电子测量与仪器 第二章 信号发生器

习题答案第一章概述1、 在测量电压时，如果测量值为100V ，实际值为95V ，则测量绝对误差和修正值分别是多少？如果测量值是100V ，修正值是-10V ，则实际值和绝对误差分别是多少？1.解：Δx =x -A =100V-95V=5VC =-Δx =-5VA =x +C =100V-10V=90VΔx =-C =10V2、 用量程为50MA 的电流表测量实际值为40MA 的电流，如果读数值为38MA ，试求测量的绝对误差、实际相对误差、示值相对误差各是多少？2.解：Δx =x -A =40mA-38mA=2mA%5%100mA40mA 2A =⨯=∆=A x γ %3.5%1008mA 3mA 2x ≈⨯=∆=x x γ 3、 如果要测量一个8V 左右的电压，现有两块电压表，其中一块量程为10V 、1.5级，另一块量程为20V ，1.0级，问应选用哪一块表测量较为准确？3.解：∵mm m x x ∆=γ ∴Δx m1=γm1x m1=±1.5%×10V=±0.15VΔx m2=γm2x m2=±1.0%×20V=±0.20V>Δx m1∴选用第一块表。

4、 已知用量程为100MA 的标准电流表校准另一块电流表时，测量相同电流的电流值分别是90MA ，94.5MA ，求被校电流表的绝对误差、修正值、实际相对误差各是多少？如果上述结果是最大误差的话，测被测电流表的准确度应定为几级？4.解：Δx =x -A =94.5mA-90mA=4.5mAC =-Δx =-4.5mA%5%100mA90mA 5.4m =⨯=∆=A x γ ∵%5.4%100mA 100mA 5.4m m m =⨯=∆=x x γ ∴被校表的准确度等级应定为5.0级。

5、用一台0.5级10 V 量程电压表测量电压，指示值为7.526V ，试确定本次测量的记录值和报告值分别是多少？5.解：ΔU m =±0.5%×10V=±0.5V本次测量报告值为8V ，测量记录值为7.5V 。

