电子仪器与测量第3章信号发生器
信号发生器课程设计报告完整版
信号发生器课程设计报告HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称：函数信号发生器的设计二、内容摘要：函数信号发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。
三、设计目的：1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。
2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。
3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。
4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。
5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。
四、设计内容及要求：1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分（1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。
（2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。
《电子测量技术与仪器》课程标准
附件：课程标准体例框架和要求《电子测量技术》课程标准一、课程定位（一）课程背景在线上线下交互式教学方式的大趋势下，搭建云课堂，让学生可以在线学习，在线与老师同学交流，高效而且方便，即使在线下课堂中，合理应用云平台的优质资源也可以提高实践实训的效能，《电子测量技术》教学团队开始探寻新的教学模式。
《电子测量技术》作为电类专业必修的核心专业技能课程，与电子信息工程技术专业一样有着丰厚的传承和历史底蕴，同时也承受着电子测量行业日新月异的技术革新与产业升级带来的冲击。
为了给国家，给测量行业输送更高素质更贴近行业发展的技术人才，为了更好的调动学生的积极性，培养学生严谨细致的职业素养，提升学生的就业竞争力，提高课堂教学效率和实验室设备利用率，在2020年秋季，开展了《电子测量技术》课程线上线下混合式教学。
其中以电子信息工程技术专业(3+2)作为调研分析对象，探索《电子测量与仪器》课程线上线下混合式教学的优势和可持续发展性，并对所获得的数据进行科学与客观的分析，加强反思，力求推进本课程的更新与改进。
（二）课程定位《电子测量技术》是一门实践性技术应用型课程。
是适用于电子电气类相关专业开设的一门专业技能课程。
通过本课程的学习使学生获得正确选用测量方案能力；具有正确选用仪器、仪表的能力；具有对电路测量、调试、故障排除、维修的能力；具有对常用电路进行设计、调试、检测、维护的能力。
本课程不仅为后续专业课程的学习打下基础，同时培养学生的学习能力及职业能力。
二、设计思路根据人才培养方案中对本专业学生目标能力要求，学生自身的需要、兴趣和身心发展水平，社会与行业的发展需要结合本课程目标要求在现代通用电子测量技术及仪器领域，经校内外专家论证，选择了应用最广泛，最贴合就业岗位的技术技能及仪器仪表的相关内容。
本课程在线上线下+多媒体+实训室学习情景下，模拟实际测量工作任务为教学载体，实施理论实践一体化教学。
（二）课程内容编排设计（一）课程内容选取技术内容：理论先行，系统为上，将实际测量项目与电子测量仪器测量原理及具体应用结合。
实验一常用电子仪器的使用
实验一常用电子仪器的使用一、实验目的①掌握实验室常用的电子仪器的正确使用方法。
②能用示波器正确观察各种信号的波形及其幅度和频率（时间）。
③掌握示波器、信号发生器、毫伏表三者配合进行测量的方法。
二、实验原理本实验采用的三种常用电子仪器为：信号发生器（AFG—2105）、晶体管毫伏表（CA2171）和示波器（DS1052E）。
三种仪器之间的连线方式如图1-1所示。
图1-1 测量仪器连接图①信号发生器（AFG—2105）我们用来产生0.5Hz~5MHz 的正弦波信号、脉冲信号和三角波信号。
输出电压有效范围为1mVPP~10VPP(接50Ω负载)；2mVPP~20VPP(空载)。
②毫伏表用来测量电压大小。
根据实验选定的信号频率和幅度的范围，选用CA2171型毫伏表的量程。
它能测量频率为10Hz~2MHz、幅度为30µV~100V的正弦信号电压（以有效值指示）。
③示波器是一种用来观察各种周期电压（或电流）波形的仪器。
能观察到的最高信号频率主要决定于示波器Y轴通道的频带宽度。
本实验采用双通道通用示波器，用以观测频率为10Hz~50MHz各种周期信号。
