描方式：线性／对数扫描方式
外扫描方式：由VCF输入信号决定
（10） 内扫描特性
扫描时间l0ms ～ 5s
扫描宽度：＜1个倍频程
（11） 外扫描特性
输入阻抗：约100kΩ
输入信号幅度：0V～2V
输入信号周期：l0ms～5s
（12） 输出信号特征
正弦波失真度：＜2％
三角波线性度：＞90％
（13） 脉冲波上升、下降沿时间
EE1641B：＜ 100ns
测试条件：l0kHz频率输出，输出幅度1V；直流电平为0V。整机预热10分钟；“扫描／计数”为外计数，功能（无外信号）。输入“低通”“衰减”打开（灯亮）。
（14） 输出信号频率稳定度：士0．1％
测试条件：l00kHz正弦波频率输出，输出幅度：峰峰值为5V信号，直流电平为0V；环境温度：15℃～25℃，整机预热30分钟。
（15）幅度显示
显示位数:3位（小数点自动定位）
显示单位：峰峰值V或峰峰值mV
显示误差：Vo士20％（负载电阻为50Ω）
分辨率：峰峰值0.1V（衰减0dB）
峰峰值l0mV（衰减20dB）
峰峰值1mV（衰减40dB）
频率显示
显示范围：0.2Hz～20000kHz
在用作信号源输出频率指示时，闸门指示灯不闪亮，显示位数4位（其中500～999为3位）。在外测频时，显示有效位数：5位l0Hz～20000kHz：4位1 Hz ～ l0Hz；3位0．2Hz～1 Hz。
2) 频率计数器技术参数
（1） 频率测量范围：0．2Hz～20000kHz
（2）输入电压范围（衰减器为0dB)：
50mV～2V（l0Hz～20000kHz)
100mV～2V（0．2Hz～l0Hz)
（3） 输入阻抗：500k Ω /30pF
（4）波形适应性：正弦波、方波
（5） 滤波器截止频率：大约为l00kHz（带内衰减，满足最小输入电压要求）
（6）测量时间：0.ls (fi>l0Hz）；单个被测信号周期（fi＜l0Hz)
（7）测量误差：时基误差与触发误差（触发误差：单周期测量时被测信号的信号噪声比优于40dB，则触发误差小于或等于0.3％）
（8） 时基
标称频率：l0MHz
频率稳定度：士5×10一5
3) 电源适应性及整机功耗
（1） 电压：220V土10％
（2）频率：50Hz土5％
（3）功耗：<30W


















图2-3-1EE1641整机框

3．工作原理
1）如图2-3-1所示，整机电路由两片单片机进行管理，主要功能为：控制函数发生器产生的频率；控制输出信号的波形；测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示；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、扫描速度的需要。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，具有过压、过流、过热保护。
4．使用说明
EE1641B前面板、后面板布局参见图2-3-2和图2-3-3.
1）EE1641B前面板各部分的名称和作用
① 频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测频信号的频率。
② 幅度显示窗口：显示函数输出信号的幅度（50Ω负载时的峰峰值）。
③ 扫描宽度调节旋钮
④扫描速率调节：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。在外测频时，逆时针旋到绿灯亮，为外输入测量信号经过衰减"20dB"进入测量系统。
⑤ 外部输人插座：当扫描／计数键⑬功能选择在外扫描外计数状态时，外扫描控制信号或外测频信号由此输入。

图2-3-2前面板示意图

图2-3-3 EE1641B后面板
⑥ TTL信号输出端：输出标准的TTL幅度的脉冲信号，输出阻抗为600Ω。
⑦ 函数信号输出端：输出多种波形受控的函数信号，输出幅度峰峰值为20V（1 MΩ负载），峰峰值为l0V(50Ω负载）。
⑧ 函数信号输出幅度调节旋钮：调节范围20dB。
⑨ 函数信号输出信号直流电平预置调节旋钮：调节范围：－5V～＋5V(50Ω负载），当电位器处在关断位置时（逆时针旋到底），则为0电平。
⑩ 输出波形，对称性调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性。当电位器处关断位置时（逆时针旋到底），则输出对称信号。
⑪ 函数信号输出幅度衰减开关："20dB","40dB"键均不按下，输出信号不经衰减，直接输出到插座口。“20dB”、“40dB”键分别按下，则可选择20dB或40dB衰减。
⑫ 函数输出波形选择按钮：可选择正弦波、三角波、脉冲波输出。
⑬“扫描／计数’按钮：可选择多种扫描方式和外测频方式。
⑭ 频率范围选择旋钮：调节此旋钮可改变输出频率的1个倍频程。
⑮ 整机电源开关：此按键按下时，机内电源接通，整机工作。此键释放为关掉整机电源。
2）后面板各部分的名称和作用
① 电源插座（AC220V）：交流市电220V输人插座。
② 保险丝座（FUSE0.5A）：交流市电220V进线保险丝管座，座内保险容量为0.5A，座内另有一只备用0.5A保险丝。
3）测量、试验的准备工作
请先检查市电电压，确认市电电压在220V土10％范围内，方可将电源线插头插入本仪器后面板电源线插座内，供仪器随时开启工作。
4) 自校检查
在使用本仪器进行测试工作之前，可对其进行自校检查，以确定仪器工作正常与否。自校检查程序参见图2-3-4
5) 函数信号输出
（1） 50Ω主函数信号输出
以终端连接50Ω匹配器的测试电缆，由前面板插座⑦输出函数信号。
由频率选择按钮⑭选定输出函数信号的频段，由频率调节器调整输出信号频率，直到所需的工作频率值。
由波形选择按钮⑫选定输出函数的波形分别获得正弦波、三角波、脉冲波。
由信号幅度选择器⑩和⑧选定和调节输出信号的幅度。
由信号电平设定器⑨选定输出信号所携带的直流电平。
输出波形对称调节器⑪可改变输出脉冲信号空度比，与此类似，输出波形为三角或正弦时可使三角波调变为锯齿波，正弦波调变为正与负半周分别为不同角频率的正弦波形，且可移相1800