项目2 信号发生器项目任务通过本项目的学习和实践,使学习者掌握以下理论知识和职业技能;2.1.1 知识点1.信号发生器的基本概念及应用范围;2.函数信号发生器的基本组成原理,以及信号发生器的主要性能指标;3.熟悉信号发生器的使用方法及注意事项;2.1.2 技能点熟练使用函数信号发生器提供各种测试用信号;项目知识2.2.1 信号发生器基本概念2.2.1.1 定义信号发生器又称信号源,它是在电子测量中提供符合一定电技术要求的电信号的设备,它能提供不同波形、频率、幅度大小的电信号,主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等,为测试提供不同的信号源;它与电子线路中的电流源、电压源的区别在于它是提供的是电信号,而后者只是提供的是电能;2.2.1.2 分类信号发生器可按输出波形和输出频率两种方法进行分类;1. 按输出波形分类,信号发生器可分为以下四种类型：1正弦波信号发生器：可产生正弦波或受调制的正弦波;2脉冲信号发生器：可产生脉宽可调的重复脉冲波;3函数信号发生器：可产生幅度与时间成一定函数关系的信号,如正弦波、三角波、方波、锯齿波、钟形波脉冲等;4噪声信号发生器：可产生各种模拟干扰的电信号;2. 按输出频率可分类,信号发生器可为以下六种类型：1超低频信号发生器：频率范围为～1KHz; 2低频信号发生器：频率范围为1Hz ～1MHz; 3视频信号发生器：频率范围为20Hz ～10MHz; 4高频信号发生器：频率范围为200KHz ～30MHz; 5甚高频信号发生器：频率范围为30～300Hz; 6超高频信号发生器：频率范围为300MHz 以上;2.2.2 几种常用信号发生器2.2.2.1 正弦波信号发生器1．频率特性1频率范围;指仪器 各项指标都能得到保证时的输出频率范围,更确切地说,应称为“有效频率范围”;2频率准确度;指信号发生器度盘或数字显示数值o f 与实际输出信号频率f 间的偏差;可用频率的绝对偏离绝对误差0f f f -=∆,或用相对偏离相对误差 α来表示,即0f f∆=α,式中,o f 为标称频率; 3频率稳定度;指在其他外界条件恒定不变的情况下,在规定时间内,信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小;频率稳定度实际上是频率不稳定度指标要求与频率准确度有关,一般振荡器的频率稳定度应比所要求的准确度高1～2个数量级;2．输出特性一个正弦信号源的输出特性主要有：1输出信号的幅度;输出信号的幅度常采用两种表示方式：其一,直接用正弦波有效值单位用V,mV 或μV 表示；其二,用绝对电平单位用dBm 或dB 表示;2输出电平范围;表征信号源能提供的最小和最大输出电平的可调范围;3输出电平的频响;指在有效频率范围内调节频率时,输出电平的变化,也就是输出电平的平坦度; 4输出电平准确度;主要由电压表刻度误差、衰减器衰减误差、0dB 准确度和输出衰减器决定;它会随温度与供电电压波动的影响而变化;常用“工作误差”来评价仪器的准确度;5输出阻抗;信号源的输出阻抗视类型不同而异;低频信号发生器输出阻抗一般有75Ω,150Ω,600Ω几种;高频信号发生器一般为50Ω或75Ω不平衡输出;6输出信号的频谱纯度;反映输出信号波形接近正弦波的程度,常用非线性失真度谐波失真度表示;一般信号源的非线性失真度应小于1%;3. 调制特性高频信号发生器在输出正弦波的同时,一般还能输出一种或一种以上的已被调制的信号,多数情况下是调幅信号和调频信号,有些还带有调相和脉冲调制等功能;例如QF1481型合成信号发生器同时具有调幅、调频、调相和脉冲调制特性;当调制信号由信号发生器内部产生时,称为内调制;当调制信号由外部加入信号发生器进行调制时,称为外调制;这类带有输出已调波功能的信号发生器,是测试无线电收发设备等场合不可缺少的仪器;2.2.2.2 低频信号发生器低频信号发生器由主振器、电压放大器、输出衰减器和电子电压表组成;如图2-1所示; 1．主振器主振器是低频信号发生器的核心电路;它产生频率可调的正弦信号,决定了信号发生器的有效频率范围和频率稳定度;低频信号发生器中产生振荡信号的方法很多,但日前主要采用RC 文氏桥振荡器,图2-2所示的振荡器由两级RC 网络和放大器组成;图中R1和C1,R2,C2组成正反馈臂,跨接于放大器的输入端和输出端之间,产生了正弦振荡;振荡频率由R 1,C 1和R 2,C 2各元件参数决定;A 为两级放大器,R F ,R T 组成负反馈臂,起到自动稳幅作用;该电路的振荡频率f n 为：2211021C R C R f π=由上式可知,改变电阻RR 1或R 2电阻CC 1或C 2的大小均可以改变输出信号的振荡频率;通常电阻R 用于频率微调,输出信号的同谋由输入出衰减器控制;2．电压放大器电压放大器兼有隔离和电压放大的作用;隔离是为了不使后级电路影响主振荡器的工作；放大是把振荡器产生的微弱振荡信号进行放大,使信号发生器的输出电压达到预定的技术指标,要求其具有输入阻抗高、输出阻抗低有一定的带负载能力、频率范围宽、非线性失真小等性能;一般采用射极跟随器或运算放大器组成的电压跟随器;3．