電子測量儀器PPT全套完整課件

項(xiàng)目1電子測量和儀器的基本理論1234測量的意義和特點(diǎn)電子測量的意義、特點(diǎn)和內(nèi)容電子測量的方法測量誤差的概念下一頁返回56測量結(jié)果的處理電子測量儀器概述全套PPT課件學(xué)習(xí)目標(biāo)了解電子測量的意義、特點(diǎn)和內(nèi)容掌握電子測量的方法。理解測量誤差的概念。掌握測量結(jié)果的處理方法。理解電子測量儀器返回任務(wù)1測量的意義和特點(diǎn)

1.測量的意義狹義的測量是指人類對客觀事物獲取其數(shù)量概念的認(rèn)識過程，為了確定被測對象的數(shù)量而進(jìn)行的一系列的實(shí)踐過程。測量結(jié)果＝測量數(shù)值×測量單位因此，測量是一種比較過程。測量同一物理量所選單位越大，則測出的數(shù)值越小。任務(wù)1測量的意義和特點(diǎn)

1.測量的意義廣義的測量是指對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性、定位的測量。例如，遙感遙測、無損探傷、地質(zhì)勘探、故障診斷、地震源測定、衛(wèi)星定位等。其原理可以從其信息獲取過程來說明，包括信息的感知和信息識別兩個(gè)環(huán)節(jié)。任務(wù)1測量的意義和特點(diǎn)

2.測量的特點(diǎn)測量結(jié)果的量值由數(shù)值(大小及符號)和相應(yīng)的單位名稱兩部分組成。在測量過程中，誤差是不可避免地存在著的。當(dāng)表示測量結(jié)果時(shí)，應(yīng)將誤差標(biāo)注在測量結(jié)果之后，以體現(xiàn)測量結(jié)果的可信程度。任務(wù)2電子測量的意義、特點(diǎn)和內(nèi)容

1.電子測量的意義廣義的電子測量是指以電子技術(shù)為基本手段的一種測量。電子測量可以涉及極寬頻率范圍內(nèi)的所有電量、磁量和各種非電量的測量。從某種意義上講，電子測量的水平可以保證和體現(xiàn)近代科學(xué)技術(shù)的水平。一個(gè)國家的電子測量的水平，已成為衡量這個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。任務(wù)2電子測量的意義、特點(diǎn)和內(nèi)容

2.電子測量的特點(diǎn)速度快范圍廣準(zhǔn)確度高頻率范圍寬易于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化、測量儀器智能化易于實(shí)現(xiàn)遙測和長期不間斷測量任務(wù)2電子測量的意義、特點(diǎn)和內(nèi)容

3.電子測量的內(nèi)容(1)電信號特性的測量，如波形、頻率、時(shí)間等。(2)特性曲線的顯示，如幅頻特性、器件特性等。(3)電能量的測量，如電壓、電流和功率等。(4)電路性能的測量，如衰減量、靈敏度等。(5)電路和元器件參數(shù)的測量，如阻抗、電感、電容和電子器件參數(shù)等。任務(wù)3電子測量的方法1.按測量方式分類(1)電信號特性的測量，如波形、頻率、時(shí)間等。(2)特性曲線的顯示，如幅頻特性、器件特性等。(3)電能量的測量，如電壓、電流和功率等。(4)電路性能的測量，如衰減量、靈敏度等。(5)電路和元器件參數(shù)的測量，如阻抗、電感、電容和電子器件參數(shù)等。任務(wù)3電子測量的方法2.按測量性質(zhì)分(1)數(shù)域測量：對數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性進(jìn)行的測量。(2)頻域測量：對被測對象在不同頻率時(shí)的特性(即被測量與頻率有函數(shù)關(guān)系)所進(jìn)行的測量。(3)時(shí)域測量：對被測對象在不同時(shí)間的特性(即被測量與時(shí)間有函數(shù)關(guān)系)所進(jìn)行的測量。(4)隨機(jī)測量：對隨機(jī)量進(jìn)行的測量。任務(wù)4測量誤差的概念1.測量誤差的產(chǎn)生在測量過程中，誤差的來源主要有儀器誤差、影響誤差、理論誤差和方法誤差、人員誤差4種。任務(wù)4測量誤差的概念2.測量誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差在相同的條件下，對同一個(gè)量值進(jìn)行多次測量，若誤差的數(shù)值和符號保持恒定，或在條件改變時(shí)，按照一定的規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。任務(wù)4測量誤差的概念2.測量誤差的分類（2）隨機(jī)誤差在相同的條件下，對同一個(gè)量值進(jìn)行多次測量，每次的測量結(jié)果均出現(xiàn)無規(guī)律的、隨機(jī)變化的誤差稱為隨機(jī)誤差（或稱偶然誤差）。任務(wù)4測量誤差的概念2.測量誤差的分類（3）過失誤差在一定條件下，當(dāng)測量值明顯偏離實(shí)際值時(shí)所對應(yīng)的誤差稱為過失誤差。這種誤差并不是由測量儀器本身造成的，而是由在測量過程中的疏忽造成的。任務(wù)4測量誤差的概念3.測量誤差的表示方法（1）絕對誤差（2）相對誤差定義：修正正：任務(wù)5測量結(jié)果的處理1.測量結(jié)果的表示方法測量結(jié)果以數(shù)字形式表示應(yīng)包括兩部分：數(shù)值(包括數(shù)值前的正負(fù)號)和計(jì)量單位，如12.87mV，12300Hz，1.598dB等。任務(wù)5測量結(jié)果的處理2.有效數(shù)字0.5誤差原則。具體來講是：如果末位數(shù)字是個(gè)位，那么包含的絕對誤差值不大于0.5；如果末位數(shù)字是十位，那么包含的絕對誤差值不大于5……。有效數(shù)字是指對于不大于末位數(shù)字一半的數(shù)，從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字開始，一直到右邊最后一位數(shù)字結(jié)束的所有各位數(shù)字的位數(shù)。任務(wù)5測量結(jié)果的處理3.數(shù)字的舍入規(guī)則——“四舍六入五湊雙”(1)如果舍掉部分的數(shù)值大于保留部分的末位的半個(gè)單位，那么末位數(shù)值加1。(2)如果舍掉部分的數(shù)值小于保留部分的末位的半個(gè)單位，那么末位數(shù)值不變。(3)如果舍掉部分的數(shù)值等于保留部分的末位的半個(gè)單位，那么末位數(shù)值湊成偶數(shù)。任務(wù)6電子測量儀器概述1.電子測量儀器的種類通用儀器和專用儀器通用儀器分電平測量儀器、信號發(fā)生器、信號分析儀、網(wǎng)絡(luò)特性測量儀、電子元器件測試儀，時(shí)間、頻率和相位測量儀，邏輯分析儀、電波特性測試儀、輔助儀器。任務(wù)6電子測量儀器概述2.電子測量儀器的發(fā)展過程發(fā)展過程：(1)模擬儀器階段。(2)數(shù)字儀器階段。(3)智能儀器階段。(4)虛擬儀器階段。發(fā)展方向：近些年來，隨著電子測量儀器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，各學(xué)科、各領(lǐng)域之間的知識與技術(shù)往往是相輔相成、相互促進(jìn)的。其他學(xué)科領(lǐng)域?qū)﹄娮訙y量技術(shù)的大量運(yùn)用對電子測量技術(shù)起到了巨大的推動作用。測量技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也以非常快的速度走向融合。項(xiàng)目習(xí)題1.什么是測量？什么是電子測量？2.電子測量的特點(diǎn)有哪些？3.簡述電子測量的內(nèi)容。4.簡述電子測量的方法。5.測量誤差分為哪幾類，分別是什么？6.簡述測量誤差的產(chǎn)生原因。7.電子測量儀器分為哪幾類？項(xiàng)目2電壓表1234電壓表概述模擬電壓表數(shù)字電壓表數(shù)字萬用表下一頁返回5電壓表的選用任務(wù)1電壓表概述

1.電壓表的特點(diǎn)測量精確度高抗干擾能力強(qiáng)測量范圍廣測量電壓頻率范圍寬測量電壓波形多樣輸入阻抗高2.交流電壓的基本參數(shù)峰值和振幅值平均值有效值波形印數(shù)和波峰因數(shù)任務(wù)2模擬電壓表

1.電壓信號的測量(1)直流電壓信號。只需測出其大小值、確定其電壓極性。(2)交流電壓信號。在測量時(shí)要考慮的問題較多，如波形、頻率、交直流分量疊加等。

2.模擬電壓表的分類（1）檢波-放大式：這種電壓表對輸入的被測信號先檢波再進(jìn)行直流放大。

2.模擬電壓表的分類（2）放大-檢波式：這種電壓表對輸入的被測信號先進(jìn)行放大再進(jìn)行檢波。

2.模擬電壓表的分類（3）外差式：首先將被測交流信號輸入電路，在混頻器中與本機(jī)振蕩信號混頻，得到頻率固定的中頻信號，然后經(jīng)中頻放大器放大，再進(jìn)入檢波器變換成直流電壓，從而推動表頭顯示。外差式電壓表又稱為高頻微伏表。