图2-3-4 自校检查程序

（2） TTL脉冲信号输出
除信号电平为标准TTL电平外，其重复频率、调控操作均与函数输出信号一致。利用测试电缆（终端不加50Ω匹配器）由插座⑥输出TTL脉冲信号。
（3）内扫描扫频信号输出
“扫描／计数”按钮⑬选定为内扫描方式。
分别调节扫描宽度调节器③和扫描速率调节器④，即获得所需的扫描信号输出。
函数输出插座⑦、TTL脉冲信号⑥输出插座均输出相应的内扫描的扫频信号。
（4）外扫描调频信号输出
“扫描／计数”按钮⑬选定为“外扫描方式”。
由外部输人插座⑤输人相应的控制信号，即可得到相应的受控扫描信号。
（5）外测频功能检查
“扫描／计数”按钮⑬选定为“外计数方式”。
用本机提供的测试电缆，将函数信号引入外部输入插座⑤，观察显示频率应与“内”测量时相同。
三．EE1643型函数信号发生器/计数器
（一）概述
１．定义及用途
本仪器是一种精密的测试仪器，因其具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号、调频、调幅信号等多种输出信号和外部测频功能，故定名为EE1643型函数信号发生器/计数器。
２．主要特征
1）内含两部函数信号发生器和一部100MHz等精度频率计。
2）主函数信号发生器采用大规模单片集成精密函数发生器电路。
3）采用单片微机电路进行整周期频率测量和智能化管理，对于主函数输出信号的频率、幅度可以直观、准确的了解到。
（二）性能参数
１．结构尺寸和质量
1）尺寸： 360 ×320 ×100（mm ）
2）质量：约5kg
２．通用性：符合GB6587．186电子测量仪器工作环境Ⅱ组标准
1）工作温度：0～40℃
2）工作湿度：40℃时， 75％RH．
3）供电标准：220V土20V（AC）； 50Hz土2.5Hz
4） 整机功耗： 30VA.
３．主函数信号发生器技术参数
1）输出频率：0．2Hz～20MHz；（按十进制分类，分X×l；×10；×100；×1K；×10K；×100K；×1M：×10M八档）
2）输出阻抗
（1）函数输出：50Ω
（2）TTL输出：约 600Ω
3）输出波形
（1）函数输出：正弦波、三角波、方波；调节波形对称旋钮可输出非对称正弦波、锯齿波、正／负脉冲波。
（2）TTL输出：TTL脉冲波。
4）输出幅度
（1）函数输出： (0dB衰减)
负载时，
负载时，
（2）TTL输出：标准TTL电平：“0”电平 ；“1”电平
5）函数输出直流电平设置范围（0dB衰减）
（ 负载）
（ 负载）
6）函数输出衰减
0db/20dB/40dB/60dB四档可选
7）函数输出对称性
（20％～80％）土10％（最小脉冲宽度25ns）
8）输出信号类别
（1）单频信号；
（2）调频信号；
（3）调幅信号：
（4）扫频信号；
9）输出信号特征
（1）正弦波失真度：0.8％～1.2％（测试条件：100KHZ 频率点正弦波输出，输出幅度 ，信号的电流电平为0V，工作5分钟）。
（2）三角波线性度： （测试条件：同上）
（3）脉冲前后沿：
10）输出信号频率稳定度：
（测试条件：100kHz频率点正弦波输出，输出幅度5Vp－p，信号的直流电平为0V，工作5分钟）。
11）输出信号幅度显示（ 负载）
显示范围（0dB衰减）：
显示误差： 土2个字（频率范围：0.2Hz～2MHz）
显示单位：Vp－p或mVp－p 小数点自动定位
12）工作方式
（1）内调幅：
调制度：0～100％
调幅频率：4mHz～10kHz
（2）内调频：
频偏范围：0～
调制频率：4mHz～10kHz
（3）内扫描：
扫描宽度： 频程
扫描速率：4mHz～10kHz
扫描方式：正程或逆程
回扫时间： 20％
（4）外调幅：
输入电压：一5V～＋5V
输入电阻：＞2k
调幅度：0～100％
输入频率：0～10kHz
（5）外调频：
输入电压：一5V～＋5V
输入电阻：＞2k
频偏范围：0～≥25％
调制频率：0～10kHz
４．调制信号发生器技术参数
1）输出频率：4mHz～10kHz
分为：× 0.01档：4mHz～10mHz
×1档：10mHz～1Hz
×100档：1Hz～100Hz
×10 k档：100Hz～10kHz
2）输出幅度：0V～10Vp－p（600 负载）
0V～20Vp－p（1M 负载）
3）输出阻抗：600
4）输出波形：正弦波、三角波、方波（调节波形对称性旋扭，可获得非对称性，正弦波、锯齿波、正负脉冲波）
5）对称性调节范围：（20％～80％）
6）输出信号特征（测试条件： VO＝5Vp－p）
（1）正弦波失真度：0.8％～1.2％
（2）三角波线性度：
（3）脉冲前后沿：
7）输出信号频率稳定度：土1％
５．数字式频率计技术参数
1）外测量：1Hz～100MHz
内测量：0.2Hz～20MHz（最小脉宽 ）
2）外测频输入特性
（1）灵敏度：50mVrms（ ：1Hz～100MHz）
30mVrms（ ：10HZ～80MHZ）
（2）输入电压范围：30mVrms～2Vrms（衰减器×1）
（3）衰减器：×1 或 × 10
（4）低通：截止频率： （带内衰减应不影响灵敏度）
（5）输入阻抗：
3）显示位数
（1）外测量：八位（闸门时间1s）
七位（闸门时间0.1s）
（2）内测量：五位（闸门时间1s）
四位（闸门时间0.Is）
（三）工作原理
EE1643型函数信号发生器/计数器，由两部函数信号发生器（称之为主函数信号发生器和调制信号发生器）和一部100MHz频率计所组成，其组成框图如图2-3-5所示。