输出衰减器输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率;通常分为连续调节和步进调节;连续调节由电阻电位器实现,即输出微调；步进调节由波段转换开关步进调节电阻分压器实现并以分贝值为刻度,也称为输出粗调;4．电子电压表电子电压表一般采用均值检波器作为信号输出指示器;用来显示输出电压或输出功率的幅度或对外部信号电压进行测量; 2.2.2.3 高频信号发生器高频信号发生器也称为射频信号发生器,信号的频率范围在300KHz-300MHz 之间,广泛应用于高频电子线路的测试实验中;该仪器具有一种或一种以上的组合调制包括正弦调幅、正弦调频以及脉冲调制功能,以满足各种通信电路及设备的测试;此外,该类仪器的输出信号的频率、电平、调制度均可在一定范围内调节,并能准确读数;高频传号发生器组成原理：高频信号发生器主要由主振级、缓冲级、调制级、内调制振荡器、输出级监测器等部分组成;如图2-3所示;1．主振级调制级是信号发生器的核心 ,用于产生高频振荡信号并可实现调频功能;它一般采用可调频率范围、频率准确度高、稳定性好的LC 振荡器,如变压器耦合振荡器、三点式振荡器等;其振荡频率一般改变L 进行分挡粗调；改变C 进行细调; 2．缓冲级缓冲级主要起隔离放大作用,用来隔离调制级对主振级产生的不良影响,保证主振级工作稳定,并将主振信号放大到一定的电平;3．调制级调制级实现调制信号对载波的调制,它包括调频、调幅和脉冲调制等调制方式;调频方式主要用于30Hz-1000MHz 的信号发生器中；调幅方式多用于300kHz-30MHz的高频信号发生器中；脉冲调制方式多用于300MHz以上的微波信号发生器中;信号发生器的调制方式通过面板上的选择开关来进行选择;调制信号可来自内调制振荡器,也可来自外部其他信号源;4．内调制振荡器内调制振荡器用于产生调制信号,提供符合调制级要求的音频正弦调制信号;5．输出级高频信号发生器输出级具有如下功能：1输出级包含功率放大级,提供足够的输出功率;2输出级具有输出微调和步进衰减电路,使得输出信号的幅度大小可以任意调节;3阻抗匹配：在信号发生器输出端与负载之间加入阻抗变换,使其工作在负载匹配的条件下,否则不仅要引起衰减系数误差,而且还可能影响前级电路的正常工作．减少信号发生器的输出功率,在输出电缆中出现驻波;6．监测器监测器一般由调制显示仪表和电子电压表组成;用于检测输出信号的载波幅度、调幅度等参数;7．电源用来供给整机各部分电路所需的交直流电源;函数信号发生器函数信号发生器,它具有调频、调幅等调制功能和压控频度特性,可产生正弦波、方波、三角波等函数波形,广泛用于通信生产测试、仪器维修等工作中;函数发生器主要有比较器、积分器、差分放大器三大主要模块电路构成;经比较器产生方波,再经过积分器产生三角波,而后由积分器输出信号反馈给比较器,比较器和积分器组成正反馈闭合电路,使其能够完成自激震荡,分别输出方波和三角波;再经过级间耦合电容接入差分放大器,使其再对三角波进行整形变换,最后输出标准正弦波;由比较器和积分器组成方波/三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成;差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点;特别是作为直流放大器时,可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波;波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性;信号发生器使用与维护常识选择信号发生器的一般原则信号发生器的应用广泛,种类型号繁多,选择时一般根据具体使用情况进行选择：1.根据被测信号波形选择;2.根据被测信号频率选择;3.根据测试功能选择;低频信号发生器主要用于检修、测试或调整各种低频放大器、扬声器、传声器、滤波器等器件的频率特性,也可用于高频信号发生器的外调制信号源;此外,在校准电子电压表时,它可提供交流信号电压;高频信号发生器主要用于测量各种无线电接收机的灵敏度、选择性等参数,同时也为调试高频电子电路提供所需的各种模拟射频信号;函数发生器可用于伺服系统、自动测试系统、音频放大器、滤波器等的实验研究中,也可用于神经刺激和麻醉等医疗研究;脉冲信号发生器是专门用来产生脉冲波形的信号源,可用于测试视频放大器、宽带电路的振幅特性、过度特性,逻辑元件的开关速度、数字电路研究以及示波器的检定与测试等;它广泛用于电子测量系统以及数字通信、雷达、激光、航天、计算机技术、自动控制等领域;4.根据测量准确度要求选择;信号发生源按性能指标可分为普通和标准信号发生器;前者是指对输出信号的频率、幅度准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器,后者是指输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内可连续调节,且读数准确、稳定,屏蔽良好的中、高挡信号发生器;使用注意事项1. 使用前应认真阅读仪器说明书,了解其基本性能、使用方法;2. 接通电源前,检查测量装置的接线是否正确;仪器的量程、频段、衰减、输出等旋钮是否有松脱、错位现象;3. 