为了减小示波器的输入阻抗对被测信号的影响，被测信号可以通过探头加到Y轴放大器的输入端。
示波器探头有10:1衰减或1:1两种。
三、实验器材低频信号发生器1台数字示波器1台晶体管毫伏表1台四、实验内容与方法1．DS1052E数字示波器的使用⑴仪器面板各控制位置的调节示波器的面板如图1-2所示，作为初学者只要关注最基本的按钮、旋钮；随着学习的深入，需要时查阅教科书乃至用户手册，实验中心网站上有DS1052E数字示波器的用户手册。
要重点关注特殊的按钮和旋钮，如最大的，最上面的，最下面的，角上的，边上的等。
⑵功能检查打开电源，将示波器探头与通道1 （CH1）连接，探头上的开关设定为10X。
按CH1 功能键显示通道1的操作菜单，应用与探头项目平行的3号菜单操作键，选择与使用的探头同比例的衰减系数（此时设定应为10X）。
电子测量与仪器电子教案
教案课程名称：电子测量与仪器×××系（教研室）：电测与通信授课班级：×××班任课教师：×××使用教材：电子测量与仪器教案（首页）注：课程类别：必选、限选、任选、实验课填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次写一份上述格式教案。
2.课次为授课次序，填第1、2、3、……等。
3.方法及手段如，举例讲解，多媒体讲解、模型、实物、挂图、影像讲解等。
填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次写一份上述格式教案。
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3.方法及手段如，举例讲解，多媒体讲解、模型、实物、挂图、影像讲解等。
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3.方法及手段如，举例讲解，多媒体讲解、模型、实物、挂图、影像讲解等。
《电子测量与仪器》课程教案（可增加页）1.数字电压表（digital voltage meter，DVM）是利用变换原理，将待测的模拟量变换成数字量，并将测量结果以数字形式显示出来的一种电压表。
2.DVM的主要特点。
(1)准确度高。
以直流数字式电压表为例，高档的准确度可达10-7量级，测量灵敏度(分辨力)达1 μV。
(2)数字显示。
测量结果以十进制数字显示，消除了指针式仪表的读数误差。
由于数字显示代替指针机械偏转，仪器内又有保护电路，因此数字仪表的过载能力强。
(3)输入阻抗高。
一般的数字电压表为10 MΩ左右，高的可超过1000 MΩ，因而其负载效应几乎可以忽略。
实验信号发生器和示波器的使用
实验五信号发生器和示波器的使用1. 实验目的（1）学习信号发生器和示波器的基本使用方法。
（2）利用信号发生器和示波器观测电器元件的特性。
2. 实验说明信号发生器和示波器是在电工测量技术、电路理论研究和电子工程技术中应用最为广泛的电子仪器。
1) 信号发生器信号发生器主要作为研究电路的频率特性和其他特性时所需要的激励源，最常见的是正弦信号发生器和多用信号源，它的输出频率、输出电压和输出功率都是厂家根据它的用途提前设定或者是在客户要求的范围内可调的。
本实验室采用的是TFG5001V 1MHz型谐波信号发生器——暨厂家按本实验室的要求所订制的一种多用信号发生器，它既可以产生正弦波、方波还可以产生合成后的多次谐波，并且使用菜单键代替了传统的可调旋钮和按键，使用更加方便。
2) 示波器示波器的最大特点是能将抽象的电信号和电信号的产生过程转变成具体的可见的图像，以便于人们对信号和电路特性进行定性分析和定量测量。
示波器的种类繁多，功能各异，从使用功能上大致可分为两大类，一类是通用电子示波器，另一类是专用示波器，其中前者最为常见应用最为广泛。
本实验室采用的是DF4313D 10MHz通用型双踪电子示波器，它具有两个独立的输入通道—Y1、Y2，可以同时观测两个被测信号的波形，两个通道输入波形的振幅、水平方向和垂直方向的位移都是分别可调的，但是被测信号的频率调节旋钮是共用的。
3) 示波器在观测电路元件的波形时，是利用测试夹子并联在待侧元件两端使用的（如同电压表一样）。
若需观测电路中电流的波形时，则取采样电阻两端电压信号即可，因为电阻两端电压与通过其中的电流是同相位的关系。
3. 实验内容与步骤1）用示波器观测并记录信号发生器输出的正弦波、方波，要求频率：100～1000Hz，电压：1～2V，正弦波和方波各记录一个完整的波形。
2）用两只不同阻值的电阻组成一个串联电路如图4-1（a）所示，输入端加以正弦信号，频率100～1000Hz，电压1～2V，用示波器同时观测并记录两个电阻上的电压波形。
实验报告电子测量
一、实验目的1. 熟悉电子测量仪器的基本原理和使用方法。
2. 掌握常用电子测量仪器的操作技巧。