3.均值電壓表頻響誤差、檢波特性變化引起的誤差、噪聲誤差

4.峰值電壓表

5.有效值電壓表（1）分段逼近式有效值檢波器

5.有效值電壓表（2）熱電轉(zhuǎn)換式有效值電壓表

5.有效值電壓表（3）計(jì)算式有效值電壓表任務(wù)3數(shù)字電壓表1.工作原理（1）比較型DVM。比較型DVM把被測電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以獲得被測電壓的量值，是一種直接轉(zhuǎn)換方式。(2)積分型DVM。積分型DVM是利用積分原理首先把被測電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的中間量——時(shí)間或頻率，再利用計(jì)數(shù)器測量該中間量，它是一種間接轉(zhuǎn)換方式。(3)復(fù)合型DVM。復(fù)合型DVM是將比較型和積分型結(jié)合起來的一種類型，2.主要技術(shù)指標(biāo)1）測量范圍(1)量程。表示電壓表所能測量的最小和最大電壓范圍。(2)顯示位數(shù)。是指DVM能夠完整顯示0～9這10個(gè)數(shù)碼的位數(shù)，稱為完整顯示位。(3)超量程能力。是指DVM能測量的最大電壓超過其量程值的能力。。2.主要技術(shù)指標(biāo)2）分辨力：是指DVM能夠顯示輸入電壓最小變化值的能力，即顯示器末位跳變一個(gè)單位所需的最小電壓變化值。3）測量誤差2.主要技術(shù)指標(biāo)4）輸入電阻和輸入偏置電流數(shù)字電壓表具有比較高的輸入電阻，一般不小于10MΩ，輸入偏置電流是指儀器內(nèi)部產(chǎn)生的表現(xiàn)于輸入端的電流，應(yīng)盡力使該電流減小。5）抗干擾特性：按干擾作用在儀器輸入端的方式，分為串模干擾和共模干擾。6）測量速度：它表示DVM每秒鐘對被測電壓的測量次數(shù)或一次測量所需要的時(shí)間。3.A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理1）逐次比較式A／D轉(zhuǎn)換器逐次比較式A／D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過程中，用被測電壓與D／A轉(zhuǎn)換器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并用比較結(jié)果控制D／A轉(zhuǎn)換器的輸入，使其輸出電壓大小向被測電壓靠近，直到兩者趨于相等為止。此時(shí)D／A轉(zhuǎn)換器的輸入量(比較寄存器的輸出量)即A／D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量。3.A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理2）雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器工作過程是：在同一個(gè)測量周期內(nèi)，首先對被測直流電壓Ux在限定時(shí)間T1內(nèi)進(jìn)行定時(shí)積分，然后切換積分器的輸入電壓，再進(jìn)行定值反向積分，直到積分器輸出電壓等于零為止。。4.數(shù)字電壓表的自動功能1）自動校零自動校零可采用硬件方法或軟件方法。其中，硬件方法電路復(fù)雜，但速度快；軟件方法電路簡單，但速度較慢。2）自動轉(zhuǎn)換量程自動轉(zhuǎn)換量程包括降量程和升量程。任務(wù)4數(shù)字萬用表1.特點(diǎn)一般的DVM所具有的準(zhǔn)確度高、數(shù)字顯示、讀數(shù)迅速準(zhǔn)確、分辨力高、輸入阻抗高、能自動調(diào)零、自動轉(zhuǎn)換量程等優(yōu)點(diǎn)外，體積小，可靠性好，測量功能齊全，操作簡便。不足之處：不能反映被測量的連續(xù)變化過程和變化的趨勢2.基本結(jié)構(gòu)3.測量電路電壓測量電路3.測量電路電流測量電路3.測量電路電阻測量電路任務(wù)5電壓表的選用1.電壓表的選用原則（1）根據(jù)被測電壓的種類(如直流、交流、脈沖、噪聲等)，選擇電壓表的類型。（2）根據(jù)被測電壓的大小，選擇量程適宜的電壓表。（3）保證被測電壓的頻率不超出所選電壓表的頻率范圍。（4）在其他條件相同的情況下，應(yīng)盡量選擇輸入阻抗大的電壓表。（5）當(dāng)測量非正弦波電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測電壓波形的特征，適當(dāng)選擇電壓表的類型(峰值型、均值型或有效值型)，以便正確理解讀數(shù)的含義及對讀數(shù)進(jìn)行修正。（6）注意電壓表的誤差范圍，包括固有誤差及各種附加誤差，以保證測量精確度的要求。2.電壓表的正確使用（1）正確放置電壓表。（2）測量前，要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零和電氣調(diào)零。（3）有的電壓表在電氣調(diào)零后要進(jìn)行滿刻度校正。（4）注意被測電壓和電壓表間的連接。（5）正確選擇量程。（6）注意輸入阻抗的影響。（7）為了防止外界電磁場的干擾，除了應(yīng)選擇抗干擾能力強(qiáng)的電壓表、用高頻同軸電纜連接信號外，對于微伏級的電壓測量應(yīng)在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行。（8）測量電阻時(shí)，數(shù)字萬用表的內(nèi)部電壓極性是紅表筆為“+”，黑表筆為“-”，而模擬萬用表卻恰好相反，用它來判斷有關(guān)電路時(shí)應(yīng)注意。項(xiàng)目習(xí)題（部分）1.常用的模擬電壓表和數(shù)字電壓表各分為幾類?2.用全波均值電壓表分別測量頻率相同的正弦波、三角波和方波電壓，若示值均為1V，試計(jì)算各種波形電壓的平均值、有效值和峰值各為多少。項(xiàng)目3信號源1234信號源概述正弦信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器頻率合成器下一頁返回任務(wù)1信號源概述活動1.信號源的概念信號源又稱為信號發(fā)生器，是能夠?yàn)殡娮訙y量提供符合一定技術(shù)要求的電信號的設(shè)備。信號源是電子測量中使用最廣泛的、最基本的電子儀器之一。(1)信號仿真。(2)信號激勵(lì)。信號源可為某些電氣設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)信號，如激勵(lì)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音等。(3)校準(zhǔn)源。標(biāo)準(zhǔn)信號源可以作為校準(zhǔn)源，用來對一般信號源或其他測量儀器進(jìn)行校準(zhǔn)?；顒?.信號源的分類1.按信號的基波頻率分類2.按信號的波形分類按信號的波形分類，信號源可分為正弦信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、脈沖及數(shù)字信號發(fā)生器、調(diào)制信號發(fā)生器、噪聲及偽隨機(jī)信號發(fā)生器和任意波形發(fā)生器等。3.按其他特性分類按是否利用頻率合成技術(shù)來區(qū)分，可將信號源分為頻率合成式與非頻率合成式兩大類。按是否可接受編程控制，分為可程控儀器與非可程控儀器按儀器結(jié)構(gòu)和工作場合，分為臺式、裝架疊放式、便攜式、手持式和模塊式等。按系統(tǒng)使用的總線，分為GPIB式、VXI式和USB式等?；顒?.信號源的主要技術(shù)指標(biāo)１.輸出頻率方面相對誤差：頻率穩(wěn)定度：經(jīng)過一定的預(yù)熱時(shí)間之后，信號源在規(guī)定時(shí)間內(nèi)頻率的相對變化。老化率：阿倫方差：反映頻率在短時(shí)間內(nèi)變化的常用指標(biāo)。輸出頻率范圍：頻率分辨力：信號源能夠精確控制的頻率可改變量。2.輸出幅度方面輸出幅度范圍是指信號源在保證波形失真度等技術(shù)指標(biāo)的情況下的輸出幅度的范圍。輸出幅度標(biāo)稱值的準(zhǔn)確程度常用輸出幅度的絕對誤差與標(biāo)稱值之比來衡量，也可把這個(gè)比值轉(zhuǎn)化為用分貝表示。3.輸出波形方面輸出波形方面的技術(shù)指標(biāo)經(jīng)常包含很多信號源在輸出波形方面的功能描述。4.其他技術(shù)指標(biāo)信號源除了輸出頻率、幅度和波形三個(gè)方面的技術(shù)指標(biāo)以外，其他技術(shù)指標(biāo)也不少。任務(wù)2正弦信號發(fā)生器活動1.低頻信號發(fā)生器1.技術(shù)指標(biāo)2.組成原理(1)主振器。用來產(chǎn)生低頻的正弦波信號，并實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)功能。(2)電壓放大器：用來放大主振器產(chǎn)生的振蕩信號，滿足信號發(fā)生器對輸出信號幅度的要求，并將振蕩器與功率輸出器隔離，防止因輸出負(fù)載變化而影響振蕩頻率的穩(wěn)定。功率放大器：提供足夠的輸出功率。2.組成原理(3)輸出衰減器：用來調(diào)節(jié)輸出電壓，使之達(dá)到所需要的值。通常，低頻信號發(fā)生器采用連續(xù)衰減器和步級衰減器配合進(jìn)行衰減。阻抗變換器：用來使輸出端在連接不同的負(fù)載時(shí)都能得到最大的輸出功率。(4)監(jiān)測電壓表。用來監(jiān)測振蕩器輸出電壓的大小，或監(jiān)測輸出功率。活動2.高頻信號發(fā)生器