仪器预热;4. 对于表针指示的仪器,应在接通电源前进行机械调零;观察指针是否指零或规定值,如有差异,可用螺丝刀轻轻旋转机械调零旋钮,使表针指示为零;在仪器通电并充分预热后,进行电气调零,将仪器的输入端短路,调节仪器使其读数指示零或规定值;对于具有内部校准装置的仪器,使用前要正确校准;5. 正确连接测量电路连线,并选择合适的量程;6. 日常维护应注意：防尘、防潮、防腐、防振动等;项目实施2.3.1 EE1640C型函数信号发生器发生器简介2.3.1.1 EE1640C函数信号发生器主要特征1．采用大规模单片集成精密函数发生器电路,使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比;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用户可以直观、准确的了解到特别是低频时亦是如此,因此极大的方便了用户;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、FSK调制和调频功能,正弦波可以实现调幅功能;此外,本机还具有单次脉冲输出;4．整机采用中大规模集成电路设计,优选设计电路,元件降额使用, 全功能输出保护,以保证仪器高可靠性,平均无故障工作时间高达数千小时以上;2.3.1.2 主要技术指标1.输出频率：～10MHz,分为1、10、100、1K、10K、100K、1M、10M等8个档位;2.功率输出：≥10W选件;3.可输出点频正弦信号：50Hz选件;4.输出幅度：10V p-p50Ω、20V p-p1MΩ;5.可同时显示频率最大8位和幅度3位,且幅度显示单位可切换显示峰峰值V p-p和有效值Vrms;6.可输出正弦波、三角波、方波、正负向锯齿波等七种波形;7.可输出单次脉冲;8.可输出TTL/CMOS,且CMOS电平可调;9.多调制输出方式：调频、调幅、扫频、FSK;10.具有内外调幅、调频功能;11.正弦波失真度：≤%;12.方波沿：≤20ns;13.输出波形占空比可调,有直流偏置功能;14.输出信号衰减0dB/20dB/40dB/60dB;15.数字频率计测量范围：～100MHz8位显示;16.灵敏度：50mVrms;17.具有全功能输出保护,且主函数输出具有错接报警功能;18.采用大规模集成电路、SMT贴装工艺,高可靠性、散热性能好机后有排风扇,MTBF≥10000小时;2.3.1.3 操作面板说明EE1640C型函数信号发生器发生器操作面板如图2-5所示,各操作按钮及旋钮功能如下：1.频Array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;3.频率微调电位器：调节此旋钮可改变输出频率的1个频程;4.输出波形占空比调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性;当电位器处在中心位置或“OFF”位置时,则输出对称信号;5.函数输出信号直流电平调节旋钮：调节范围：-10V～+10V空载,-5V～+5V50Ω负载,当电位器处在中心位置时,则为0电平;6.函数信号输出幅度调节旋钮：调节此旋钮可改变输出的幅度,调节范围20dB;7.扫描宽度/调制度调节旋钮：调节此电位器可调节扫频输出的频率宽度;在外测频时,逆时针旋到底绿灯亮,为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统;调节此电位器可调节调频的频偏范围、调幅时的调制度和FSK调制时的高低频率差值,逆时针旋到底为关调制;8.扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短;外测频时,逆时针旋到底绿灯亮,为外输入测量信号经过衰减“20dB”进入系统;电平调节旋钮：调节此电位器可以调节输出的CMOS电平;当电位器逆时针旋到底绿灯亮时,输出为标准的TTL电平;10.频段选择按钮：每按一次此按钮,输出频率向左调整一个频段;11.频段选择按钮：每按一次此按钮,输出频率向右调整一个频段;12.波形选择按钮：按此按钮可选择正弦波、三角波、脉冲波输出;13.衰减选择按钮：可选择信号输出的0dB、20dB、40dB、60dB衰减的切换;14.幅值选择按钮：可选择正弦波的幅度显示的峰－峰值Vp-p与有效值Vrms之间的切换;15.方式选择按钮：可选择多种扫描方式、多种内外调制方式以及外测频方式;16.单脉冲选择按钮：控制单脉冲输出,每揿动一次此按钮,单脉冲输出电平翻转一次;17.整机电源开关：此按键揿下时,机内电源接通,整机工作;此键释放为关掉整机电源;18.外部输入端：当方式选择按钮选择在外部调制方式或外部计数时,外部调制控制信号或外测频信号由此输入;19.函数输出端：输出多种波形受控的函数信号,输出幅度20Vp-p空载,10Vp-p50Ω负载;20.同步输出端：当CMOS电平调节旋钮逆时针旋到底,输出标准的TTL幅度的脉冲信号,输出阻抗为600Ω；当CMOS电平调节旋钮打开,则输出CMOS电平脉冲信号,高电平在5V～≥可调;21.单次脉冲输出端：单次脉冲输出由此端口输出,“0”电平：≤,“1”电平：≥3V;22.