图2-3-5 EE1643组成框图
１． 主函数信号发生器的工作原理
主函数信号发生器采用单片集成函数信号发生器芯片MAX038（N207）作为信号发生，配用“6B259”（N204）电子开关电路和继电器（K201）在不同频率档接入相应的充放电电容（C212~C218、C221）。调节由MC741(N201、N202)，LM358（N03）组成的恒流源的电流大小（ ），以获得所需的频率。N204内部8只电子开关控制由S0、S1、S2三根线的不同编码控制以获得（×1～×10M））八档。S0、S1、S2由单片机“89C51”（D101）给出。波形选择线 SA、SB由单片机发出，接至“MAX038”的 3、4脚，以获得所需的正弦波、三角波、脉冲波。调节MAX038（7）脚电平可改变输出信号的对称性。
×1~ ×100k档的正弦波是由“MAX038”产生三角波后再经三角波/正弦波变换矩阵所产生。变换矩阵由V204～V216二极管IN4148所组成。
以上所获得正弦、三角或脉冲信号还需经幅度调节电路和功率放大电路后，再输至输出端口，供用户使用。
幅度调节电路由MC1496（N302）和 MC741（N301），以及三极管 V301～V319所组成。功率放大电路由V320～V340所组成。
２．调制信号发生器工作原理
调制信号发生器可产生频率为4mHz～10kHz的正弦、三角、脉冲信号。输出幅度空载时可达20VP－P。其分为二路输出，一路接至面板供用户使用，另一路输给主函数信号发生器，供内调频、内调幅及扫描使用。调节幅度电位器，内调幅时可改变主函数信号发生器的输出信号的调幅度，内调频时，可改变主函数信号发生器的输出信号的调频调制度。内扫描时，可改变主函数信号发生器的输出信号扫描速率。调制信号发生器的电路组成由 LM301（N501）产生三角波，LM311作为电压比较器，V513、V514作为脉冲放大器，产生土8V的脉冲信号；将LM301输出的三角波信号经正弦波产生电路（V601～V616）后形成正弦波。由波形选择按键开关，选中正弦波、三角波或脉冲波后，经LM318（N504）放大后，一路输出给面板插座，供用户使用，另一路输给主函数信号发生器。N501的三角波信号还经MC741（N503），电平偏移和适当幅度调整后，送至主函数信号发生器供内扫描用。
３．100MHz频率计数器工作原理
I00MHz频率计数器组成框图见图2-3-6。

图2-3-6 100MHz频率计数器组成框图
内测频时，由单片机控制输人选择门，选通主函数发生器的信号，然后打开主控双稳在选定的1s或0.1s的时间内，使得“E计数器”累计被测信号个数，“T计数器”累计标准时钟10MHz信号个数，控制主控双稳的触发信号，均由被测信号产生，故“T计数器”的累计个数可保证被测信号的整周期内的个数，再送给单片机，计算处理后显示。故此测量方法称为整周期测量。而误差仅为1个脉冲周期（0.l ）。输入放大整形器可保证不同的输入信号，经过此通道后，均可整形为标准的TTL电平的脉冲信号。输入衰减器，输入低通滤波器的设计，使得外测量信号、幅度可达到100Vp－p和大大提高低频测量的准确性，提高抗干扰能力。
４．电源电路工作原理
整机电源采用市电输入后经变压器降为所需的各组交流低电压，经整流滤波后，再经三端稳压电路，给出土18V、土15V、土12V、+6V、+5V，供整机各个单元使用。土18V供给功放调幅控制电路使用；＋12V供给晶振用，－12V、＋6V供给输入放大整形器通道用，＋5V供给单片机显示用，土15V供给调制信号发生器和主函数信号发生器使用。
（四）使用说明
１．前面板各部分的名称和作用
EE1643型函数信号发生器/计数器前面板见图2-3-7所示。其名称和作用如表2-3-1所示。

图2-3-7 EE1643型函数信号发生器／计数器前面板

表2-3-1
序号 名称 作用 备注
（1） 电源开关 按下此开关，机内220V交流输入电压接通，机内各单元开始工作，释放此开关，将关断机内所有电源
（2） 函数发生器输出频率微调旋钮 调节此电位器，可微调主函数发生器的输出频率
（3） 主函数发生器输出频率换档键 按动此键可将主函数发生器输出频率升高（或降低）1个倍频程
（4） 工作方式选择按钮 按动此键可选择主函数发生器的工作方式
（5） 波形选择按钮 按动此键可选择主函数信号输出波形
（6） 衰减选择按钮 按动此键可将主函数信号输出幅度衰减20dB、40 dB或60 dB
（7） 对称性调节旋钮 调节此电位器可改变主函数信号输出波形的对称性，调节范围20％～80％，电位器置“关”位置，输出波形为50％对称
（8） TTL输出插座 标准BNC插座，输出与主函数信号发生器同频的TTL脉冲信号，输出阻抗约600

（9） 电位调节旋钮 调节此电位器可改变主函数信号输出的直流电位，调节此范围（负载电阻为50 ）：－5V～＋5V调节时，可通过幅度显示窗口（23）进行观察电平大小，电位器置“关”位置，输出信号的直流电位为零。
（10） 输出幅度调节旋钮 调节此电位器，可改变主函数信号输出的幅度大小与衰减选择按键，配合使用，可获得
的函数信号