高頻信號發(fā)生器，是指向各種高頻電子設(shè)備和電路提供高頻信號能量或高頻標(biāo)準(zhǔn)信號的信號源，可以用來測試電氣性能，如接收機(jī)靈敏度、選擇性等。2.主要技術(shù)指標(biāo)2.組成原理(1)主振級。用來產(chǎn)生具有一定頻率調(diào)節(jié)范圍的高頻正弦波信號。(2)緩沖級。用來放大主振級輸出的高頻信號，并在主振級和后續(xù)電路間起隔離作用，以提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。(3)調(diào)制信號發(fā)生器。高頻信號發(fā)生器的調(diào)制信號發(fā)生器有內(nèi)調(diào)制信號和外調(diào)制信號兩種。外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制的轉(zhuǎn)換可以通過開關(guān)控制。2.組成原理(4)調(diào)制級。載頻的調(diào)幅調(diào)制級通常在末級或末前級進(jìn)行，這樣能減小由于放大器的非線性所產(chǎn)生的高次諧波輸出。(5)輸出級。作用有3點(diǎn)：①衰減、放大及調(diào)制輸出信號，使信號發(fā)生器輸出電平有足夠的調(diào)節(jié)范圍；②濾除不需要的頻率分量；③保證輸出端有固定的50Ω輸出阻抗。(6)可變電抗器。用來與主振級的諧振電路耦合，使主振級產(chǎn)生調(diào)頻信號?；顒?.正弦信號發(fā)生器的主要技術(shù)特性1.頻率特性(1)有效頻率范圍。是指在各項(xiàng)指標(biāo)都能得到保證的情況下，信號發(fā)生器的輸出信號頻率范圍。(2)頻率準(zhǔn)確度。是指信號發(fā)生器輸出頻率的實(shí)際值與頻率顯示值之間的相對誤差。(3)頻率穩(wěn)定度。是指信號發(fā)生器在一定時(shí)間內(nèi)維持其輸出信號頻率不變的能力。2.輸出特性(1)輸出電平。是指輸出信號幅度的有效范圍，可用相對電平(dB)或絕對電平(V，mV，μV)表示。(2)輸出電平準(zhǔn)確度。是指信號發(fā)生器輸出電平的實(shí)際值與顯示值之間的相對誤差，通常在±(3％～10％)范圍內(nèi)。(3)輸出阻抗。低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗一般為600Ω(或1kΩ)，高頻信號發(fā)生器一般僅有50Ω或75Ω擋。3.調(diào)制特性(1)調(diào)制信號。調(diào)制信號既可以是由內(nèi)調(diào)制振蕩器產(chǎn)生的，也可以是由外部輸入的。同時(shí)，調(diào)制信號的頻率既可以是固定的，也可以是連續(xù)調(diào)節(jié)的。(2)調(diào)制類型。信號發(fā)生器中的調(diào)制類型一般有調(diào)幅、調(diào)頻和脈沖調(diào)制等幾種。(3)調(diào)制系數(shù)的有效范圍。是指在保證信號發(fā)生器的各項(xiàng)指標(biāo)正常的情況下，所得到的調(diào)制系數(shù)的最大范圍。活動4.典型產(chǎn)品介紹1.主要技術(shù)參數(shù)2.操作方法(1)選擇頻率(2)輸出電壓(3)輸出功率(4)過載保護(hù)(5)交流電壓表任務(wù)3函數(shù)信號發(fā)生器活動1.函數(shù)信號發(fā)生器的概念函數(shù)信號發(fā)生器是能夠輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波等多種波形信號的信號發(fā)生器，由于這些輸出波形均可用數(shù)學(xué)函數(shù)描述，故稱為函數(shù)信號發(fā)生器。其中，正弦波、方波、三角波是最為常用的3種波形。有的函數(shù)信號發(fā)生器還具有調(diào)制功能，可以進(jìn)行調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈沖調(diào)制和壓控振蕩器（VCO）控制?；顒?.函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理1.由方波產(chǎn)生三角波、正弦波首先由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生方波信號；然后用積分器將方波信號變?yōu)槿遣ㄐ盘?；再用函?shù)變換網(wǎng)絡(luò)將三角波信號變換成正弦波信號。2.由正弦波產(chǎn)生方波、三角波首先采用文氏橋振蕩器產(chǎn)生很好的正弦波，頻率在20Hz～20kHz范圍內(nèi)，諧波失真度可小于0.1％；然后把正弦信號送至整形電路限幅，再經(jīng)微分、單穩(wěn)態(tài)調(diào)寬、放大，便得到幅度可調(diào)的正負(fù)矩形脈沖，且其寬度可在0.1～10000μs范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，脈沖前沿小于40ns；再把負(fù)矩形脈沖送至鋸齒波形成電路，從而得到掃描時(shí)間可連續(xù)調(diào)節(jié)的鋸齒波信號。3.由三角波產(chǎn)生方波、正弦波在一些新型的晶體管化和集成化的函數(shù)發(fā)生器中，也可采用正、負(fù)電流源對積分電容充放電，可以產(chǎn)生線性很好的三角波。然后，三角波再經(jīng)正弦波形成網(wǎng)絡(luò)，可輸出正弦波。最后，三角波、方波和正弦波信號經(jīng)選擇開關(guān)送往輸出放大器放大后輸出。輸出端接有衰減器，調(diào)整輸出電壓的大小?；顒?.典型產(chǎn)品介紹1.主要技術(shù)參數(shù)2.操作方法(1)按下“電源”按鈕，接通電源，預(yù)熱5～10min。(2)按下“內(nèi)測外測”按鈕，處于“內(nèi)測”位置，頻率顯示器即顯示輸出信號頻率。(3)按下“波形”按鈕，選擇想要輸出的信號波形。(4)按下“頻率選擇”按鈕，進(jìn)行頻率粗調(diào)。旋轉(zhuǎn)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，進(jìn)行頻率細(xì)調(diào)。(5)按下“衰減dB”按鈕衰減輸出信號(輸出幅度粗調(diào))。2.操作方法(6)若輸出波形為方波，可將“脈寬調(diào)節(jié)”旋鈕拉出并旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輸出矩形波的占空比。(7)將開路電纜接至“輸出”插座，即可輸出信號。(8)在“輸入”插座接一輸入信號，并將“內(nèi)測外測”按鈕彈起，則頻率顯示器顯示輸入信號的頻率，此時(shí)函數(shù)信號發(fā)生器相當(dāng)于一臺頻率計(jì)，可以測量外部輸入的信號頻率。任務(wù)4頻率合成器活動1.技術(shù)指標(biāo)和分類1.頻率合成器的技術(shù)指標(biāo)(1)相位噪聲。單邊帶相位噪聲是指在一側(cè)邊帶中偏離載波f0一定頻率，在1Hz帶寬內(nèi)噪聲功率頻譜的積分與載波加邊帶功率之和的比。(2)諧波頻譜及雜散頻譜。諧波頻譜是指基波整數(shù)倍頻率的頻譜。雜散頻譜是指諧波以外的離散頻譜。(3)頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間。是指信號源從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一頻率所需的時(shí)間。2.頻率合成器的分類頻率合成器的發(fā)展大致可分為3個(gè)階段：第一階段是模擬直接合成技術(shù)；第二階段是間接合成技術(shù)(又稱鎖相合成技術(shù))；第三階段是數(shù)字直接合成技術(shù)。其中，模擬直接合成法和數(shù)字直接合成法統(tǒng)稱為直接合成法。2.頻率合成器的分類(1)模擬直接合成。是指將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率，通過倍頻、分頻、混頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算(加、減、乘、除)，合成所需頻率，并用窄帶濾波器將其選出。(2)間接合成。也叫鎖相合成，是指通過鎖相環(huán)來完成頻率的加、減、乘、除運(yùn)算，得到所需頻率。(3)數(shù)字直接合成。以合成正弦波為例，數(shù)字直接合成法首先把一個(gè)周期的正弦波按一定的相位間隔分成若干離散點(diǎn)，求出相應(yīng)點(diǎn)的正弦函數(shù)值；再將這些數(shù)值依次寫入ROM中，構(gòu)成一個(gè)正弦表?；顒?.鎖相式頻率合成器1.鎖相環(huán)的工作原理1.鎖相環(huán)的工作原理一個(gè)基本的鎖相環(huán)是由鑒相器(PD)、低通濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)組成的。鑒相器用于將輸入信號和輸出信號的相位進(jìn)行比較，然后輸出與兩信號的相位差成正比例的誤差電壓；低通濾波器用來濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；壓控振蕩器用來接受濾波器輸出電壓的控制，使其振蕩頻率向輸入信號的頻率靠近，直至鎖定。2.常用基本鎖相單元(1)倍頻式鎖相環(huán)。倍頻式鎖相環(huán)的輸出頻率為基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍。脈沖倍頻環(huán)的基準(zhǔn)頻率通常由石英振蕩器產(chǎn)生，經(jīng)過脈沖形成電路形成脈沖供給鑒相器。數(shù)字倍頻環(huán)是在基本鎖相環(huán)的反饋支路中加入了數(shù)字分頻器。2.常用基本鎖相單元(2)分頻式鎖相環(huán)。分頻式鎖相環(huán)對基準(zhǔn)頻率進(jìn)行分頻。2.常用基本鎖相單元(3)混頻式鎖相環(huán)?；祛l式鎖相環(huán)通常對基準(zhǔn)頻率做一些加減運(yùn)算。3.多環(huán)合成單元由基本鎖相單元單獨(dú)構(gòu)成的信號源稱為單環(huán)合成單元。由兩個(gè)或兩個(gè)以上基本鎖相單元構(gòu)成的鎖相電路稱為多環(huán)合成單元?；顒?.