点频输出端选件：提供50Hz的正弦波信号;23.功率输出端选件：提供≥10W4Ω负载的正弦波功率输出,频率范围20Hz～40kHz;2.3.1.4 EE1640C系列函数信号发生器操作指南1．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±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;2．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;3．仪器启动按下面板上的电源按钮,电源接通;面板上所有数码管和发光二极管全部点亮2秒后,再闪烁显示仪器型号例如“EE1641C”1秒,之后根据系统功能中开机状态设置,波形显示区显示当前波形“～”,频率显示区显示当前频率档“1k”,衰减显示区显示当前衰减档“0dB”；其余则保持上次关机前的状态;2由“频率选择”按钮选定输出函数信号的频段,由“频率调节”旋钮调整输出信号频率,直到所需的工作频率值；3由“波形选择”按钮选定输出函数的波形分别获得正弦波、三角波、脉冲波；4由信号幅度选择器和“幅度调节”旋钮,选定和调节输出信号的幅度；5由信号直流电平设定器选定输出信号所携带的直流电平；6输出波形占空比调节器可改变输出脉冲信号占空比,占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率;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180度;2.3.2 操作实例2.3.2.1 函数信号发生器操作实例1技能要求输出频率为的三角波,其幅度为10V p-p;操作步骤1．测量、试验的准备工作;2．自校检查;3．仪器启动;4. 函数信号输出;1由“波形选择”按钮选择三角波档,三角波灯亮;2由“频率选择”按钮“←”或“→”选择C“10k”档灯亮,再调节“频率微调”旋钮,调整输出信号频率至频率显示为;3调节“幅度选值”和“幅度调节”旋钮至幅度显示为10,“V”、“p-p”灯亮;2.3.2.2 函数信号发生器操作实例2技能要求输出方波,其为频率366Hz,幅度为87mV p-p,占空比为70%;操作步骤1．测量、试验的准备工作;2．自校检查;3．仪器启动;4. 函数信号输出;1按下正弦波“波形选择”按钮,正弦波灯亮;2由“频率选择”按钮“←”或“→”选择“100”档灯亮,再调节“频率微调”旋钮,调整输出信号频率至频率显示为366Hz;3按“衰减选择”按钮,40dB衰减灯亮,调节“幅度调节”旋钮至幅度显示为87,“mV”、“p-p” 灯亮;4调节输出波形占空比调节旋钮至70%;常见故障及检修方法EE1640C系列函数信号发生器采用大规模集成电路和贴片电路,可靠性高,发生故障的可能性较小;下面是几种常见的故障以及维修方法：1. 开机无显示;解决方法：首先打开电源插座里的保险丝查看是否完好;保险丝位置处如果完好,则打开仪器的外壳,将仪器内部的排线重新插紧;2. 调节多圈电位器时,频率不起作用;解决方法：由于多圈电位器属于易损件,在使用很长时间后易损坏;如果在使用时发现调节频率旋钮不可调时,基本可判断是多圈电位器损坏;3. 无同步输出;解决方法：首先检查同步输出高频头射频电缆是否符合芯线与芯线通,地线与地线通,芯线与地线不通的原则;其次,检查N1674LS044脚有无输出信号,如无则检查N1574HC1328脚有无输出信号;4. 无CMOS输出信号;解决方法：首先检查面板上的CMOS电平调节电位器是否已坏,其次检查仪器主板N17B74LS068脚有无输出电8压以及判断K2G6H-2-5V继电器是否已坏;5. 主函数无输出;解决方法：首先检查主函数输出高频头射频电缆是否符合芯线与芯线通,地线与地线通,芯线与地线不通的原则;其次,检查电阻R165或R166有无输出信号,如有则可判断是衰减器坏,如无则是幅度放大电路坏;6. 单脉冲无输出;解决方法：首先检查单脉冲输出高频头射频电缆是否符合芯线与芯线通,地线与地线通,芯线与地线不通的原则;其次,检查显示板上的D1774HC1234脚、5脚有无信号,74HC74脚和6脚有无信号,D185以及D1974HC04 8脚有无信号;7. 不测频;解决方法：检查是否将输入灵敏度设置过低;如果输入灵敏度合适,那么检查外部输入高频头射频电缆是否符合芯线与芯线通,地线与地线通,芯线与地线不通的原则;如果测频灵敏度不够可调节电位器RP13,使计数灵敏度能够满足要求;如果低通和衰减不正常,则检查对应的两个继电器K7、K8是否完好;8. 输出波形不衰减;解决方法：有可能是衰减器坏,打开衰减器的上盖,检查里面的继电器K5、K6是否损坏;9. 幅度显示不对;解决方法：检查N33LM331的第7脚有一随之变化的直流电平,而第3脚应有一随之变化的脉冲波;如无便可判定LM331坏;10. 主函数无正弦波输出;解决方法：检查K4G6H-2-5V继电器是否损坏;11. 功率输出无波形输出;解决方法：与功率放大电路板连接的排线有无连接牢固,是否松动;如果排线没问题,则检查N507815为15V和N517915为-15V的电压是否正常;。