（11） 主函数输出插座 标准BNC插座，主函数信号的输出，输出阻抗50

（12） 调制信号发生器的频率调节旋钮 调节此电位器可改变调制信号的频率，与按键组（13）配合使用可获得4mHz~10kHz任意频率的调制信号
（13） 调制频率分档按键组 按下按键组的任一键可粗选输出频率的大致范围
（14） 对称性调节旋钮 调节此旋钮可改变调制信号输出波形的对称性，电位器置中心定位位置，对称度50％，调节范围为20％～80％，工作方式为内扫描时，调节此旋钮可改变扫描的正程和逆程时间
（15） 调制信号源输出幅度调节旋钮 调节此旋钮，可改变插座（17）口的输出信号幅度大小，并可改变“内调幅”“内调频”的调制度的大小
（16） 调制信号源的波形选择按键组 可选择插座（17）口的输出波形
（17） 调制信号发生器的输出口 标准 BNC插座，输出波形受按键组（16）控制，输出幅度受电位器（15）控制，输出频率受电位器（12）和按键组（13）控制
（18） 外部计数输入插座 当按键（22）按下，计数器功能处于外测量时，该输入口的信号将被测量并将测量结果显示于窗口（24）
（19） 衰减选择按键 该键弹起为“外部计数”输入口 （18）的信号，直接进入机内进行测量
该键按下时信号经10倍的衰减后进入机内测量
（20） 低通滤波器接通或断开选择按键 该键按下为“外部计数”输入口（18）的信号，经低通滤波器后（截止频率约 100kHz）进行测量。使用该功能可在低频测量时提高抗干扰能力，可较好的抑制被测信号上的高频干扰信号
（21） 闸门时间选择按键 该键弹起，测量时间预选在0．Is，该键按下测量时间预选在1s，当被测信号的一个整周期大于预选时间时，测量的闸门时间等于被测信号的一个整周期时间
（22） 内计数或外计数选择按键 该键弹起，内置的 100MHz频率计将测量“外部计数”输入口的信号频率，并显示于窗口（24）
该键按下，内置的100MHz频率计将测量机内主函数发生器所产生的频率并显示于窗口（24）
（23） 幅度显示窗口 该窗口平时显示主函数信号发生器的输出信号的幅度大小（即插座（11）的输出幅度大小。当调节直流电位旋钮（9）时，该窗口将自动转为显示输出口（11）的直流电平大小。待调节结束等待一段时间后。该窗口将又自动转为显示输出信号幅度的大小。显示单位，小数点将随衰减选择按键同步进行自动变换
（24） 频率显示窗口 内置计数器的测量结果通过此窗口进行显示，小数点测量单位自动变换，闸门时间选择在1s时，内测量5位显示，外测量8位显示；闸门时间选择在0。1s时，
内测量4位显示，外测量7位显示
（25） 闸门指示灯 灯亮，内置计数器在进行测量；灯灭，内置计数器在将前次测量数据进行处理并显示，并进行下次测量前的等待
２．测量试验的准备工作
请先检查市电电压，确认市电在220Vh％范围内方可将电源线插头插入本仪器后面板电源插座（5）内，供仪器随时开启工作。
３．自校检验
1）在使用本仪器进行测试工作之前，可对其进行自校检查，以确定仪器工作正常与否。
2）自校检查程序
（1）开机工作预热5分钟，等待自检；
（2）开机l分钟后初始状态见表2-3-2所示；
表2-3-2
功能 状态
主函数频率范围 ×1k档灯亮
波形选择 “正弦波”灯亮
衰减 0d B灯亮
频率显示窗口 内计数显示主函数的输出频率，外计数显示全“0”
幅度显示窗口 显示主函数输出的幅度值
工作方式 灯全灭
４．功能检查
1）面板按键置“内计数”按下或释放闸门时间选择按钮，观察频率显示位数，1s时为五位，0.1s时为四位。
2）更换频率换档上、下键，依次观察频率显示窗口频率是否与所选档相一致。
3）调节“电位设置”电位器，观察幅度显示窗口应有所显示。
4）调节幅度电位器，观察幅度显示窗口应有所显示。
5）按动衰减按键，衰减量指示灯应从 0dB～20dB～40dB～(20 dB +40 dB)依次点亮，幅度显示窗口小数点灯、单位灯应跟随变化。
6）按动波形选择按键，波形指示灯应从正弦波、三角波、脉冲波依次点亮。
7）按动工作方式按键，工作方式指示灯应从“灭→内调幅→内调频→内扫描→外调幅→外调频→灭”循环点亮。
8）面板按键置“外计数”，将调制信号发生器的输出信号引至外部计数输入口进行测量，改变调制信号源的频率，观察频率显示窗口显示值，若数据不稳定，则需按下低通按键，使之测量稳定后，观察调制信号源的频率覆盖范围，并转换闸门时间，观察显示位数应为七位或八位。
9）用示波器观察主函数输出和调制信号输出的波形形状，幅度大小和对称性调节是否起作用，并符合指标要求。
10）检查完毕后，即可进入正常使用和测试。
５．主函数信号输出
1）5 0 主函数信号输出
（1）以终结或不终结5 0 匹配器的测试电缆，由输出插座（11）输出函数信号；
（2）由频率选择键（3）选定输出函数信号的频段；由频率调节器（2）调整输出信号频率，直至所需的工作频率值[工作频率值通过频率显示窗口进行观察（频率计置内计数）]；
（3）由波形选择键（5）选定输出函数信号的波形，分别获得正弦波、三角波或脉冲波；
（4）由信号幅度选择键（6）和调节器（10）选定和调节输出信号的幅度；
（5）由电位调节器（9）选定和调节输出信号的直流电平，调节时可通过幅度显示窗口（23）进行观察，置“关”位置电位为“零”；
（6）调节对称性（7）旋钮，可改变输出脉冲信号的占空比。与此类似，输出波形为三角或正弦波时，（7）的调变可使三角波调变为锯齿波，正弦波调成正与负半周分别为不同角频率的正弦波形，且可移相180度， 置“关”位置为对称波形。
2）TTL脉冲信号输出
（1）以测试电缆（不可加50 匹配器终结）用输出插座（8）输出TTL脉冲信号；
（2）除信号电平为标准TTL电平外，其重复频率均与函数输出信号一致。
3）内扫描扫频信号输出
（1）工作方式置“内扫描”；
（2）调节调制信号的频率可改变扫描的宽度；
（3）调节调制信号的幅度可改变扫描的速率；
（4）调节调制信号的对称性，可改变扫描的正程和逆程时间。
4）内调幅信号输出
（1）工作方式“内调幅”；
（2）调节调制信号源的频率可改变调幅的调制频率；
（3）调节调制信号源的幅度可改变调幅的调制幅度；
（4）调节调制信号源的对称性可改变调幅波的调制形态。
5）内调频信号输出
（1）工作方式置“内调频”；
（2）调节调制信号源的频率可改变调频的调制速率；
（3）调节调制信号源的幅度可改变调频的调制度；
（4）调节调制信号源的对称性可改变调频波的调制形态。
6）外调幅信号输出
（1)工作方式置“外调幅”；
（2)调幅信号从后面板相应的插座引入；
（3）外输入信号的频率即为调幅的调制频率；
（4）外输入信号的幅度可改变调幅的调制深度。
7）外调频信号输出
（1）工作方式置“外调频”；
（2）调频信号从后面板相应的插座引入；
（3）外输入信号的频率即为调频的调制速率；
（4）外输入信号的幅度即为调频的调制度。
６．600 调制信号源信号输出
1）以测试电缆（不可加50 匹配器终结）由输出插座（17）输出调制信号。
2）由频率选择按键组（13）选定输出调制信号的频段，由频率调节器（12）调整输出信号频率，直至所需的工作频率值[工作频率值可通过本机的内置的频率计进行测量显示，具体操作如下：将信号通过测试电缆引至“外部计数”输入口（18），“计数”键（22）置外，按下“低通”键即可进行测量]。
3）由波形选择键组（16）选定输出调制信号的波形，分别获得正弦波、三角波或脉冲波。
4）由“幅度”调节器（15）调节输出信号的幅度大小。
5）调节对称性（14）旋钮，可改变输出脉冲信号的占空比。与此类似，输出波形为三角波或正弦波时，（14）的调变可使三角波调变为锯齿波，正弦波调成正与负半周分别为不同角频率的正弦波形。
７．频率测量
1）内测量
（1）“计数”选择按键（22）弹起；
（2）根据测试结果的要求四位或五位选择闸门时间按键（21）是弹起还是按下；
（3）显示窗口（24）即为测试结果。
2）外测量
（1）“计数”选择按键（22）按下；
（2）若测试结果的要求七位或八位，选择闸门时间，按键（21）是弹起还是按下；
（3）若输入信号幅度大于2 V，应将“衰减”开关门（19）按下；
（4）若被测频率低于100kHz，应将“低通”开关（20）按下， 提高测量低频信号的抗干扰能力；
（5）“ 频率显示窗口”（24）即为测试结果；
（6）外测量时，若无信号输入，在一段时间后“频率显示窗口”（24）将会全显“0”。