直接數(shù)字頻率合成器1.DDFS的工作原理2.頻率分辨率和輸出頻率(1)頻率分辨力。在不少DDFS型頻率合成器中，不用相位碼而用相位碼高位作為波形存儲器地址，這主要是為了進(jìn)一步提高頻率分辨力。(2)輸出頻率。目前使用較多的仍是鎖相式頻率合成器。活動4.任意波形發(fā)生器1.AWG的產(chǎn)生AWG是指能產(chǎn)生所要求的任意波形的信號源。與以往的頻率合成器不同，AWG除了具有信號源的共有技術(shù)指標(biāo)和放大、衰減等有共性的電路之外，還有它特有的功能要求和技術(shù)指標(biāo)。例如，它區(qū)別于其他信號源的一項(xiàng)功能就是可以提供很方便的波形設(shè)置方法。2.AWG的技術(shù)指標(biāo)(1)最高采樣率。指輸出波形中采樣點(diǎn)的最高速率。(2)幅度分辨率。用來表示AWG所能表現(xiàn)的幅度細(xì)小變化的程度。(3)波形存儲器容量。也叫波形存儲器深度，是指每個(gè)通道能存儲的最大點(diǎn)數(shù)。(4)通道的數(shù)目。多通道的AWG更容易表現(xiàn)復(fù)雜波形，所以通道數(shù)目是AWG中很重要的參數(shù)。3.任意波形數(shù)據(jù)的建立方法(1)直接繪圖輸入。(2)表格法。(3)波形直接輸入。(4)數(shù)學(xué)表達(dá)式。(5)逐點(diǎn)輸入與內(nèi)插法配合。項(xiàng)目習(xí)題（部分）1.簡述信號發(fā)生器的概念及作用。2.正弦信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)有哪些?各具有什么含義？3.脈沖信號發(fā)生器與數(shù)字信號發(fā)生器有何區(qū)別?4.低頻信號發(fā)生器由哪幾部分組成?各單元的功能是什么?5.高頻信號發(fā)生器輸出信號的調(diào)制方式一般有哪兩種?在這兩種調(diào)制方式下，主振級各輸出什么波形?項(xiàng)目4示波器1234示波器概述通用示波器數(shù)字存儲示波器通用示波器的選用下一頁返回5示波器的基本測量方法任務(wù)1示波器概述活動1.示波器概述示波器是電子測量中最常用的一種儀器。它既可以直觀地顯示電信號的時(shí)域波形圖像，并根據(jù)波形測量信號的電壓、頻率、周期、相位和調(diào)幅系數(shù)等參數(shù)，也可間接觀測電路的有關(guān)參數(shù)及元器件的伏安特性。根據(jù)目前發(fā)展的現(xiàn)狀，示波器主要分為模擬示波器和數(shù)字示波器兩種，進(jìn)一步可分為以下幾類：通用示波器(包括簡易示波器、慢掃描示波器、多線示波器和多蹤示波器等)、取樣示波器、存儲示波器和特種示波器等?；顒?.示波器的工作原理1.陰極射線示波管示波器將電信號波形轉(zhuǎn)換成人眼能直接觀察的圖像，是通過其核心部件——陰極射線示波管——來實(shí)現(xiàn)的。它的電氣結(jié)構(gòu)包括3個(gè)部分：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。整個(gè)密封在玻璃殼內(nèi)，成為大型的電真空器件。就其用途而言，它是把電信號變成光信號的轉(zhuǎn)換器。2.波形顯示原理示波器之所以能用來觀測信號波形是基于示波管的線性偏轉(zhuǎn)特性，也就是電子束的偏轉(zhuǎn)距離正比于加到偏轉(zhuǎn)板上的電壓大小。電子束沿垂直和水平兩個(gè)方向的運(yùn)動是相互獨(dú)立的，打在熒光屏上亮點(diǎn)的位置取決于同時(shí)加在兩對偏轉(zhuǎn)板上的電壓。掃描、波形顯示、同步掃描過程中的增輝X-Y顯示方式活動3.示波器的結(jié)構(gòu)１.示波器的水平系統(tǒng)產(chǎn)生并放大一個(gè)與時(shí)間呈現(xiàn)線性關(guān)系的鋸齒波電壓，該電壓使電子束沿水平方向隨時(shí)間線性偏移，形成時(shí)間基線；選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)或同步信號，并在此信號作用下產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描電壓，以確保顯示波形的穩(wěn)定；產(chǎn)生增輝或消隱信號，控制示波器的Z通道?，F(xiàn)代通用示波器的X通道至少包括觸發(fā)整形電路、掃描發(fā)生器和X放大器電路。2.示波器的垂直系統(tǒng)Y通道要探測被測信號，并對它進(jìn)行不失真地衰減和放大；還要具有倒相作用，以便將被測信號對稱地加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板。另外，為了和X通道相配合，Y通道還應(yīng)有延時(shí)功能，并能向X通道提供內(nèi)觸發(fā)源。輸入電路延遲線放大器觸發(fā)放大電路3.示波器的主機(jī)系統(tǒng)示波器的主機(jī)系統(tǒng)包括高/低壓電源、陰極射線示波管及其顯示電路、Z軸電路和校準(zhǔn)信號發(fā)生器等。(1)高/低壓電源。低壓電源為示波器中的電子線路提供所需的直流電壓。(2)顯示電路。顯示電路包括陰極射線示波管和為示波管各個(gè)電極提供電壓的電路、光跡旋轉(zhuǎn)電路及Z軸電路。(3)校準(zhǔn)信號發(fā)生器。任務(wù)2通用示波器活動1.工作過程將被測信號經(jīng)探頭加到示波器的Y輸入端，經(jīng)衰減、前置放大和倒相后，再經(jīng)延遲線延遲時(shí)間和Y后置放大器放大，輸出足夠大的推挽信號，然后加在示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，以控制電子束作垂直方向的偏轉(zhuǎn)?；顒?.多波形顯示所謂多波形顯示，就是在同一臺示波器上“同時(shí)”顯示多個(gè)既相關(guān)又相互獨(dú)立的被測信號波形。1.雙線示波器雙線示波器是把兩個(gè)相互獨(dú)立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)封裝在同一個(gè)示波管內(nèi)，利用同一熒光屏加以顯示。2.雙蹤示波器使用單束示波管，利用Y軸電子開關(guān)，采用時(shí)間分割的方法輪流地將兩個(gè)信號接至同一垂直偏轉(zhuǎn)板，實(shí)現(xiàn)雙蹤顯示?；顒?.通用示波器的正確使用1.使用要點(diǎn)輝度聚焦：應(yīng)使用光點(diǎn)聚焦，不要用掃描線聚焦。測量連接探頭：目前，常用的探頭是無源探頭，靈敏度穩(wěn)定度2.儀器使用前的自校(1)光跡水平位置調(diào)整。調(diào)節(jié)示波器，使之出現(xiàn)清晰的掃描基線。(2)儀器自校及探頭補(bǔ)償。用本儀器附件中的探頭接到CH1連接插座，探頭鉤在校準(zhǔn)信號輸出插座上，垂直方式開關(guān)置于CH1，調(diào)節(jié)CH1移位、X移位及其他控制裝置。3.基本操作步驟（1）開機(jī)前，檢查電源電壓與儀器的工作電壓是否相符，若不符合禁止使用。（2）開機(jī)預(yù)熱，調(diào)節(jié)輝度和聚焦旋鈕使亮度適中，聚焦最佳。（3）使用前，使用儀器內(nèi)部的探頭校準(zhǔn)信號進(jìn)行校準(zhǔn)。（4）根據(jù)被測信號，選擇正確的輸入耦合方式、觸發(fā)方式、掃描工作方式和垂直工作方式。（5）根據(jù)被測信號的電壓和周期，選擇適當(dāng)?shù)腨軸靈敏度和X軸掃描速度。（6）調(diào)節(jié)垂直位移和水平位移，使波形在示波管屏幕的有效面積內(nèi)進(jìn)行測量。任務(wù)3數(shù)字存儲示波器活動1.工作原理活動2常見功能活動3特點(diǎn)活動4主要技術(shù)指標(biāo)活動5顯示方式活動1.工作原理1.取樣與A／D轉(zhuǎn)換(1)取樣。將連續(xù)波形離散化是通過取樣來完成的，取樣可分為實(shí)時(shí)取樣和等效實(shí)時(shí)取樣(非實(shí)時(shí)取樣)兩種方式。取樣方式主要取決于取樣脈沖的產(chǎn)生方法。（2）A/D轉(zhuǎn)換。A／D轉(zhuǎn)換器是波形存儲的關(guān)鍵部件，它決定了示波器的最高取樣速度、存儲帶寬和垂直分辨力等多項(xiàng)指標(biāo)。目前，A／D轉(zhuǎn)換的形式有逐次比較型、并聯(lián)型、串并聯(lián)型以及CCD器件與A／D轉(zhuǎn)換器相配合的形式等。2.數(shù)字時(shí)基發(fā)生器數(shù)字時(shí)基發(fā)生器用于產(chǎn)生取樣脈沖信號，以控制A／D轉(zhuǎn)換器的取樣速度和存儲器的寫入速度。當(dāng)示波器工作于實(shí)時(shí)取樣狀態(tài)時(shí)，時(shí)基發(fā)生器相當(dāng)于掃描時(shí)間因數(shù)控制器，它實(shí)際上是一個(gè)時(shí)基分頻器，先由晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號，再用若干分頻器將其分頻，即可得到各種不同的時(shí)基信號。由該信號來控制A／D轉(zhuǎn)換器，即可得不同的取樣速度。3.地址計(jì)數(shù)器用來產(chǎn)生存儲器的地址信號，它由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。計(jì)數(shù)器的位數(shù)由存儲長度來決定。4.存儲器為了實(shí)現(xiàn)對高速信號的測量，應(yīng)該選用存儲速度較高的RAM。5.預(yù)置觸發(fā)功能預(yù)置觸發(fā)功能含有延遲觸發(fā)和負(fù)延遲觸發(fā)兩種情況?；顒?.數(shù)字示波器的常見功能數(shù)字示波器大多具有模擬示波器的基本功能，如基本顯示波形的功能、XY工作模式、基本觸發(fā)方式等。數(shù)字示波器比模擬示波器增加了多種有用的功能，最常見的有自動標(biāo)定、自動參數(shù)測量、波形和設(shè)置狀態(tài)的存儲、接口總線及輸出打印、顯示平均及曲線擬合(內(nèi)插方法)、帶寬濾波器接入、觸發(fā)工作模式及觸發(fā)條件選擇、光標(biāo)測量。活動3.數(shù)字存儲示波器的特點(diǎn)(1)對波形的取樣、存儲與波形的顯示可以分離。(2)能長期存儲信號。(3)具有先進(jìn)的觸發(fā)功能。