任务3 使用函数信号发生器函数信号发生器是一种多波形信号源，能够输出正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形的信号，其输出波形均可用数学函数来描述，所以称为函数信号发生器。

函数信号发生器的输出频率范围很宽，一般可从几赫至几十兆赫。

由于函数信号发生器具有以上特点，它在很多情况下能够替代正弦信号发生器、脉冲信号发生器等，在生产、测试、维修和实验等工作中得到越来越广泛的应用。

本任务分别要求输出三种不同频率、幅度的波形，可采用函数信号发生器来实现。

EE1641C型函数信号发生器是一款广泛使用的函数信号发生器。

1. EE1641C型函数信号发生器的外形EE1641C型函数信号发生器的外形如图2-3-1 所示。

图2-3-1 EE1641C型函数信号发生器的外形【任务分析】【认识仪器】2. EE1641C型函数信号发生器的面板EE1641C型函数信号发生器的面板如图2-3-2 所示，各部件的功能见表2-3-1。

输入输出端子频率与幅度显示窗口选择按键与调节旋钮图2-3-2 EE1641C型函数信号发生器的面板表2-3-1 EE1641C型函数信号发生器面板各部件的功能部件功能频率显示窗口显示输出信号或外测信号的频率，其中，左侧显示信号波形，右侧显示信号频率的单位，下方为当前所选的频段指示灯幅度显示窗口显示输出信号的幅度，右侧显示输出信号的幅度单位和类型，下方为当前所选的输出衰减指示灯频率微调旋钮改变输出频率的 1 个频程内的频率范围占空比旋钮改变输出信号的对称性。

当此旋钮处在中心位置或关闭位置时，输出对称信号直流电平旋钮幅度调节旋钮扫描宽度/调制度旋钮扫描速率旋钮CMOS 电平调节旋钮频挡选择按键续表波形选择按键衰减选择按键幅值选择按键方式选择按键单脉冲按键电源开关按键外部输入端子函数输出端子同步输出端子单次脉冲端子点频输出端子（选件）功率输出端子（选件）3. EE1641C型函数信号发生器的性能指标EE1641C型函数信号发生器的性能指标见表2-3-2。

高等职业教育电子信息类贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器（第2版）教学指南宋悦孝主编张伟主审Publishing House of Electronics Industry北京• BEIJING前言为了配合《电子测量与仪器（第2版）》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服务，编写此教学资料。

教学资料内容有三个部分：第一部分是教学指南，包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。

第二部分是电子教案，采用PowerPoint课件形式。

教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。

第三部分是习题答案，给出了每道习题的解答过程。

限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，请读者给予批评指正。

编者《电子测量与仪器（第2版）》教学指南一、课程的性质与任务本课程是高等职业技术学校工科应用电子技术类专业的一门主干专业课程。

它的目标是使学生具备从事相关专业的高素质劳动者和中高级专门人才所必需的电子测量与仪器的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应职业变化的能力和继续学习的能力打下良好的基础。

二、教学提要、课程内容、教学要求第1章电子测量与仪器的基本知识1. 电子测量概述●了解电子测量的基本概念及测量结果表示的注意事项。

●了解电子测量的内容。

（自学）●了解电子测量方法的分类原则、分类结果，正确选择测量方法的原则。

（自学）2. 测量误差的基本概念●灵活掌握测量误差的表示方法。

●了解测量误差的来源与分类。

（自学）●掌握测量误差按性质的分类、特点与减小措施。

3. 电子测量仪器的基本知识●了解电子测量仪器的发展。

（自学）●了解虚拟仪器的组成与特点。

●掌握电子测量仪器的主要性能指标。

●了解电子测量仪器的分类。

（自学）●掌握电子测量仪器误差的分类与定义。

4. 测量结果的表示及测量数据的处理●明确测量结果数字表示方法与物理意义。

●理解有效数字的定义，明确有效数字的物理意义。

●了解有效数字位数取舍的方法与运算规则●掌握有效数字的舍入规则，会对测量结果进行简单的数据处理。

信号发生器使用一、信号发生器信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。

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。

能够产生多种波形的信号发生器，如产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的信号发生器称为函数信号发生器信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。

所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。

随着科技的发展，实际应用到的信号形式越来越多，越来越复杂，频率也越来越高，所以信号发生器的种类也越来越多，同时信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。

信号发生信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。

所谓可控信号特征，主要是指输出信号的频率、幅度、波形、占空比、调制形式等参数都可以人为地控制设定。

随着科技的发展，实际应用到的信号形式越来越多，越来越复杂，频率也越来越高，所以信号发生器的种类也越来越多，同时信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。

二、信号发生器的分类信号发生器所产生的信号在电路中常常用来代替前端电路的实际信号，为后端电路提供一个理想信号。

由于信号源信号的特征参数均可人为设定，所以可以方便地模拟各种情况下不同特性的信号，对于产品研发和电路实验特别有用。

在电路测试中，我们可以通过测量、对比输入和输出信号，来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求。

例如，用信号发生器产生一个频率为1kHz 的正弦波信号,输入到一个被测的信号处理电路（功能为正弦波输入、方波输出），在被测电路输出端可以用示波器检验是否有符合设计要求的方波输出。