第四节 电子电压表
一．概述
电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压，它是电子测量中使用最广泛的仪器之一。
1．电压测量仪器的分类
根据测量结果的显示方式及测量原理不同，电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表(AVM）和数字式电压表（DVM）。
模拟式电压表是指针式的，多用磁电式电流表作为指示器，并在表盘上刻以电压刻度。
数字式电压表首先将模拟量经模数（A/D）转换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。
2．模拟式交流电压表的类型
模拟式交流电压表中，根据AC/DC变换（检波）电路的先后顺序不同，大致可分成下列几种类型：
1）直接检波式电压表
图2-4-1所示为直接检波式电压表的方框图，它是将被测电压检波后，直接由电压表指示出被测电压值。万用表的交流测量就属此类，另外该类型的表通常作为电子设备内部自备的指示仪表。

图2-4-1 直接检波式电压表
2）放大一检波式电压表
图2-4-2为放大一检波式电压表方框图，被测交流电压先经宽带放大器放大，然后再检波变成直流电压，驱动电流表偏转。由于先进行放大，可以提高输入阻抗和灵敏度，避免了检波电路工作在小信号时所造成的刻度非线性及直流放大器存在的漂移问题。但是测量电压的频率范围因受放大器频带限制，一般这种电压表的上限频率为兆赫级，最小量程为毫伏级。例如，GB-9电子管毫伏表就属于该类型的电压表。

图2-4-2 放大—检波式电压表
3)检波一放大式电压表
图2-4-3所示为检波放大式电压表的组成方框图。它将被测电压经检波器检波变成直流电压，经直流放大器放大后驱动直流微安表偏转，该类电压表放大器的频率特性不影响整个电压表的频响，因此测量电压的频率范围主要决定于检波电路的频响，其上限频率可达1 GHz,此类电压表称为高频毫伏表。

图2-4-3 检波—放大式电压表
由于检波二极管导通时有一定的起始电压，刻度有非线性，且输入阻抗低，采用普通的直流放大器又有零点漂移，所以灵敏度不高，例如DYC一5型电压表就属于此类。
4） 调制式电压
图2-4-4所示为调制式电压表的原理方框图。为了使被侧的高频电压在数值很小的情况下，仍能驱动微安表有较大偏转，这就要求直流放大器具有较高的增益。但是一般高倍直流放大器的零点漂移严重，所以采用调制式放大器。其工作原理是，被测的高频电压经过探极中的峰值检波器变成直流电压，送到仪器的输入端，经过量程转换和滤波器，再通过斩波器将直流变成交流（一般为50Hz）电压，然后进行交流放大，最后经检波器解调，变成与输入相对应但被放大了的直流电压，驱动微安表指针偏转，从而实现测量高频的目的。DA－1高频毫伏表就属于此类。

图2-4-4 调制式电压表原理方框图

从上讨论可知，不管哪一种类型的交流电压表，它们的核心是检波器。我们知道，一个交流电压的大小，可用它的峰值（UP）、平均值（U）或有效值（U）来表征。根据交流电压的三种表征，电压表又可分为峰值电压表，均值电压表和有效值电压表。但不管是哪一种检波器做成的电压表，其电流表的刻度，除特别情况外，一般都是按正弦波有效值来刻度的。因此，在使用模拟交流电压表时要特别注意这一点。也就是说，一般模拟交流电表只能用于测量正弦波电压，而对于非正弦波或失真的正弦波用模拟交流电压表测量时，其示值是没有意义的。
二．DF217 系列电子电压表介绍
(一)概述
本系列仪器是通用型电压表，适用于30 µV～300V、 5Hz～2MHz交流信号电压有效值测量。DF2173B为单通道单针毫伏表，测量精度高，输入阻抗高，且有监视输出功能，可作放大器使用。
（二）技术参数
１．电压测量范围：
100µV ～ 300V
1、3、10, 30, 100, 300mV
1、3、10, 30, 100, 300V
２．dB刻度：
-60～+50dB（0dB＝1V)
３．电压测量工作误差：<5％满刻度(400Hz)
４． 频率响应：
100 Hz～100 kHz 士5％
10 Hz～1 MHz 士8％
５． 输入阻抗：1M Ω// 45pF
６． 最大输入电压：不得大于AC 450V (DF2174B不得大于AC 150V)
７． 噪声：输入端良好短路时，低于满刻度值的5％。
８． 监视输出
1） 开路输出电压：0. 1Vrms（满刻度时）<5％
2） 输出阻抗：600Ω
3） 频率响应：50Hz～200kHz士3dB（400Hz基准）
4） 失真系数：小于3％（输入量程1V档）
9． 电源：220V士10％ 50士2Hz
10．外形尺寸：280mm × 155mm × 216m（l×b×h）
11． 重量2.5kg
12． 工作环境
1） 环境温度：0～＋40℃
2） 环境湿度：RH不大于90％
3） 大气压力：86～104kPa
（三）工作原理

仪器由输入保护电路、前置放大器、衰减控制器、放大器、表头指示放大电路、监视输出放大器及电源组成。当输入电压过大时，输入保护电路工作，有效地保护了场效应管。衰减控制器用来控制各档衰减的开通，使仪器在各量程档均能高精度地工作。监视输出功能可使本仪器作放大器使用。
（四）面板介绍
前面板上各功能件作用如图2-4-5所示。



