电子测量与技术课程总结

电子测量与技术

小论文

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题目：示波器和信号发生器

摘要：

测量是无处不在的，日常生活、工农业发展、高新技术和国防现代化建设都离不开测量，科学的发展与进步更离不开测量。电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术,除了对各种电量、电信号以及电路元器件的特性和参数进行测量外、它还可以对各类非电量进行测量。按照测量的性质不同，可以将电子测量分为时域测量、频域测量、数据域测量和随机量测量四种类型；按照测量方法的不同，电子测量又可以分为直接测量、间接测量和组合测量三类。并且测量总是在不同的基准下进行。因此，计量基准一般分为如下三种；主基准、副基准、工作基准；2.阻抗测量包含哪些；电阻、电容、电感阻抗的测量，电阻阻抗测量方法：伏；3.误差的特点和性质；按照误差的特点和性质，误差可分为系统误差、随机误；系统误差的主要特点是：只要测量条件不变，误差即为；随机误差的特点是：不易发觉，不好分析，难于修正，；粗差的主要特点是：无规律可循，且产生之后应舍弃不用。这里着重分析信号发生器即信号源，它负责提供电子测量所需的各种电信号，是最基本、应用最广泛的电子测量仪器之一。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加入到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析和确定它们的性能参数等作用。这种提供测试用电信号的装置统称为信号发生器。

关键词：示波器信号发生器技术指标用途

电子测量分类：

1．示波器：

工作原理及主要性能参数：主要就是将随时间变化的电信号显示在屏幕上的显示观测设备。能测量从直流到数百兆赫兹的高频信号。其基本结构由加热器、阴极、控制栅、第一阳极、第二阳极、垂直偏转板、水平偏转板组成。由阴极射线管的阴极发射出的电子束根据测量信号轰击荧光屏发光产生相应波形。在屏幕上就可以根据横轴、纵轴的刻度直接观察输入信号。1）带宽、2）采样速率、3）信息数量、4）内存深度等。这些同样也是决定不同型号的示波器价格的主要因素。数字示波器的性能指标主要包括频带宽度、最高采样速率、存储带宽、波形刷新率以及读出速度等几方面。通用示波器主要由Y系统、X系统、主机系统三大部分组成。Y系统是被测信号的输入通道，它对被测信号进行衰减，放大并产生内触发信号。X信号系统的作用是产生和放大扫描锯齿波信号，它是由触发电路、扫描发生器和水平放大器组成。主机系统由示波管、电源、显示电路、Z轴电路、校准信号发生器等组成。

2. 信号发生器：

主要性能参数有：1）有效频率范围、2) 频率准确度、3) 频率稳定度、4) 频谱纯度等。但是按照不同的测量频率，其测量仪器也是不同的。比如低频信号发生器和高频信号发生器、信号合成发生器以及函数信号发生器等。

A、首先低频信号发生器的组成：低频信号发生器组成主要包括主振器、缓冲放大器、电平调节器、功率放大器、输出衰减器、阻抗变换器和输出指示器等部分。并且每个部分分别对应不同的功能。

1）主振器：主振器是低频信号发生器的核心部分，产生频率可调的正弦信号，

它决定了信号发生器的有效频率范围和频率稳定度。

2）缓冲放大器：缓冲放大器兼有缓冲和电压放大的作用。

3）功率放大器：功率放大器用来对电平调节器送来的电压信号进行功率放大，

使之达到额定的功率输出，驱动低阻抗负载。通常采用电压跟随器或BTL电路等。

4）输出衰减器：输出不同电压。

5）阻抗变换器：阻抗变换器用于匹配不同阻抗的负载，以便在负载上获得最大

输出功率。

6）输出指示：输出指示用来指示输出端输出电压的幅度，或对外部信号电压进

行测量，可能是指针式电压表、数码LED或LCD。

B、其次高频信号发生器其主要电路组成有：振荡器、缓冲级、调制级、输出级、内调制振荡器、频率调制器、监测指示电路等。

1）振荡器：用于产生高频振荡信号，信号发生器的主要工作特性大都由它决定。

2）缓冲级：主要起隔离放大的作用，用来隔离调制级对主振级可能产生的不良

影响，以保证主振级工作稳定，并将主振信号放大到一定的电平。

3）调制级：主要完成对主振信号的调制。

4）内调制振荡器：供给符合调制级要求的音频正弦调制信号。

5）输出级：主要由放大器、滤波器、输出微调、输出衰减器等组成。

6）监测指示电路：监测指示输出信号的载波电平和调制系数。

C、再次合成信号发生器其方式有：1）直接合成法：分为模拟直接合成法和数字直接合成法。

模拟直接合成法：采用基准频率通过谐波发生器，产生一系列谐波频率，然后用混频、倍频和分频进行频率的算术运算，最终得到所需的频率；

数字直接合成法：利用ROM和DAC结合，通过控制电路，从ROM单元中读出数据，进行数/模转换，得到一定频率的输出波形。

2) 间接合成法则通过锁相技术进行频率的算术运算，最后得到所需的频率。

D、最后是函数信号发生器其工作原理以及主要电路组成及功能有：1）利用各种电路通过函数变换实现波形之间的转换，即以某种波形为第一波形，然后利用第一波形导出其他波形。近来较为流行的方案是先产生三角波，然后产生方波和正弦波等。

2）函数信号发生器的主要性能指标：

(1) 输出波形：通常输出波形有正弦波、方波、脉冲和三角波等波形，有的还具有锯齿波、斜波、TTL同步输出及单次脉冲输出等。

(2) 频率范围：函数发生器的整个工作频率范围一般分为若干频段。

(3) 输出电压：对正弦信号，一般指输出电压的峰-峰值，通常可达10Up-p以上；对脉冲数字信号, 则包括TTL和CMOS输出电平。

(4) 波形特性：不同波形有不同的表示法。正弦波的特性一般用非线性失真系数表示，一般要求小于等于3%；三角波的特性用非线性系数表示，一般要求小于等于2%；方波的特性参数是上升时间，一般要求小于等于100 ns。

(5) 输出阻抗等相关参数。

3. 结论：

综上所述：现在的科技发展归根结底离不开准确的测量仪器以及测量的技术。这里所提及的示波器、信号发生器只是众多仪器中的两种。并且信号发生器用途广泛、种类繁多，它分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用仪器是为某种特殊专用目的而设计制作的，能够提供特殊的测量信号，如调频立体声信号发生器、电视信号发生器等。通过了解各种信号发生器的分类、工作原理以及它们的技术指标如输出波形、频率范围、输出电