高精度的信号发生器在计量和校准领域也可以作为标准信号源（参考源），待校准仪器以参考源为标准进行调校。

电子实验基础教案第一章：电子实验概述1.1 电子实验的重要性介绍电子实验在电子技术学习中的重要性强调实验对于理论知识的巩固和应用的作用1.2 电子实验的基本要求介绍电子实验的基本要求和步骤1.3 电子实验的安全注意事项介绍电子实验中应遵守的安全注意事项包括电器使用安全、化学品管理等第二章：电子实验仪器与测量2.1 电子实验常用仪器介绍电子实验中常用的仪器设备包括万用表、示波器、信号发生器等2.2 电子实验测量方法介绍电子实验中的基本测量方法包括电压、电流、频率等参数的测量2.3 实验实例：基本电路测量提供实验实例，让学生进行基本电路的测量包括电阻、电容、电感等参数的测量第三章：电子实验基本技能3.1 焊接技术介绍电子实验中基本的焊接技术包括焊接工具的使用、焊接方法等3.2 电路板设计介绍电路板设计的基本原则和方法包括布线、元件布局等3.3 实验实例：简单的电路板制作提供实验实例，让学生设计并制作简单的电路板包括电路图设计、元件焊接等第四章：电子实验数据分析与处理4.1 实验数据分析方法介绍电子实验数据分析的基本方法包括图表法、数学法等4.2 实验数据处理技巧介绍电子实验数据处理的基本技巧包括误差估计、数据修约等4.3 实验实例：信号波形的分析与处理提供实验实例，让学生对信号波形进行分析和处理包括波形的识别、频率分析等5.1 实验报告的基本结构介绍电子实验报告的基本结构和内容包括实验目的、实验原理、实验结果等包括文字表达、图表规范等5.3 实验报告实例解析提供实验报告实例，并进行解析第六章：基础电子元件实验6.1 电阻、电容、电感元件实验介绍电阻、电容、电感元件的基本性质和测量方法进行实验测量并分析数据6.2 二极管、三极管元件实验介绍二极管、三极管的工作原理和特性进行实验测量并分析数据6.3 实验实例：基础元件特性分析提供实验实例，让学生对电阻、电容、电感、二极管、三极管等基础元件进行特性分析第七章：简单电子电路实验7.1 放大电路实验介绍放大电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据7.2 振荡电路实验介绍振荡电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据7.3 滤波电路实验介绍滤波电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据7.4 实验实例：简单电子电路应用提供实验实例，让学生设计和实现放大、振荡、滤波等简单电子电路第八章：数字电子实验8.1 数字电路基础实验介绍数字电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据8.2 逻辑门电路实验介绍逻辑门电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据8.3 触发器电路实验介绍触发器电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据8.4 计数器电路实验介绍计数器电路的基本原理和组成进行实验测量并分析数据8.5 实验实例：数字电子电路应用提供实验实例，让学生设计和实现逻辑门、触发器、计数器等数字电子电路第九章：电子实验调试与故障排除9.1 电子实验调试方法介绍电子实验调试的基本方法和技巧分析实验中可能出现的问题和解决方法9.2 故障排除策略介绍电子实验中故障排除的基本策略分析常见故障原因和解决方法9.3 实验实例：故障排除实践提供实验实例，让学生进行电子实验设备的调试和故障排除第十章：电子实验项目设计与实践10.1 电子实验项目设计流程介绍电子实验项目设计的流程和步骤包括需求分析、方案设计、电路图绘制等10.2 实验项目实践让学生自主设计和实践电子实验项目包括电路搭建、调试、数据分析等包括项目概述、实验过程、结果分析等重点和难点解析一、电子实验概述：理解电子实验的重要性，熟悉实验的基本要求和步骤，以及安全注意事项。

高等职业教育电子信息贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器电子教学资料宋悦孝主编￥Publishing House of Electronics Industry北京BEIJING前言(为了配合《电子测量与仪器》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服务，编写本教学资料。

教学资料内容包括三个部分：第一部分是教学指南，包括课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。

第二部分是习题答案，给出了多数习题的详细解答过程。

第三部分是电子教案，采用PowerPoint课件形式。

教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。

限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，敬请读者给予批评指正。

)编者2003年12月~《电子测量与仪器》教学指南一、课程的性质与任务《电子测量与仪器》是电子与信息技术类专业及相近专业的一门必修技术课。

主要介绍电子测量基本概念、测量基本原理及常用电子测量仪器的基本组成与操作应用。

本课程的主要任务是使学生具备电子测量技术与测量仪器方面的基础知识和基本技能，为学生学习专业技术和职业技能奠定基础，使他们成为具有全面素质和实践能力的应用型技术人才。