图2-4-5 前面板图

１． 表头
２． 电源开关
３． 量程开关
４． 左输入通道
５． 通道选择开关
６． 量程开关
７． 右输入通道
（五）使用方法
1．通电前，先调整电表指针的机械零位。
2．接通电源，按下电源开关，发光二极管灯亮仪器立刻工作。但为了保证性能稳定可预热10分钟后使用，开机后10秒钟内指针无规则摆动数次是正常的。
3．先将量程开关置于适当量程，再加入测量信号。若测量电压未知，应将量程开关置最大档，然后逐级减小量程。
4．当输入电压在任何一量程档指示为满度值时，监视输出端的输出电压为0. 1Vrms。
5．若要测量高电压时，输入端黑柄鳄鱼夹必须接在“地”端。
三． HFJ一8D/P、AS2271A超高频毫伏表
（一）概述
HFJ一8D/P,AS2271A超高频毫伏表是采用双二极管检波、低噪声深负反馈放大电路、轻触开关电子切换功能的电路，是新型超高频电压测量仪器。测量电压范围为lmV～10V（HF—8D／P），0．3mV～3V（AS2271A）。频率宽度达到IKHz～1000MHz。具有测量范围宽、刻度线性好及工作环境适应性强的特点。量程控制采用轻触按键，因此，使用方便及可靠性高。HF—8P还具有程控功能，便于微机控制及自动测量。
（二）工作特性
1．被测电压频率范围：IKHz—1000MHz。
2．电压测量范围：
lmV～10V分八档，用40dB分压器可扩展到 1000V（HFJ—8D／P）；满度值分为3mV、10mV、30mV、100 mV、300mV、IV、3V、10V；
0．3mV～3V分八档，用40dB分压器可扩展到300V（AS2271A）；满度值为1mV、3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V。
3．电压测量固有误差：
lmV：土70％；3mV：土5％；其余各档为：3％。
4．固有频率影响误差：
100KHz～50MHZ：士3％；10KHz～100MHz，50MHz—600MHz：土10％；IKHz～10MHz、600MHz—1000MHz：土20％。
5．工作误差：
lmV档：士7％（满度值）、士3％（读数值）（AS2271A）；3mV档：土 5％（满度值）、土 3％（读数值）。其余各档：土3％（满度值）、土2％（读数值）。
6．工作条件下频率影响误差：
100KHz～50MHZ：士5％；10KHz～100MHz、50MHz—600MHz：土15％；IKHz～10MHz、600MHz—1000MHz：土30％～土10％。
7．输入电容＜2.5pF。
8．输出直流电压：
100mV：土5％（输出阻抗约1KΩ）
9．量程遥控性能：
BCD码控制（HFJ—8P）。
10．正常工作条件：
环境温度：0—40℃
相对湿度：＜90％（40℃）
大气压：750土30mmHg
电源电压：220V土10％；50HZ土5％
电源功耗：＜10VA
（三）电路方框图。
电路方框图如图2—4—6所示。

如图2—4—6 电路方框图
（四）仪器的使用。
仪器前面板功能如图2—4—7所示。

图2—4—7仪器前面板功能图
1——表头：读数指示。黑刻度为电压V或mV；分别对应于0．1及0．3满度指示。
红刻度为dBm读数；对应于50欧姆及75欧姆。
BAL区为平衡区：HFJ—8D/ P在3mV档时调节，AS2271在1mV档时调节。
2——表头机械调零。
3——电源开关：按下时为电源接通。
4——探头插座：插入探头作测量用。
5——BAL调节：在30mV以下时有作用。HFJ—8D/ P使用时在3mV档调节，AS2271A使用时在1mV档调节。使指针指BAL区后，其他各档不用调节，直接测量。
6——量程轻触按键。
7——量程指示灯。
（五）仪器后面板安排图
仪器后面板安排图如图2—4—8所示。

图2—4—8仪器后面板
1——电源插座：配以三芯电源插人220V电源，下方小盒为保险丝座，内置2只保险丝管。
2——红接线柱：DC正直流电压输出。
3——黑接线柱：DC负直流电压输出（接地）。
4——程控插座（HFJ—8P）。
（六）测量准备
1．调整电表机械零点。
2．把探头接到探头插座上。
3．接通电源。
4．置量程为3mV档（HFJ－8D/P）或1mV档（AS2271A）。
5．探头插入本仪器提供的T型接头内，并接终端负载。
6．调节BAL（平衡）钮使表针指在BAL区内。
7．切换合适量程对相应的被测电压进行测量。
（七） 操作注意事项
1．探头应尽量离开发热体，以免引起探头升温。
2．平衡调节只能在最小量程档调节，调整后测量各档不需重新调节。
3．探头测量电压，直流电压应不大于100V，交流电压不大于15Vrms。（HFJ—8D／P）6Vrms（AS2271A）。在测量小信号时，应避免周围环境有强电磁场干扰。
4．探头是本仪器主要部件，如果使用不当，探针及连线容易损坏，因此需特别小心。
（八）测量步骤
例1：需测某一信号源输出电压（电平）
连接图如图2—4—9所示。


图2—4—9测试连接图
选择合适的量程，读取电表指示值，如果量程为3V档，读得数为“1”，则该信号源输出电压为1V，如需读取电平值，因3V档对应于+20dB，“1V”相对于-7dB（50欧姆时），则1V的电平为 20-7＝+13dBm，电平输出为13dBm。
例2：测放大器增益
测放大器增益如图2—4—10所示。

图2—4—10测放大器增益图
1．信号源置被测放大器工作频率。
2．信号源置输出电平为放大器正常工作的电平。
3．HFJ—8D／P，AS227lA测得放大器输人电压U1或电平 P1。
4．HFJ—8D／P，AS2271A再测得放大器输出电压U2或电平P2，则放大器K=U2/U1 KdB=P2-P1。
如：U1=10mV U2＝1V 则 K＝1V/10mV＝100
P1＝-27dB P2＝13dB 则 KdB＝13-（-27dB）=40dB

（九） 程控功能使用（HF—SP）
当使用HFJ—8／P 超高频毫伏表时具有程控功能，其插座引脚安排如图2—4—11所示。
1——直流输出负端；2——BCD码D；3——直流输出正端；4—— BCD码C；5—— BCD码B；6——BCD码A；7——接地。


图2—4—11插座引脚图
逻辑功能表见表2—4—2。

表2—4—2
量程 BCD码
D C B A
3V 0 0 0 0
10V 0 0 0 1
30V 0 0 1 0
100V 0 0 1 1
300V 0 1 0 0
1V 0 1 0 1
3V 0 1 1 0
10V 0 1 1 1
手动 1 - - -

（十）例行校正
当仪器使用或存放6～12个月后，应例行校正一次。
1.各档满度值之调整。其连接图如图2—4—12所示。


图2—4—12连接图
校正信号源基准频率为100KHz，输出电压0.3mV～10Vmps,电压准确度为大于0.5％，失真度小于1％的正弦波信号。
2．校正步骤：
校正信号源输出10V（HFJ一8D/P），3V（AS2271A）电压。调节3W2电位器，使表头指示为满度值；调节3W1电位器，使直流输出为100mV。由于二者相互有影响，需反复调节。再改变校正信号源输出电压为3V～3mV（HFJ—8D／P），1V—1mV（AS2271A），分别调节 3W9～3W3，使各档满度值达标，同时对各档线性作检查。
注意：HFJ—8D／P在3mV档时需BAL调整。10mV、30mV需在3mV档BLA调整后再作满度调整，以免引起误差。
AS2271A在1mV时需BAL调整。3mV、10mV需在1mV档BAL调整后再作满度调整。
3．频响校正
在检波探头作过改动或修理后，需对探头的频响作检查。其连线如图2—4—13所示。