(4)具有很強(qiáng)的處理能力。(5)便于觀測單次過程和緩慢變化的信號。(6)具有多種顯示方式。(7)可用字符顯示測量結(jié)果。(8)便于程控和用多種方式輸出。(9)便于進(jìn)行功能擴(kuò)展。(10)實(shí)現(xiàn)多通道混合信號測量。(11)便攜式示波器?；顒?.數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)1.最高取樣速度最高取樣速度是指單位時(shí)間內(nèi)取樣的次數(shù)，也稱數(shù)字化速度，用每秒鐘完成的A／D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量，常以頻率來表示。2.存儲帶寬由A／D轉(zhuǎn)換器的最高速度決定。存儲帶寬主要反映在最大數(shù)字化速度(取樣速度)時(shí)還要能分辨多位數(shù)(精確度要求)。3.分辨力分辨力是指示波器能分辨的最小電壓或最小時(shí)間增量，即量化的最小單元。4.存儲容量：又稱記錄長度。與水平分辨力在數(shù)值上互為倒數(shù)。它以采集存儲器(主存儲器)的最大存儲容量來表示，常以字(Word)為單位。5.讀出速度：是指將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出的速度，常用(時(shí)間)／div來表示。活動5.數(shù)字存儲示波器的顯示方式1.存儲顯示存儲顯示是數(shù)字存儲示波器最基本的顯示方式。它顯示的波形是由一次觸發(fā)捕捉到的信號片斷，即在一次觸發(fā)形成并完成信號數(shù)據(jù)存儲之后，通過控制存儲器的地址依次將數(shù)據(jù)讀出，再經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換穩(wěn)定地顯示在顯示器屏幕上。存儲顯示根據(jù)讀出方法的不同，可分為CPU控制方式和直接控制方式。2.雙蹤顯示與存儲方式密切相關(guān)。存儲時(shí)，為了使兩條復(fù)現(xiàn)的波形在時(shí)間上保持原有的對應(yīng)關(guān)系，常采用交替存儲技術(shù)。3.鎖存和半存顯示鎖存顯示就是把一幅波形數(shù)據(jù)存入存儲器之后，只允許從存儲器中讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，不準(zhǔn)再寫入新數(shù)據(jù)。半存顯示是指波形被存儲之后，允許存儲器奇數(shù)(或偶數(shù))地址中的內(nèi)容更新，但偶數(shù)(或奇數(shù))地址中的內(nèi)容保持不變。4.滾動顯示滾動顯示是數(shù)字存儲示波器一項(xiàng)很有特點(diǎn)的顯示方式。它的表現(xiàn)形式是被測波形連續(xù)不斷地從屏幕右端進(jìn)入，從屏幕左端移出。5.插值顯示一般情況下，數(shù)字存儲示波器屏幕顯示的波形由一些密集的點(diǎn)構(gòu)成，稱為點(diǎn)顯示。任務(wù)4通用示波器的選用活動1.根據(jù)被測信號的特性選擇如果只定性觀察一般的正弦波或其他重復(fù)信號的波形，當(dāng)頻率不高時(shí)，可選用普通示波器或簡易示波器等，并要求其掃描時(shí)間應(yīng)能顯示適當(dāng)周期數(shù)目的信號。如果觀察非周期信號或?qū)挾群苄〉拿}沖信號，應(yīng)當(dāng)選用具有觸發(fā)掃描或單次掃描的寬頻帶示波器，掃描速度的選取應(yīng)能使顯示的脈沖信號占有熒光屏的大部分。如果觀察快速變化的非周期性信號，則應(yīng)選用高速示波器。如果觀察低頻緩慢變化的信號，可選用低頻示波器或長余輝慢掃描示波器。如果需要對兩個(gè)被測信號進(jìn)行比較，則應(yīng)選用雙蹤示波器。如果需要同時(shí)觀測多個(gè)被測信號，則應(yīng)采用多Y通道的示波器，如四蹤的或八蹤的。如果希望對被測信號波形的局部突出顯示，則可采用雙時(shí)基示波器，利用延遲掃描功能來突出顯示其局部。如果希望波形存儲起來以供事后進(jìn)行分析研究，可選擇數(shù)字存儲示波器。活動2.根據(jù)示波器的性能選擇(1)頻帶寬度和上升時(shí)間。(2)垂直靈敏度。決定了對被測信號在垂直方向的展示能力。一般地，通用示波器的最高靈敏度可達(dá)10～20mV／div(3)輸入阻抗。是被測電路的額外負(fù)載，(4)掃描速度。決定了在水平方向?qū)π盘柕恼故灸芰ΑＨ蝿?wù)5示波器的基本測量方法活動1.模擬示波器的測量方法1.電壓測量電壓測量方法是先在示波器屏幕上測出被測電壓的波形高度，然后與相應(yīng)通道的偏轉(zhuǎn)因數(shù)相乘即可。直流電壓測量的測量方法如下：（1）先將示波器各旋鈕調(diào)到工作狀態(tài)，使之出現(xiàn)掃描線，然后調(diào)節(jié)Y軸“移位”旋鈕使掃描線位于熒光屏幕中間。(2)確定被測電壓的極性。接入被測電壓，將耦合方式開關(guān)置于“DC”，注意掃描光跡的偏移方向。若光跡向上偏移，則被測電壓為正極性，否則為負(fù)極性。(3)將耦合方式開關(guān)再置于“j”，然后按照直流電壓極性的反方向，將掃描線調(diào)到熒光屏刻度線的最低或最高位置上，并定為零電平線，此后不再動Y“移位”旋鈕。(4)測量直流電壓值。將耦合方式開關(guān)再撥到“DC”位置上，選擇合適的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／div)，使屏幕盡可能多地顯示覆蓋垂直分度，以提高測量準(zhǔn)確度。2.時(shí)間測量時(shí)間測量包括測量信號周期、脈沖寬度和前后沿等。當(dāng)用示波器測量時(shí)間時(shí)，應(yīng)注意時(shí)基因數(shù)的微調(diào)應(yīng)置于“校準(zhǔn)”位置(順時(shí)針旋到底)，同時(shí)還要注意有沒有掃描擴(kuò)展。(1)測量正弦波周期。(2)測量兩個(gè)脈沖信號的時(shí)間差。3.比值測量活動2.數(shù)字存儲示波器的測量方法1.進(jìn)行光標(biāo)測量(1)測量脈沖上升時(shí)間。(2)測量脈沖上沖幅值。2.捕捉單次信號步驟如下：調(diào)整“V／div”和“s／div”旋鈕，為觀察的信號建立合適的垂直與水平范圍；按下取樣按鈕，以顯示采集菜單；按下峰值檢測按鈕；按下觸發(fā)菜單按鈕，以顯示觸發(fā)菜單；按下觸發(fā)方式按鈕，以選擇單次觸發(fā)；按下斜率按鈕，以選擇上升沿；旋轉(zhuǎn)電平旋鈕，以調(diào)整觸發(fā)電平至繼電器的打開電壓與關(guān)閉電壓的中間值?；顒?.儀器操作和管理注意事項(xiàng)不少儀器，特別是進(jìn)口或出口儀器，都可以選擇采用交流220V或110V供電，一般由轉(zhuǎn)換開關(guān)或熔斷絲(保險(xiǎn)絲)進(jìn)行位置切換。在使用儀器前，要仔細(xì)閱讀使用說明書，特別是要遵守說明書中對安全操作的提示。項(xiàng)目習(xí)題（部分）1.示波管由哪些部分組成，各部分的作用是什么?2.通用示波器應(yīng)包括哪些基本單元?各有何功能?3.如果掃描正程時(shí)間是回程時(shí)間的4倍，要觀察頻率為2000Hz的正弦波電壓的4個(gè)周期，連續(xù)掃描的頻率應(yīng)該是多少?4.如果被測信號(設(shè)為正弦波)的頻率為600Hz，而線性掃描電壓的頻率為400Hz，試?yán)L出熒光屏上所顯示的波形圖。項(xiàng)目5電子計(jì)數(shù)器1234電子計(jì)數(shù)器的概念電子計(jì)數(shù)器的測量原理電子計(jì)數(shù)器的誤差分析通用計(jì)數(shù)器的使用注意事項(xiàng)下一頁返回56兩種典型通用電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器的前景學(xué)習(xí)目標(biāo)了解電子測量的概念、技術(shù)性能和基本組成。掌握電子計(jì)數(shù)器的測量原理、誤差分析。理解通用計(jì)數(shù)器的使用注意事項(xiàng)。掌握兩種典型的通用電子計(jì)數(shù)器。理解電子計(jì)數(shù)器的前景。返回任務(wù)1電子計(jì)數(shù)器的概念活動1.電子計(jì)數(shù)器的概念“時(shí)間”一般有兩種含義：一是指“時(shí)刻”，用于指明某現(xiàn)象在何時(shí)發(fā)生；二是指“間隔”，即兩個(gè)時(shí)刻之間的間隔，用于指明某現(xiàn)象持續(xù)多長時(shí)間。頻率和時(shí)間的測量方法較多，示波器是通過顯示波形測量信號的周期與頻率的，但采用最多且最基本的方法為計(jì)數(shù)器法，所使用的儀器是電子計(jì)數(shù)器。按照其測試功能的不同，電子計(jì)數(shù)器可分為以下3類。（1）通用計(jì)數(shù)器。通常指多功能計(jì)數(shù)器，它一般都具有測量頻率、周期、頻率比、時(shí)間間隔和累加計(jì)數(shù)等功能。配以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換插件，還可擴(kuò)展其測試功能。（2）頻率計(jì)數(shù)器。頻率計(jì)數(shù)器通常只具有測頻和計(jì)數(shù)功能。測量高頻和微波頻率的計(jì)數(shù)器多屬此類。（3）計(jì)算計(jì)數(shù)器。它是一種帶有微處理器的具有計(jì)算功能的計(jì)數(shù)器，除了具有通用計(jì)數(shù)器的功能外，還能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、求解比較復(fù)雜的方程等?；顒?電子計(jì)數(shù)器的技術(shù)性能1.測試功能測試功能通常包括測量頻率、測量周期、測量頻率比、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)和自校等。2.測量范圍不同的測量功能，其測量范圍含義也不同。例如，測量頻率時(shí)指頻率的上、下限，測量周期時(shí)指周期(時(shí)間單位)的最大、最小值。3.輸入特性電子計(jì)數(shù)器一般有2～3個(gè)輸入通道，各個(gè)通道有著不同的特性。具體有輸入靈敏度、輸入耦合方式、輸入阻抗、最大輸入電壓。4.