3. 提高电子测量实验技能，培养严谨的科学态度。
二、实验原理电子测量是指利用电子技术和电子仪器对各种物理量进行测量。
本实验主要涉及以下测量原理：1. 电压测量：利用电压表直接测量电路中的电压值。
2. 电流测量：利用电流表直接测量电路中的电流值。
3. 电阻测量：利用欧姆定律，通过测量电压和电流，计算出电阻值。
4. 频率测量：利用频率计测量信号源的频率值。
5. 信号发生器：产生各种频率、幅度和波形的标准信号。
三、实验仪器1. 双踪示波器2. 数字万用表3. 欧姆表4. 频率计5. 信号发生器6. 滑动变阻器7. 电容8. 电感9. 电源四、实验内容1. 示波器使用方法（1）观察正弦波（2）观察矩形波（3）观察三角波（4）观察李萨如图形2. 电压测量（1）测量直流电压（2）测量交流电压3. 电流测量（1）测量直流电流（2）测量交流电流4. 电阻测量（1）测量固定电阻（2）测量可变电阻5. 频率测量（1）测量正弦波频率（2）测量矩形波频率6. 信号发生器使用（1）产生正弦波（2）产生矩形波（3）产生三角波五、实验步骤1. 示波器使用方法（1）打开示波器电源，调整亮度、对比度等参数。
（2）将示波器探头连接到待测电路，调整探头衰减倍数。
（3）观察波形，调整示波器参数，使波形清晰可见。
2. 电压测量（1）将电压表的正极探头连接到电路中待测电压点，负极探头接地。
（2）选择合适的量程，读取电压值。
3. 电流测量（1）将电流表串联接入电路中待测电流点。
（2）选择合适的量程，读取电流值。
4. 电阻测量（1）将待测电阻接入电路。
（2）选择合适的量程，读取电阻值。
5. 频率测量（1）将频率计探头连接到待测信号源。
（2）选择合适的量程，读取频率值。
6. 信号发生器使用（1）将信号发生器输出端连接到待测电路。
（2）调整信号发生器参数，产生所需波形。
电子测量与仪器实验指导书
目录实验一通用计数器的应用 (2)实验二通用示波器的应用 (4)实验三电压表波形响应的研究 (7)实验四阻抗测量实验 (10)实验一通用计数器的应用一、实验目的1.通过实验，进一步理解和掌握通用计数器的组成及工作原理。
2.熟悉并掌握通用计数器的正确操作方法。
3.通过对信号发生器输出频率的检定，理解电子仪器检定的原理和方法，理解频率参数测量的一般方法及对测量误差进展分析的方法。
二、实验仪器及设备1.EE1642C型函数信号发生器/计数器二台2.AS1051S高频信号发生器一台三、实验内容及步骤在进展测量前，首先按规定要求对高频信号发生器、函数信号发生器及计数器进展预热，然后对计数器进展自校，计数器自校正确无误方可进展实验。
1．对AS1051S高频信号发生器第一至第二频段的频率刻度进展检定。
〔1〕将EE1642C型函数信号发生器/计数器电源开关接通，将功能开关置为“频率计数〞档。
〔2〕将AS1051S高频信号发生器调到要测量的频率点上〔频段1：从100kH Z～900 kH Z，每隔100kH Z选择一个测量点；频段2：从1000kH Z～9000 kH Z，每隔1MH Z 选择一个测量点〕，然后进展测量。
将所测数据填入表一中，最后计算出结果，并分析说明此仪器是否符合说明书给出的指标〔实验报告中要给出检定结论，并分析产生误差的原因〕。
2. 测量两信号的频率比〔1〕调节高频信号和EE1642C型函数信号发生器/计数器，分别输出频率为5MHZ 和1KHZ的正弦波〔或方波〕，然后用EE1642C型函数信号发生器/计数器分别测量其实际值，并根据公式N=f A /f B计算其频率比。
〔2〕两信号的频率比f A /f B也可直接利用比较高级的通用计数器直接测量出，这里没有实验仪器，大家直接用理想值即〔5MHZ/1KHZ〕计算出。
〔3〕将理论计算值〔即根据信号发生器的标称值计算所得的频率比值〕和〔1〕方案测得值进展比较和验证。
电工仪表与测量ppt
02
CHAPTER
电流与电压的测量
电流的测量
01
02
03
电流表
用于测量电路中的电流值， 根据电流大小，可以分为 直流电流表和交流电流表。
钳形电流表
一种特殊类型的电流表， 可以直接夹在导线中测量 电流，无需断开电路。
测量方法
在测量电流时，应将电流 表串联在电路中，以避免 对电路造成影响。
电压的测量
功率表的正确使用与维护
正确接线
按照功率表的接线要求，正确接入被测电路，确 保电流和电压的极性正确。
注意事项
在测量大电流或高电压时，应确保功率表与被测 电路隔离，以保障安全。
维护保养
定期对功率表进行检查、清洁和保养，确保其正 常工作。
04
CHAPTER
电能的测量
电能表的原理与结构
总结词
了解电能表的原理与结构是正确使用和维护电能表的 基础。
详细描述