图2—4—13连线如图


改变不同的信号源频率，使标准表定位在相对于100KHz时的定值。HFJ一8D／P，AS2271A测得的不同值即为该探头的频响值。






















第五节 直流稳压电源
直流稳压电源是将交流电转变为稳定的、输出功率符合要求的直流电设备。各种电子电路都需要直流电源供电，所以直流稳压电源是各种电子电路或仪器不可缺少的组成部分。
一． 直流稳压电源的组成及工作原理：
1． 直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路四部分组成，其原理框图如图2-5-1所示。各部分的作用及工作原理是：
1）电源变压器：将交流市电电压(220V)变换为符合整流需要的数值。

2)整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压。整流是利用二极管的单向导电性来实现的。

图2-5-1 直流稳压电源原理框图
3) 滤波器：将脉动直流电压中交流分量滤除，形成平滑的直流电压。滤波可利用电容、电感或电阻一—电容来实现。
小功率整波滤波电路，通常采用桥式整流，电容滤波，其输出直流电压可用式UF＝1.2U2来估算，式中U2为变压器次级交流电压的有效值。
4) 稳压电路：其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（它包括基准电压，取样电路，放大电路和调整管等组成部分）。目前，市场上通用的集成稳压电路也相当普遍。
二．SS179 系列可跟踪直流稳定电源介绍
SS179可跟踪直流稳定电源系列是新一代直流稳定电源．其主要特点是稳压、稳流、连续可调、稳压—稳流两种工作状态可随负载的变化自动切换，两路或多路可实现串、并联工作。该系列电源中的双路输出电源，除具有上述特点外，还可实现主、从两路电源的串联、并联、主从跟踪等功能，因而它能实现独立、跟踪、串联和并联四种工作方式。由于该电源采用了预稳电路，在规定的电网变化范围内，电源效率的变化量是其它线性电源无法比拟的。
SS179系列直流稳定电源，其输出电压、电流由指针或数显表指示。
1．技术性能
1）电压220V士10％
2）频率50Hz士5％
3）性能指标
① 调节范围
电压（V） 0～额定值
电流（A） 0～额定值
② 指示准确度 < 2.5％
③ 平均无故障工作时间 > 3000h
④ 效率 > 55％
⑤ 漂移 < 1×10-3+2mv
⑥ 输出阻抗 < 60mΩ
2．使用方法
1）.面板控制功能说明：
① 电源开关：置“关”为电源关；置“开”为电源开。
② 调压：电压调节，调整稳压输出值。
③ 调流：电流调节，调整稳流输出值。
④ VOLTS：电压表，指示输出电压。
⑤ AMPERES：电流表，指示输出电流．
⑥ 跟踪／独立：跟踪独立工作方式选择健，置独立时，两路输出各自独立，置跟踪时，两路为串联跟踪工作方式．（或两路对称输出工作状态）。
⑦ V/I：表头功能选择键，置V时，为电压指示，置I时为电流指示。
2）输出工作方式
① 独立工作方式：将跟踪／独立工作方式选择开关置于独立，即可得到两路输出相互独立的电源，连接方式见图2-5-2（a）。
② 串联工作方式：将跟踪独立工作方式选择开关置于独立位置，并将主路负接线端子与从路正接线端子用导线连接，连接方式见图2-5-2(b)．此时两路预置电流应略大于使用电流。




（a） (b)
图2-5-2




（a） （b）
图2-5-3

③ 跟踪工作方式：将跟踪／独立工作方式选择开关置跟踪位置，将主路负接线端子与从路正接线端子连接，连接方式见图2-5-3（a）即可得到一组电压相同极性相反的电源输出，此时两路预置电流应略大于使用电流，电压由主路控制。
④ 并联工作方式：将跟踪／独立工作方式选择开关置独立位置，两路电压都调至使用电压分别将两正接线端子两负接线端子连接，连接方式如图2-5-3（b），便可得到一组电流为两路电流之和的输出。


























第六节 实验箱
一．DJB—1电工技术实验箱
DJB—1电工技术实验箱是为电工技术实验、电路分析实验、电工基础、电工学等课程的实验所需而设计的新型实验产品。该实验箱将电源、实验模块R、L、C元件、电位器、开关、电压表、电流表等集一体，实验时只需外接信号源，即可进行实验。实验箱的连接点采用锁紧式防旋叠插座，连接可靠、寿命长，效率高。实验箱实验面板采用表面贴膜工艺，机壳为金属材料喷塑制成，外形美观、结构可靠。
1．DJB—1电工技术实验箱结构如图2-6-1所示。