測量準(zhǔn)確度電子計(jì)數(shù)器的測量準(zhǔn)確度一般用測量誤差來表示，由實(shí)際誤差和計(jì)數(shù)誤差共同決定。5.顯示及工作方式（1）顯示位數(shù)。顯示位數(shù)指電子計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)字位數(shù)。（2）顯示時(shí)間。顯示時(shí)間指一次測量結(jié)束顯示測量結(jié)果的持續(xù)時(shí)間，顯示時(shí)間通?？烧{(diào)節(jié)。（3）顯示方式。電子計(jì)數(shù)器的顯示方式一般分為有記憶顯示和不記憶顯示兩種方式。6.閘門時(shí)間和時(shí)標(biāo)機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號源提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號包括閘門時(shí)間信號和時(shí)標(biāo)信號兩種，可以有多種選擇。7.輸出電子計(jì)數(shù)器可以輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(頻率)信號的種類、輸出數(shù)據(jù)的編碼方式及輸出電平等。活動3電子計(jì)數(shù)器的基本組成通用電子計(jì)數(shù)器的基本電路主要包括A、B輸入通道，主門，時(shí)基單元，控制單元，計(jì)數(shù)與顯示單元等。1.A、B輸入通道輸入通道的作用是將被測信號進(jìn)行幅度調(diào)整、波形整形和阻抗變換，使其變換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖。（1）A輸入通道。A輸入通道是計(jì)數(shù)(脈沖)信號的輸入電路（2）B輸入通道。B輸入通道是閘門時(shí)間信號的通路，用于控制主門是否開通。2.主門主門又稱閘門，它控制計(jì)數(shù)脈沖信號能否進(jìn)入計(jì)數(shù)器。主門電路是一個(gè)雙輸入端邏輯與門。3.時(shí)基單元時(shí)基單元主要由晶體振蕩器、分頻及倍頻器組成，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號。4.控制單元控制單元能產(chǎn)生各種控制信號去控制和協(xié)調(diào)通用計(jì)數(shù)器各單元的工作，以使整機(jī)按一定的工作程序自動完成測量任務(wù)。5.計(jì)數(shù)與顯示單元本單元對主門輸出的脈沖計(jì)數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)字顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。通常它由二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)字顯示器等組成。任務(wù)2電子計(jì)數(shù)器的測量原理活動1.測量頻率頻率是指一個(gè)周期性過程在單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)的次數(shù)。當(dāng)測量同一個(gè)信號的頻率時(shí)，若閘門時(shí)間增加，測量結(jié)果不變，但有效數(shù)字的位數(shù)增加，因而提高了測量精確度。活動2測量周期周期是頻率的倒數(shù)，因此，在測量周期時(shí)，可以把測量頻率時(shí)的計(jì)數(shù)信號和門控信號的來源相對調(diào)來實(shí)現(xiàn)。為了提高測量精確度，還可采用多周期法(又稱周期倍乘)，周期倍乘率(K)的改變與顯示屏上小數(shù)點(diǎn)位置的移動同步進(jìn)行，使用者無須對計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行換算，即可直接讀出測量結(jié)果?；顒?測量頻率比電子計(jì)數(shù)器測量頻率時(shí)也是測量頻率比，只是其中一個(gè)頻率是標(biāo)準(zhǔn)頻率。當(dāng)被測信號由B通道輸入時(shí)，經(jīng)(放大)整形后控制主門的啟閉，門控信號的脈寬等于B通道輸入信號的周期；當(dāng)被測信號由A通道輸入時(shí)，經(jīng)(放大)整形后作為計(jì)數(shù)脈沖，在主門開啟時(shí)送至計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，直接顯示測量結(jié)果。活動4累加計(jì)數(shù)累加計(jì)數(shù)是指在給定的時(shí)間內(nèi)，對輸入的脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)累加計(jì)數(shù)時(shí)，門控電路改用人工控制。門控電路被啟動后，主門開啟，輸入脈沖通過主門進(jìn)入計(jì)數(shù)器累加計(jì)數(shù)；門控雙穩(wěn)態(tài)電路被復(fù)原后，主門關(guān)閉，計(jì)數(shù)停止。顯示屏直接顯示累加計(jì)數(shù)的總和?；顒?測量時(shí)間間隔對于周期相同的兩路信號，將開關(guān)S閉合，將觸發(fā)沿選擇開關(guān)選擇相同極性，就可依據(jù)輸入的一路信號測出信號周期；再將開關(guān)S斷開，分別輸入兩路被測信號，觸發(fā)沿選擇開關(guān)仍選相同極性，就可測出兩路信號的相同邊沿穿過觸發(fā)電平的時(shí)間差t,則可得兩路信號間的相位差?；顒?自校在正式測量前，為了檢驗(yàn)儀器工作是否正常，一般電子計(jì)數(shù)器都設(shè)有自校功能。自校的原理與測量頻率的原理基本相同。晶振產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(或經(jīng)分頻、倍頻)代替測頻時(shí)的被測信號，以完成自校任務(wù)。整個(gè)自校過程實(shí)質(zhì)是在給定的閘門時(shí)間內(nèi)對已知的時(shí)標(biāo)信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果是可以預(yù)知的。任務(wù)3電子計(jì)數(shù)器的誤差分析活動1.誤差來源1.量化誤差量化誤差又稱計(jì)數(shù)誤差，產(chǎn)生的原因是主門的開啟和計(jì)數(shù)脈沖的到達(dá)在時(shí)間關(guān)系上是隨機(jī)的。量化的結(jié)果只能取整數(shù)，故這種誤差的極限是±1個(gè)數(shù)碼，稱為量化誤差，又稱±1誤差。2.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差在測量頻率和時(shí)間時(shí)，電子計(jì)數(shù)器都是以晶體振蕩器產(chǎn)生的各種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號為基準(zhǔn)的。顯然，若標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號不準(zhǔn)或不穩(wěn)定，則會產(chǎn)生測量誤差，此誤差稱為時(shí)基誤差或標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。3.時(shí)基單元轉(zhuǎn)換過程中存在各種干擾和噪聲的影響，用做整形的施密特電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，電路本身的觸發(fā)電平還可能產(chǎn)生漂移，從而引入觸發(fā)誤差。誤差的大小與被測信號的大小和轉(zhuǎn)換電路的信噪比有關(guān)?；顒?頻率測量誤差分析頻率測量誤差主要由量化誤差決定。頻率測量誤差與被測信號的頻率和閘門時(shí)間有關(guān)。當(dāng)被測信號的頻率一定時(shí)，增大閘門時(shí)間就可以減小測頻誤差，或者說增大計(jì)數(shù)結(jié)果，即可減小測頻誤差?；顒?周期測量誤差分析電子計(jì)數(shù)器測量周期是利用被測信號或被測信號的若干倍形成閘門，而用標(biāo)準(zhǔn)信號形成時(shí)標(biāo)，通過在閘門時(shí)間內(nèi)對時(shí)標(biāo)信號的計(jì)數(shù)來確定被測信號的周期。與測量頻率的過程類似，計(jì)數(shù)值不完全準(zhǔn)確及時(shí)標(biāo)信號的周期略有誤差都會造成測周誤差，這是測量周期的基本誤差。任務(wù)4通用計(jì)數(shù)器的使用注意事項(xiàng)活動1.避免計(jì)數(shù)和顯示值錯(cuò)誤在討論測頻和測周誤差時(shí)已經(jīng)證明，適當(dāng)加大計(jì)數(shù)值，能減小誤差。但計(jì)數(shù)值的加大必須以保證計(jì)數(shù)器不會溢出為條件，否則顯示結(jié)果會完全錯(cuò)誤。目前，很多計(jì)數(shù)器都安裝了溢出指示燈，操作時(shí)要注意觀察?；顒?使用前要預(yù)熱標(biāo)準(zhǔn)信號一般由石英晶體振蕩器產(chǎn)生，這個(gè)振蕩器的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度需要在恒溫條件下才能保證。因此，石英晶體振蕩器常裝在恒溫裝置內(nèi)，并通電一定時(shí)間才能達(dá)到恒溫。在計(jì)數(shù)器說明書中，規(guī)定從儀器上電到開始測試之間的時(shí)間稱為預(yù)熱時(shí)間。不同準(zhǔn)確度的儀器，預(yù)熱時(shí)間也不完全相同，通常不小于10min?；顒?測試前進(jìn)行儀器的自檢自檢就是為了驗(yàn)證這些電路工作是否正常，開關(guān)、按鍵是否良好和小數(shù)點(diǎn)定位是否準(zhǔn)確等情況。自檢功能實(shí)際上是利用計(jì)數(shù)器機(jī)內(nèi)的時(shí)基閘門測量機(jī)內(nèi)的時(shí)標(biāo)信號。因?yàn)閮蓚€(gè)信號是由同一晶振源產(chǎn)生的，所以若計(jì)數(shù)器機(jī)內(nèi)電路工作正常，顯示值和小數(shù)點(diǎn)的位置也應(yīng)是確定的，并由儀器說明書列表給出?