电能表是一种用于测量电能的仪表，其原理基于电磁 感应定律。电能表的结构包括驱动元件、转动元件、 制动元件和辅助元件等部分。驱动元件由电流线圈和 电压线圈组成，用于产生转动力矩；转动元件由铝制 转盘组成，用于传递转动力矩；制动元件由制动片和 制动盘组成，用于限制转盘的旋转速度；辅助元件包 括计度器和指针等，用于显示测量结果。
信号发生器和示波器的正确使用与维护
正确使用
在使用信号发生器和示波器时，应先了解其工作原理和结构 ，并根据测试需求选择合适的参数和设置。使用过程中应注 意安全，避免过载和短路等情况。同时，要保持仪器的清洁 和干燥，避免潮湿和灰尘的影响。
维护保养
为了确保信号发生器和示波器的正常工作和延长使用寿命， 应定期进行维护保养。包括清洁仪器表面、检查接线是否松 动、校准仪器等。对于长期不使用的仪器，应定期通电检查 ，以保证其正常工作。
实验七 信号发生器的使用
实验七信号发生器的使用一、实验目的1. 了解信号发生器、频率计及交流毫伏表的用途和特点。
2. 熟悉三种仪器面板上各旋钮的作用，学习正确的使用方法。
二、实验原理信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
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。
除具有电压输出外，有的还有功率输出。
所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。
另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
三、实验仪器和器材1.信号发生器 1 台2. 交流毫伏表 1 台3. 频率计 1 台四、实验内容按图 1 所示连接信号发生器、交流毫伏表和频率计，注意三个仪器的地端“┷”必须连接在一起。
图 2-1 信号发生器、毫伏表和频率计的连接1. 信号发生器频率变化时输出电压的测量首先将信号发生器的输出波形按键置于正弦档，频段按键置于 1KHz 档，倍乘器旋钮置于 1.0 ，“输出衰减”按钮置于 0dB 档（ ATT 按键为弹起状态， AMPL 旋钮为按下状态），然后调节“输出幅值”旋钮，使毫伏表指示为 3V 。
按表 1 所示值改变信号发生器输出信号的频率，将有关旋钮、按键所置档位记入表 1 中。
表 l 信号发生器频率变化时的输出电压输出信号频率 (Hz) 10 100 500 1.5 k 20 k 180 k 1M频段按键档位 1 10 100 1K10K100K1M毫伏表测量值2.362.382.94 2.982.762.452.022. 信号发生器“输出衰减”变化时输出电压的测量信号发生器输出频率为 1KHz 的正弦波，“输出衰减”置于档，把“输出幅值”旋钮顺时针旋到底，使信号发生器输出最大幅值，用毫伏表测量信号发生器的最大输出电压，记入表 2 中。
模块三 常用电子仪器及其使用方法
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项目2 项目 万用表
4.电阻的测量 电阻的测量 电阻的量程有Rx1,Rx10,Rx100,Rx1k,Rx10k，共5挡。 电阻的量程有 ， 挡 刚量时应首先观察表针是否在机械零位。 刚量时应首先观察表针是否在机械零位。 把万用表拨盘开关拨到一个合适的档位， 把万用表拨盘开关拨到一个合适的档位，把两支表笔的金属 部分相碰，使表笔短路，调整电调零旋钮，使指针指示在0Ω 部分相碰，使表笔短路，调整电调零旋钮，使指针指示在 处。 刚量的电阻值是指针指示的数值乘以倍率。 刚量的电阻值是指针指示的数值乘以倍率。 刚量较大电阻时，双手不要同时接触被刚电阻的两端， 刚量较大电阻时，双手不要同时接触被刚电阻的两端，否则 人体电阻会与被刚电阻并联， 人体电阻会与被刚电阻并联，刚量电阻数值低于实际电阻数 导致刚量结果不准确。 值，导致刚量结果不准确。
模块三 常用电子仪器及其使用方 法
项目1 电子测量基础 项目 项目2 万用表 项目 项目3 示波器 项目 项目4 信号发生器 项目 每章一练
项目1 项目 电子测量基础
一、概述
电子测量是测量学的一个重要分支。广义上， 电子测量是测量学的一个重要分支。广义上，凡是利用电子 技术进行的测量都可以说是电子测量，从狭义上来说， 技术进行的测量都可以说是电子测量，从狭义上来说，电子 测量是指在电子学中测量有关电量或非电量的量值。 测量是指在电子学中测量有关电量或非电量的量值。电子测 量不仅要借助于仪器、仪表这些工具， 量不仅要借助于仪器、仪表这些工具，而且还要掌握基本的 测量方法和测量技术。 测量方法和测量技术。 1.电子测量的特点 电子测量的特点 (1)测量速度快 测量速度快 (2)准确度高 准确度高 (3)量程大 量程大
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