图2-6-1 DJB—1型结构示意图
2．直流稳压电源技术性能指标
1）输出电压；




2）输出电流：
0.3A（四路）
3）负载调整率：
4）电网调整率：
5）纹波电压： （P—P值）



二．TPE－A4a模拟电路实验箱
本实验箱可完成低频模拟电子技术课程实验。实验箱主板安装在铝合金箱中，含有电源、信号源、电路开发区（面包板）和电路试验区等，外配5块低频实验板，每块实验板均安装透明保护罩，根据不同实验内容可随意选择实验板，并方便的插接到主板实验区中。
该实验箱主板与实验板均采用独特的两用板工艺，正面贴膜，印有原理图及符号，反面为印制导线，并焊有相应元器件，需要连接部分备有自锁紧式插座，需要测量及观察的部分设置有测试点，使用直观，可靠，维修方便，简捷。
实验箱面板图如图２-６-２所示。
（一）技术性能
１． 电源：需外配 DC ＋5V～＋15V／0．3A、一5V～一15V／0．3A稳压电源各一路，
随机提供 AC 7.5V/0.2A 交流电源两路（带中心抽头）
２． 直流信号源：双路一0.5V～＋0.5V；一5V～＋5V 两档连续可调。
３． 电位器组：4 只独立电位器 1KΩ 22KΩ 100KΩ 680KΩ。
４． 接插件：自锁紧式
５． 电路实验板：五块，可完成低频模拟电子线路实验。
６． 线路开发区：面包板2块。
（二）使用方法
1．将外配直流稳压电源调至实验要求的数值，并接入实验箱的电源输入端，此时电源指示灯亮，用万用表测量输出端，电压正常表示学习机可正常使用。
２．连接线：实验箱面板上的插孔应使用专用连接线，该连接线插头可叠插使用，顺时针向下旋转即可锁紧，逆时针向上旋转即可松开。
注：每次实验开始前，一定要将连接线测量一遍，避免断路线的接入，以保证实验顺利进行。
３．实验时应先阅读实验指导书，在断开电源开关的状态下按实验线路接好连接线（实验中用到可调直流电源时，应在该电源调到实验值时再接到实验线路中），检查无误后再接通主电源。
4．实验箱面板上的实验线路凡标 VCC Vee 处均未接通电源，须在实验时根据实验线路要求接入相应电源，运算放大器单元的电源及所有接地端均己在板内接好。
（三）维护及故障排除
1．维护
（1）防止撞击跌落
（2）用完后断开电源，盖上机箱盖，防止灰尘及杂物进入机箱。
（3）做完实验后，要将面板上的插件及连线全部取下，并整理好。
（4）搭接线路时不要接通电源，以防误操作损坏器件。
2．故障排除
（1）直流信号源、电平指示部分异常（不符合电平状态或无输出等）：检查实验板接线或更换相应元器件。
（2）交流电源接入指示灯不亮无输出：接有0．5A熔断管（在实验箱左上角处）。当输出短路或过载时烧断，更换熔断管时，必须保证相同规格。
注意：打开实验箱时必须先断开电源
（四）随机附件
１． 电路实验板 5种各一块
２． 插头连线 50根（10cm×15、20cm×15、30cm×10、40cm×10）
３． 单股导线 4M
４． 熔断管（0．5A）4只
（五）实验内容
１． 单级放大电路（实验板1）
２． 两级放大电路（实验板1）
３． 负反馈放大电路（实验板1）
４． 射极跟随器（实验板1）
５． 差动放大电路（实验板2）
６． 比例求和运算电路（实验板板3）
７． 积分与微分电路（实验板3）
８． 波形发上电路（实验极3）
９． 有源滤波器（实验板3）
１０． 电压比较器（实验板3）
１１． 集成电路ＲＣ正弦波振荡器（实验板 3）
１２． 集成功率放大器（实验板4）
１３． 滤波与并联稳压电路（实验板5）
１４． 串联稳压电路（实验板5）
１５． 集成稳压器（实验板5）
１６． RC正弦波振荡器（实验板１）
１７． LC振荡器及选频放大器（实验板１）
１８． 电流/电压转换电路（实验板３）
１９． 电压/频率转换电路（实验板３）
２０． 互补对称功率放大器（实验板４）
２１． 波形变换器（实验板３）

图２-６-２ 实验箱面板图

三．信号与系统实验箱
本实验箱为桂林电子工业学院与清华大学科教仪器厂联合设计，实验内容由软件和硬件两部分组成。软件采用先进的Multisim2k1仿真软件，可完成信号的分解与合成以及采样定理；硬件采用箱式结构，提供双路信号源及直流电源，各实验部分相对独立，接线简单，实验结果直接明了，易于观察。
（一） 技术性能及配置
1． 信号源Ⅰ：
1） 输出波形：方波、正弦波、三角波
2） 幅值：正弦波Vp－p：100mV～12V
方 波Vp－p：100mV～12V
三角波 Vp－p：100mV～12V
3） 频率范围：
10HZ～100HZ、100HZ～1KHZ、1KHZ～10KHZ、10KHZ～100KHZ
2． 信号源Ⅱ：
1）输出波形：方波（占空比可调）
2）Vp－p：100mV～10V
3）频率范围：
10HZ～100HZ、100HZ～1KHZ、1KHZ～10KHZ、10KHZ～100KHZ
3． 电源：输入AC220V
输出 DC 12V（0.5A）
（二） 使用方法
l．将电源线插入机箱后电源座，电源插头插入市电插座，接通面板上的电源开关，直流电源指示灯亮（如不亮，应从机箱后电源座内拔出保险进行更换）。
2．函数波发生器的使用：波形选择开关打到相应位置，频率粗调开关打到相应频段，按照面板指示旋转频率细调和幅值细调旋纽对输出频率和幅值进行相应调整。
3．各实验单元电源需同学自己动手连接，连接正确后该实验单元电源指示灯亮。各实验单元的地线相互连通。
4．连接线的使用：本机采用可叠插式专用插接线，连接牢固可靠，且一点可叠插，插入时顺时针向下旋紧即锁紧，拔出时需逆时针向上旋出。
注意：拔出时不可用力直接拉导线，以免拉断导线。
（三） 实验箱面板图如图2-6-3所示。

图2-6-3 实验箱面板图
四．TPE—GPZ型高频电路实验箱使用说明
本实验箱可完成高频电子线路课程中规定的多种实验。该机结构为铝合金箱式，含有电源，信号源，电路实验区，电路开发区（面包板）等，外配5块高频实验板，每块实验板均安装透明保护罩，根据不同实验内容可随意选择实验板，并方便的插接到主板实验区中。可完成十多种高频线路实验。实验箱面板图如图2-6-4所示。

图2-6-4 面板图

（一） 技术性能
1. 电源：
输入：AC220V士10％
输出：DCV：＋5V，－5 V，－8V，＋12V，－12V，最大输出电流均为200mA
2. 信号源（函数发生器）：
输出波形：方波、三角波、正弦波
幅 值：正弦波VP-P：0～14V（14V为峰-峰值，且正负对称）
方 波VP－P：0～24V（24V为峰-峰值，且正负对称）
三角波VP－P：0～24V（24V为峰-峰值，且正负对称）
频率范围：分四档2HZ～20HZ、20HZ～200HZ、200HZ～2KHZ，2KHZ～20KHZ
3. 电路实验板：备有五块实验板，可完成十项高频电路实验。
4. 线路开发区：进口面包板2块
（二） 使用方法
1. 电源线插入市电插座，接通开关，电源指示灯亮表示实验箱电源正常工作。
2. 接线：实验箱面板上的插孔应使用专用接线，该连线插头可叠插使用，插入时顺时旋转即可锁紧，松开时反向旋转即可拔出，注意：不能直拔。
3. 实验时先阅读实验指导书，在断开电源的状态下按实验线路接好连接线，检查无误后再接通主电源。
4. 根据实验板线路要求，接入相应电源并注意电源极性。
（三） 可完成实验项目
1. 调谐放大器： 单调谐回路谐振放大器、双调谐回路谐振放大器。
2. 高频功率放大器（丙类）。
3. LC电容反馈式三点式振荡器。
4. 石英晶体振荡器。
5. 振幅调制器（利用乘法器）。
6. 调幅波信号的解调。
7. 变容二极管调频振荡器。
8. 相位鉴频器。
9. 集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器。
10. 集成电路（锁相环）构成的频率解调器。