；顒?閘門、時(shí)標(biāo)和周期倍乘的選擇閘門時(shí)間、時(shí)標(biāo)和周期倍乘的選擇可在很大范圍影響計(jì)數(shù)誤差。對于位數(shù)較多的計(jì)數(shù)器，這個(gè)誤差可能相差成千上萬倍，它通常是計(jì)數(shù)器總誤差中最主要的成分。閘門、時(shí)標(biāo)和周期倍乘的選擇原則是：在不溢出的前提下，盡可能加大計(jì)數(shù)值。任務(wù)5兩種典型通用電子計(jì)數(shù)器活動1.E312A型通用電子計(jì)數(shù)器簡介1.主要技術(shù)性能(1)頻率測量。從A通道輸入；頻率測量范圍為1Hz～10MHz(2)周期測量。從A通道輸入；測量范圍為0.4～10s(3)頻率比測量。從A、B通道輸入；測量范圍：A通道為1Hz～10MHz，B通道為1Hz～2.5MHz；倍乘率與周期測量時(shí)相同；無單位顯示，小數(shù)點(diǎn)自動定位。(4)脈沖時(shí)間間隔測量。測量范圍為0.1～0.25μs；單線由A通道輸入，雙線由A、B通道輸入，并要求脈寬大于10.5μs，休止期大于10.5μs。(5)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)最大值為108-1；小數(shù)點(diǎn)在數(shù)字右邊；其他各項(xiàng)指標(biāo)與頻率測量時(shí)相同。(6)輸入阻抗。A、B端輸入電阻大于500kΩ，輸入電容小于30pF。(7)晶體振蕩器。振蕩頻率為5MHz。(8)顯示及工作方式。2.基本工作原理被測信號經(jīng)輸入通道放大、整形后，形成矩形波輸出，控制選擇門可選擇其上升沿或下降沿，送入計(jì)數(shù)／控制邏輯單元。計(jì)數(shù)／控制邏輯單元可以直接驅(qū)動外接的8位LED顯示器，以掃描形式顯示測量結(jié)果。顯示驅(qū)動電路有無效零消隱功能，并有計(jì)數(shù)溢出指示?；顒?E312B型通用電子計(jì)數(shù)器簡介1.主要技術(shù)性能(1)輸入通道特性。(2)C通道輸入特性。頻率測量范圍：100MHz～1GHz。輸入幅度范圍(有效值)：30mV～1.5V。輸入阻抗：50Ω。(3)周期測量：100ns～10s。預(yù)選閘門時(shí)間：10ms、100ms、1s、10s四擋。(4)時(shí)間間隔測量。測量范圍：200ns～100s。測量時(shí)間：同周期測量。2.基本工作原理首先由微處理器發(fā)出預(yù)備信號，由被測信號的上升沿觸發(fā)E同步門，主門E開放，E計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；同時(shí)，由時(shí)鐘脈沖(10MHz)的上升沿觸發(fā)T同步門、主門T開放，T計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)T計(jì)數(shù)器累計(jì)到了預(yù)定閘門時(shí)間所需的脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，微處理器發(fā)出解除預(yù)備信號，在隨后的被測信號的上升沿作用下，E同步門關(guān)閉，E計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。3.基本測量方法(1)測量頻率。(2)測量周期。(3)測量時(shí)間間隔。1）測量脈寬。2）測量兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔。(4)B／A測量。任務(wù)6電子計(jì)數(shù)器的前景活動1.微機(jī)化等相對誤差計(jì)數(shù)器在利用IC技術(shù)改進(jìn)計(jì)數(shù)器的過程中，研制了微機(jī)化等相對誤差計(jì)數(shù)器。它使測頻和測周的計(jì)數(shù)誤差相同，并有利于減小這種誤差。同時(shí)，還能做到計(jì)數(shù)誤差不隨被測信號的頻率而變化?；顒?計(jì)數(shù)器的發(fā)展趨勢（1）在功能擴(kuò)展方面，計(jì)數(shù)器除了測頻、測周、測時(shí)間差、測頻率比及累加計(jì)數(shù)等功能外，有些計(jì)數(shù)器還增加了測各種調(diào)制信號的載頻和調(diào)制頻率。（2）在儀器結(jié)構(gòu)方面，表現(xiàn)為計(jì)數(shù)器與其他儀器裝于同一機(jī)箱，有構(gòu)成綜合測試儀器的趨勢。例如，把計(jì)數(shù)器與示波器、數(shù)字多用表、信號源或功率計(jì)裝于同一機(jī)箱或表殼內(nèi)，形成兩種以上功能的儀器?；顒?計(jì)數(shù)器測頻范圍的擴(kuò)展計(jì)數(shù)器測頻范圍的擴(kuò)展主要是指提高所能測量頻率的范圍1.用取樣法測微波、毫米波信號的頻率用取樣法測微波、毫米波的頻率是20世紀(jì)80年代興起的測頻技術(shù)。2.用變頻法測微波、毫米波的頻率變頻法又稱混頻法或外差法，與取樣法類似，變頻法也是先將微波、毫米波信號變?yōu)橹蓄l信號后，再用普通計(jì)數(shù)器測量，只不過取樣法與變頻法獲取中頻的方法不同。此外，變頻法選擇及判斷諧波次數(shù)的速度不是很快。3.測高頻信號的其他方法除了取樣法和變頻法外，用計(jì)數(shù)器測量高頻信號的頻率還有不少方法。下面簡單介紹分頻法的基本原理。分頻法是將被測頻率進(jìn)行一定次數(shù)的分頻，使分頻后的頻率可直接用普通頻率計(jì)測量。直接測量所得分頻后的頻率乘以分頻系數(shù)即為被測高頻信號的頻率。項(xiàng)目習(xí)題1.簡述通用電子計(jì)數(shù)器的基本組成，并說明各組成部分的作用。2.簡述電子計(jì)數(shù)器的工作原理。3.簡述通用計(jì)數(shù)器的注意事項(xiàng)。4.簡述通用計(jì)數(shù)器有哪些誤差來源。5.在測量頻率和周期時(shí)，電子計(jì)數(shù)器存在哪些主要誤差?如何減小這些誤差?項(xiàng)目6頻域測量儀器1234頻域測量儀器概述頻率特性測試儀頻譜分析儀項(xiàng)目習(xí)題下一頁返回任務(wù)1頻域測量儀器概述活動1.頻域測量儀器的概念頻域測量儀器是指可以將信號作為頻率的函數(shù)進(jìn)行分析的儀器。常見的頻域測量儀器主要有頻率特性測試儀(也稱掃頻儀)和頻譜分析儀。它們都是利用頻域測量的方法，對線性系統(tǒng)的頻率特性和信號的頻譜進(jìn)行測量和分析?；顒?.線性系統(tǒng)的頻率特性和信號的頻譜現(xiàn)代電子技術(shù)中，幅頻特性測量主要采用20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的掃頻測量技術(shù)。這種被廣泛應(yīng)用的掃頻測量技術(shù)，除了可以直接在示波管屏幕上顯示出被測電路(或器件)的頻率特性或信號源的頻譜特性等外，還可以測量網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。通常把按照一定規(guī)律列出的圖表或繪制的圖像稱為譜。而信號的頻譜是指對信號按照頻率順序排列起來的各種成分，當(dāng)只考慮幅值時(shí)，被稱為幅度頻譜，簡稱頻譜。信號的頻譜可以通過頻譜分析儀來測量，對信號的頻譜所進(jìn)行的研究稱為頻譜分析。任務(wù)2頻率特性測試儀活動1.掃頻測量法點(diǎn)頻測量法不僅操作煩瑣、過程費(fèi)時(shí)，而且不直觀，時(shí)常會漏掉一些突變點(diǎn)，造成很大的誤差。這種頻率掃動的信號，稱為掃頻信號。用頻率連續(xù)變化的掃頻信號測量幅頻特性曲線，稱為掃頻測量法。由于掃頻信號的頻率是連續(xù)變化的，在示波器屏幕上能直觀顯示出被測電路的幅頻特性，因此這種測量方法又稱為動態(tài)測量法。1.掃頻與掃描信號源掃頻通常是指采用一定方法使正弦信號的輸出頻率能隨時(shí)間在一定范圍內(nèi)掃描。它作為頻率測試的信號源，能實(shí)現(xiàn)頻率特性的快速測量，也有利于測試自動化。現(xiàn)代掃頻信號源的概念有所推廣，如三角波、方波等，只要其基波頻率能隨時(shí)間掃描，也被稱為掃頻信號源。2.掃頻信號源的主要工作特性(1)有效掃頻寬度和中心頻率。有效掃頻寬度是指在掃頻線性和振幅平穩(wěn)性能符合要求的前提下，一次掃頻能達(dá)到的最大頻率覆蓋范圍。(2)掃頻線性。掃頻線性是指掃頻信號瞬時(shí)頻率的變化和調(diào)制電壓瞬時(shí)值的變化之間的吻合程度。吻合程度越高，掃頻線性越好。(3)振幅平穩(wěn)性。在幅頻特性測試中，必須保證掃頻信號的幅度恒定不變。掃頻信號的振幅平穩(wěn)性通常用它的寄生調(diào)幅來表示，寄生調(diào)幅越小，表示振幅平穩(wěn)性越高。(4)頻標(biāo)。為了使幅頻特性容易讀數(shù)，應(yīng)有多種頻率標(biāo)記，必要時(shí)頻標(biāo)可外接。3.掃頻信號的產(chǎn)生方法(1)變?nèi)荻O管掃頻。變?nèi)荻O管掃頻是通過改變振蕩回路中的電容量，以獲得掃頻的一種方法。它將變?nèi)荻O管作為振蕩器選頻電路中電容的一部分，當(dāng)掃頻振蕩器工作時(shí)，將調(diào)制信號反向地加到變?nèi)荻O管上，使二極管的電容隨調(diào)制信號變化而變化，進(jìn)而使振蕩器的振蕩頻率也隨著變化，從而達(dá)到掃頻的目的。(2)磁調(diào)制掃頻。磁調(diào)制掃頻是通過改變振蕩回路中帶磁芯的電感線圈的電感量，以獲得掃頻的一種方法。在磁調(diào)制掃頻電路中，通常調(diào)制電流為正弦波，即采用正弦波掃頻。(3)寬帶掃頻。前兩種掃頻方法難以同時(shí)滿足這兩個(gè)要求，它們的有效掃頻寬度總是受到種種限制。一般用差頻法來擴(kuò)展掃頻寬度。4.頻率標(biāo)記電路頻率標(biāo)記電路簡稱頻標(biāo)電路，頻標(biāo)的產(chǎn)生通常采用差頻法。頻率標(biāo)記電路產(chǎn)生一系列頻標(biāo)，形成頻標(biāo)群，此頻標(biāo)群可作為頻率標(biāo)尺。由于電路中所用濾波器的特性，頻標(biāo)為菱形。把這些頻標(biāo)信號加至Y放大器與檢波后的信號混合，就能得到加有頻標(biāo)的幅頻特性曲線，以便讀出各點(diǎn)相應(yīng)的頻率值。活動2.頻率特性測試儀的工作原理