主要教学目标是学习电子测量技术原理、测量仪器以及测试系统方面的专业知识和职业技能；学习分析问题、解决问题的基本方法；学习基本的科学思维方式和工作方法；培养职业道德、促进全面素质的提高。

为学生今后从事电子与信息技术类等方面的工作打下良好的基础。

（1）基本概念方面：基本概念主要包括测量数据处理、电子测量仪器使用与组成，以及测量原理等方面的概念。

掌握电子测量与仪器的基本概念是学习本门课程的基础，对于绝大多数基本概念，尤其对那些在工作实践中比较常用的概念应能够牢固掌握、灵活应用，并注意个别概念间的区别。

（2）测量技术方面：测量技术主要包括电压测量技术、波形显示与测量技术、频域测量技术、元器件测量技术、频率/时间测量技术、数据域测量技术等。

测量技术是进行测量工作的理论指导，也是测量仪器构成与应用的理论依据。

信号发⽣器课程设计完整版多功能信号发⽣器摘要随着EDA技术以及⼤规模集成电路技术的迅猛发展，波形发⽣器的各⽅⾯性能指标都达到了⼀个新的⽔平。

Altera,Xilinx,AMD 等公司都推出了⽐较好的CPLD和FPGA产品，并为这些产品的设计配备了设计、下载软件，这些软件除了⽀持图形⽅式设计数字系统外，还⽀持设计多种数字系统的语⾔，使数字系统设计起来更加容易。

SOPC-NIOS EDA/SOPC实验开发系统是根据现代电⼦发展的⽅向，集EDA和SOPC系统开发为⼀体的综合性实验开发系统，除了满⾜⾼校专、本科⽣和研究⽣的SOPC 教学实验开发之外，也是电⼦设计和电⼦项⽬开发的理想⼯具。

整个开发系统由核⼼板SOPC-NIOSII-EP2C35、SOPC开发平台和扩展板构成，根据⽤户不同的需求配置成不同的开发系统。

采⽤CPLD/FPGA器件在QuartuesII 设计环境中⽤VHDL语⾔完成的波形发⽣器具有频率稳定性⾼，可靠性⾼，输出波形稳定等特点。

本⽂介绍了基于EDA技术的波形发⽣器的研究与设计。

在本课程设计中使⽤Altera公司的EP2C35系列的FPGA芯⽚，利⽤SOPC-NIOSII-EP2C35开发板⾼速AD/DA转换模块等资源，运⽤LPM-ROM制定的⽅法设计的波形发⽣器，利⽤4×4键盘阵列实现了正弦波，⽅波，三⾓波，以及锯齿波四种波形的输出及频率和幅度的控制，并利⽤液晶显⽰模块实现信号频率、波形和幅度的显⽰，经过实际下载到FPGA实验板上，设计要求已经完全实现。

关键字：FPGA；VHDL；EDA；QUARUS2；多功能信号发⽣器⽬录1.摘要-----------------------------------------------------------12.多功能发⽣器设计⽬的与设计的意义-------------------------------3 2.1多功能发⽣器设计⽬的---------------------------------------32.2多功能发⽣器设计的意义-------------------------------------33.多功能发⽣器课程设计的内容及相关要求---------------------------34多功能发⽣器设计的⽅案以及相关原理-----------------------------44.1. 多功能发⽣器设计的原理框图-------------------------------44.2 多功能信号发⽣器的实现的⽅案------------------------------44.21 频率产⽣模块------------------------------------------44.22 键盘控制模块------------------------------------------54.23 波形控制模块------------------------------------------64.24 16*16点阵显⽰模块和数码管显⽰模块--------------------74.25 ⽤LPM-ROM制定的波形数据的⽂件模块--------------------75.多功能发⽣器的仿真结果及波形------------------------------------86 多功能发⽣器设计的⼼得体会--------------------------------------87. 多功能发⽣器设计的参考⽂献-------------------------------------98.附录-----------------------------------------------------------10 附录A 多功能发⽣器的原理总框图-------------------------------10附录B 各个模块的相关程序-------------------------------------12B.1 频率控制模块的程序----------------------------------12B.2 键盘控制模块程序------------------------------------15B.3 波形控制模块程序------------------------------------18B.4 16*16点阵与数码管显⽰模块--------------------------20B.5 波形数据⽂件程序------------------------------------262.多功能发⽣器设计⽬的与设计的意义2.1 设计⽬的（1）掌握⽅波—三⾓波——正弦波函多功能发⽣器的原理及设计⽅法。