頻率特性測試儀簡稱掃頻儀，用來對網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性進(jìn)行動態(tài)測試，其曲線直接顯示在熒光屏上。它是根據(jù)掃頻測量法的原理設(shè)計(jì)、制造而成的。掃描電壓發(fā)生器產(chǎn)生的掃描電壓既加至X軸，又加至掃頻信號發(fā)生器，使掃頻信號的頻率變化規(guī)律與掃描電壓一致，從而使得每個(gè)掃描點(diǎn)與掃頻信號輸出的頻率有一一對應(yīng)的確定關(guān)系。因?yàn)楣恻c(diǎn)的水平偏移與加至X軸的電壓成正比，即光點(diǎn)的水平偏移位置與X軸上所加電壓有確定的對應(yīng)關(guān)系，而掃描電壓與掃頻信號的輸出瞬時(shí)頻率又有一一對應(yīng)關(guān)系，所以X軸相應(yīng)地成為頻率坐標(biāo)軸。掃頻信號加至被測電路，檢波探頭對被測電路的輸出信號進(jìn)行峰值檢波，并將檢波所得信號送往示波器Y軸電路。該信號的幅度變化正好反映了被測電路的幅頻特性，因而在屏幕上能直接觀察到被測電路的幅頻特性曲線?；顒?.頻率特性測試儀的使用注意事項(xiàng)（1）儀器在測量前，應(yīng)進(jìn)行電氣性能的檢查。（2）掃頻輸出電纜和檢波輸入電纜在接入被測網(wǎng)絡(luò)時(shí)，地線應(yīng)盡量短，以免產(chǎn)生誤差。（3）對于輸出端帶有檢波電路的待測網(wǎng)絡(luò)，與Y軸輸入端相連接的電纜不應(yīng)帶有檢波探頭；當(dāng)被測網(wǎng)絡(luò)的輸出端帶有直流電位時(shí)，Y軸輸入應(yīng)選用AC耦合方式；當(dāng)被測網(wǎng)絡(luò)的輸入端帶有直流電位時(shí)，應(yīng)在掃頻輸出電纜上串接容量較小的隔直電容。（4）當(dāng)頻率特性測試儀工作在高頻狀態(tài)時(shí)，應(yīng)注意掃頻信號的輸出和被測網(wǎng)絡(luò)(或設(shè)備)之間的阻抗匹配。（5）當(dāng)觀察鑒頻輸出的S曲線時(shí)，要注意“+”“-”極性轉(zhuǎn)換（6）被測件要注意屏蔽，否則由于受分布參數(shù)及輸出與輸入之間反饋等影響，會引起測量誤差。（7）當(dāng)需要特殊頻率的頻標(biāo)時(shí)，可將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于“外接”位置，在外接輸入插座上加入所需的信號電壓(≥50mV)。（8）將面板上的掃頻方式選擇開關(guān)置于“點(diǎn)頻”位置，此時(shí)掃頻儀可作為一般信號發(fā)生器使用。（9）零頻的確定。將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于“1、10MHz”，頻標(biāo)增益旋鈕置于“合適”位置，調(diào)節(jié)中心頻率旋鈕，使中心頻率在起始附近變化。（10）當(dāng)使用頻率特性測試儀進(jìn)行測量時(shí)，要特別注意被測電路(或設(shè)備)增益的讀法，可結(jié)合實(shí)際測量熟練掌握。任務(wù)3頻譜分析儀活動1.常見的幾種頻譜分析儀頻譜分析儀又叫頻譜儀，它是一種重要的、精度較高的頻域分析儀器，可用來測量信號電平、諧波失真、頻率及頻率響應(yīng)、調(diào)制系數(shù)、頻率穩(wěn)定度及頻譜純度等。頻譜分析儀按照構(gòu)成方式，可分為順序?yàn)V波式、掃頻外差式和FFT分析式頻譜分析儀3種。其中，前兩種又稱為濾波式；FFT分析式又稱為計(jì)算式或算法式。1.掃頻外差式頻譜分析儀掃頻外差式是按外差方式來選擇所需頻率分量，其中頻固定，通過改變本機(jī)振蕩器的振蕩頻率而達(dá)到選頻的目的。這種頻譜儀主要由外差式接收機(jī)和示波器兩部分組成。由于示波器的掃描電壓就是掃頻振蕩器的調(diào)制電壓，所以水平軸已變成頻率軸，因而在屏幕上顯示出被測信號的頻譜圖。2.順序?yàn)V波式頻譜分析儀順序?yàn)V波式頻譜分析儀又稱多通道濾波器分析儀。與其他測量儀器類似，被測信號首先經(jīng)過放大、衰減等處理，然后并行輸入給多個(gè)帶通濾波器，后者選出它通帶中能通過的頻率分量，經(jīng)檢波器得到各頻率分量的數(shù)值，送給處理顯示電路。最后，處理及顯示電路將各頻率分量在顯示器頻率軸(橫軸)的相應(yīng)位置排開，即得頻譜分析儀的顯示結(jié)果。3.FFT分析式頻譜儀20世紀(jì)60年代，一種對離散傅里葉變換的快速算法被提出來，稱為快速傅里葉變換，記為FFT。它是依據(jù)離散傅里葉變換發(fā)展形成的，只是在算法上進(jìn)行了改進(jìn)，使分析速度大大提高。目前，利用FFT技術(shù)進(jìn)行頻譜分析，已成為利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行頻域分析的常用方法。在實(shí)際FFT分析儀中，往往仍有一些實(shí)際問題需要解決，現(xiàn)簡單介紹如下。（1）FFT分析給出的是從接近直流開始至采樣頻率限制的某最高頻率為止。（2）用采樣值的FFT分析替代對原信號的頻譜分析，對采樣時(shí)間有一定的要求。（3）一般FFT分析的頻譜用二維顯示，在有些儀器的顯示中可加入時(shí)間因素，即用不同時(shí)間的頻譜來顯示頻譜隨時(shí)間的變化，稱為譜圖?；顒?.頻譜分析儀的主要特性1.有效頻率范圍在滿足儀器性能指標(biāo)的情況下，儀器能分析的最寬頻率范圍被稱為有效頻率范圍。在順序?yàn)V波式頻譜分析儀、掃頻外差式頻譜分析儀中，有效頻率范圍是指濾波器能選出的信號的最低頻率至最高頻率2.頻率分辨力頻率分辨力是指頻譜儀能夠分辨的最小譜線間隔。它表征了頻譜儀能把頻率相互靠近的信號區(qū)分開來的能力。3.頻率相對誤差和穩(wěn)定度頻率相對誤差是所有與頻率相關(guān)的儀器測量結(jié)果的基本保障，它對頻譜儀是很重要的。在頻譜儀中涉及頻率相對誤差的問題往往分成幾個(gè)指標(biāo)分別給出。其中，準(zhǔn)確度最高（即相對誤差最?。┑氖莾x器內(nèi)的基準(zhǔn)，它常采用石英晶體振蕩器，其相對誤差的定義與信號源的有關(guān)內(nèi)容相同。對機(jī)內(nèi)晶體的穩(wěn)定度也常給出信號源項(xiàng)目討論過的日穩(wěn)定度、老化率、溫度變化時(shí)的穩(wěn)定度等指標(biāo)。4.動態(tài)范圍（1）儀器動態(tài)范圍。指在規(guī)定的儀器誤差允許范圍內(nèi)，所能測量同時(shí)出現(xiàn)在輸入端不同頻譜信號電平的最大差值。（2）顯示動態(tài)范圍。指在規(guī)定的儀器誤差允許范圍內(nèi)，能同時(shí)完整地顯示出的、兩個(gè)非諧波關(guān)系的正弦信號電平的最大差值，也常以dB為單位表示。5.靈敏度頻譜分析儀的靈敏度是指在給定的其他指標(biāo)條件下，可以測量的最小信號的能力。通常靈敏度受噪聲干擾很大。若信號被掩蓋在噪聲干擾之中，則其頻譜無法進(jìn)行測量。因此，常把高于噪聲干擾平均電平3dB(或規(guī)定的其他確定值)的信號電平稱為靈敏度。6.幅度限制（1）性能無降低最大輸入電平。性能無降低最大輸入電平是指當(dāng)頻譜儀的輸入端分別加入直流及交流信號時(shí)，頻譜儀性能無降低所對應(yīng)的輸入電平。（2）增益壓縮電平。通常以信號增大至某電平時(shí)，該電平的實(shí)際值與顯示值相差不大于某確定的分貝值，這時(shí)的輸入信號電平稱為增益壓縮電平。（3）無損壞最大輸入功率。是儀器輸入端所加的不會損壞儀器的最大功率。7.分析時(shí)間分析時(shí)間是指進(jìn)行一次頻譜分析所用的時(shí)間。8.幅度顯示方式及其相對誤差頻譜儀縱坐標(biāo)顯示的幅度可以是功率，也可以是電壓，其單位可以使用dBm，dBV等表示。幅度顯示的相對誤差在不同顯示方式下可以分別給出?；顒?.頻譜分析儀的應(yīng)用1.分析信號包含的頻譜分量及其幅值分析信號所包含的頻譜分量及其幅值是頻譜儀最基本的功能。實(shí)際上，只要將被測信號接入頻譜儀的輸入端，就可測得信號各頻譜分量的幅值。2.測量諧波失真和互調(diào)失真(1)測量諧波失真。用頻譜儀測信號的諧波失真，在忽略頻譜儀本身非線性的情況下，只需測量信號的基頻及諧波的相對電平即可。由于諧波的產(chǎn)生電路存在非線性，這種電路產(chǎn)生的信號所含諧波失真與信號的大小有關(guān)。所以在描述一個(gè)信號的諧波失真的數(shù)值時(shí)，還應(yīng)說明該信號的大小或者其基波的大小。后一種情況只要把頻譜儀的Y軸改為讀絕對電平就可直接讀出。(2)測量互調(diào)失真。當(dāng)輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上不同頻率的信號給非線性系統(tǒng)時(shí)，在其輸出端除了有各信號的基波和某些諧波外，還可能有各頻率間的和頻及差頻信號，這些和頻及差頻信號稱為互調(diào)失真分量。3.測量隨機(jī)噪聲和相位噪聲(1)測量隨機(jī)噪聲。對統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化的隨機(jī)噪聲稱為平穩(wěn)隨機(jī)噪聲，用頻譜儀測量隨機(jī)噪聲通常是指測量平穩(wěn)隨機(jī)噪聲。測量的方法是測量在一定頻率時(shí)的功率譜密度。除了噪聲為離散值時(shí)可直接用統(tǒng)計(jì)分析外，大多數(shù)情況下噪聲在頻域不再是離散的譜線。這時(shí)衡量在某個(gè)頻率附近噪聲功率的大小，常用該頻率附近單位頻率(即1Hz)內(nèi)噪聲在1Ω電阻上產(chǎn)生的功率來衡量。(2)測量相位噪聲。用頻譜儀測量單邊帶相位噪聲和隨機(jī)噪聲有不少相似之處。測量時(shí)，最好令頻譜儀作相對電平顯示，將載波信號的功率置于參考電平，然后將有效噪聲帶寬內(nèi)的噪聲功率折算為1Hz內(nèi)的噪聲功率。由于與測量隨機(jī)噪聲類似的原因，測量結(jié)果將需再加一個(gè)修正值。由于噪聲功率譜通常不夠穩(wěn)定，通常取其多次測量的平均值。現(xiàn)代頻譜儀大多給出平均和自動修正功能。當(dāng)頻譜儀內(nèi)部的噪聲與相位噪聲相比不能忽略時(shí)，儀器也會在修正值中自動考慮。項(xiàng)目習(xí)題（部分）1.頻率特性測試儀主要由哪幾部分組成?簡述各部分的功能。2.當(dāng)用頻率特性測試儀測量電路的頻率特性時(shí)，正程掃描與逆程掃描為什么會不重合?為了解決此問題，在掃頻儀中采取何種措施?3.頻率特性測試儀的X軸為什么可用來表示頻率軸?項(xiàng)目7電子元件測量儀器123電子元件特性及參數(shù)測量儀器集總參數(shù)元件測量儀器項(xiàng)目習(xí)題下一頁返回任務(wù)1電子元件特性及參數(shù)測量儀器活動1.三極管特性曲線的測量三極管特性曲線是指三極管各個(gè)電極的電壓-電流之間或者電流-電流之間的關(guān)系曲線?；顒?.半導(dǎo)體管特性圖示儀1.組成原理(1)基極階梯信號源。階梯信號源可提供不同極性、不同大小的階梯信號，用以產(chǎn)生階梯電流或階梯電壓，供測試不同類型的半導(dǎo)體分立器件時(shí)采用。測試時(shí)，階梯信號源為被測半導(dǎo)體分立器件提供偏置。階梯信號源內(nèi)設(shè)有調(diào)零電位器，調(diào)整它可保證階梯電壓的起始級為零電平。(2)集電極掃描電壓發(fā)生器。集電極掃描電壓發(fā)生器用以供給所需的集電極掃描電壓。(3)示波器。用于顯示晶體管的特性曲線，包括X放大器、Y放大器及示波管。(4)開關(guān)及附屬電路。1）極性開關(guān)。包括基極階梯信號源和集電極掃描電壓發(fā)生器的正、負(fù)極性選擇開關(guān)，以適應(yīng)不同類型晶體管的測試要求。2）X軸、Y軸選擇開關(guān)。把不同信號接至X放大器或Y放大器。3）零電壓、零電流開關(guān)?？墒够鶚O接地或基極開路。4）靈敏度校準(zhǔn)電壓。提供校準(zhǔn)電壓，用于對刻度進(jìn)行校正2.測量原理(1)二極管特性曲線的測量。要測量二極管的正向特性就加正極性掃描電壓，測量反向特性就加負(fù)極性掃描電壓，不必使用階梯信號。將集電極電壓接至X軸，取樣電壓接至Y軸，即可顯示相應(yīng)的特性曲線。(2)三極管輸出特性曲線的測試。三極管輸出特性曲線及測試原理在前面已經(jīng)介紹過，這里不再贅述。(3)三極管輸入特性曲線的測試。三極管輸入特性曲線是一組以UCE為參變量的曲線。按照類似于輸出特性曲線的顯示方法，在基極回路加上經(jīng)全波整流后的掃描電壓，E極接至示波器X輸入端，B極接示波器的“地”端(設(shè)示波器X放大器反相一次)，使圖像仍為正向掃描；由電阻RB上的電壓降獲得iB變化的取樣，接至示波器Y輸入端，在集電極回路加階梯電壓，即可得到一組輸入特性曲線?；顒?.典型產(chǎn)品介紹1.主要技術(shù)性能2.工作原理XJ4810型半導(dǎo)體管的工作原理與一般的半導(dǎo)體管特性圖示儀基本相同。為了方便使用，增設(shè)“二簇電子開關(guān)”。當(dāng)階梯信號每次復(fù)零時(shí)，“二簇電子開關(guān)”將階梯信號交替送至其中一只被測管的基極，從而實(shí)現(xiàn)了在屏幕上同時(shí)顯示兩只三極管的特性曲線的目的。3.面板說明(1)電源及示波管控制部分。(2)集電極電源部分。1)“峰值電壓范圍”按鍵開關(guān)。2)“峰值電壓％”調(diào)節(jié)旋鈕。3)“+、-”極性按鍵開關(guān)。4)“電容平衡”與“輔助電容平衡”旋鈕。5)“功耗限制電阻Ω”選擇開關(guān)。(3)Y軸部分。1)“電流／格”開關(guān)。2)“移位”旋鈕。3)“增益”旋鈕。(4)X軸部分。1)“電壓／格”開關(guān)：集電極電壓和基