下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
凡是产生测试信号的仪器统称为信号发生器，是指用于产生被测电路所需特定参数（如频率、波形、输出电压或功率等）的电测试信号，且能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性的电子仪器。信号发生器的种类很多，按输出信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器 4 大类。
函数信号发生器又称波形发生器，是一种能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等特定周期性时间函数波形信号的通用仪器。
F05A型函数信号发生器是一种具有输入多种函数信号、调频、调幅等功能的仪表。仪表采用直接数字合成技术（DDS），输出主波形的频率可达 20 MHz，输出波形达 30 种，另外还具有测频和计数的功能。
F05A型函数信号发生器面板图如图 3.5 所示。
图 3.5 F05A型函数信号发生器面板图
①电源开关。
②显示屏。显示信号的波形、频率、周期、幅度、状态等信息。
③功能键。共有两排功能按键，主功能即第一功能用黑色字体标明在该按键上，使用时直接按下该按键即可实现；按键上方的蓝色字体代表该按键的第二功能，要实现第二功能，必须是“Shift＋该按键”；第二排按键下方的黑色字体代表按键的第三功能键，即频率／周期、幅度／脉宽的单位，输入数字后须按下相应的单位按键。
④数字键盘。共有 3 排 12 个按键，用于设置频率／周期、幅度／脉宽数值，改变数值大小时必须与单位按键配合使用。
⑤调节旋钮。调节频率／周期、幅度／脉宽数值的大小，单位不会改变。
⑥输出插孔。有“TTL输出”和“函数输出”两个插孔，通常使用“函数输出”插孔。
①采用直接数字合成技术（DDS）。
②主波形输出频率为 1 μHz～20 MHz。
③小信号输出幅度可达 1 mV。
④脉冲波占空比分辨率高达 0.1％。
⑤数字调频、调幅分辨率高、准确。
⑥猝发模式具有相位连续调节功能。
⑦频率扫描输出可任意设置起点、终点频率。
⑧相位调节分辨率达 0.1 度。
⑨调幅调制度 1％～100％可任意设置。
⑩输出波形达 30 种。
⑪具有频率测量和计数的功能。
⑫具有第二路输出，可控制和第一路信号的相位差。
①仪器启动。按下面板上的电源按钮，电源接通。先闪烁显示“ WELCOME”和“ F05A-DDS”后进入系统默认设置的“点频”功能状态，开机默认为 10 kHz正弦波 2V PP 。
②设置输出波形。
a.简单波形的设置：按“Shift”键后再按代表所需波形的功能按键。
b.任意波形的设置：按“Shift”后按“Arb”，按数字键（1 ～ 26）选择波形。其中 1 ～ 9 分别为：正弦波、方波、三角波、升锯齿、降锯齿、噪声、脉冲波、正脉冲、负脉冲，最后按“N”完成波形设置。
③调整频率：按“频率／周期”键后使屏幕显示“××kHz”，输入数字，再按单位键；或是转动旋钮，可以连续调节信号频率的大小，按位移键“◀”“▶”可以使当前闪烁的数字左移或右移，再转动旋钮，可使正在闪烁的数字连续加“1”或减“1”。
④调整幅度：按“幅度／脉宽”键后使系统工作在幅度状态下，输入数字，再按单位键；或是转动旋钮，可改变幅度，单位不会改变。
⑤按“输出”键，灯亮则可输出波形。
Multisim 10 提供的虚拟函数信号发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，其图标和面板如图 3.6 所示。图标上有“＋”“公共”和“－”3 个引线端子，与外电路相连输出电压信号，其连接规则是：
图 3.6 虚拟函数信号发生器图标和面板
①连接“＋”和“公共”端子：输出信号为正极性信号，幅值等于信号发生器的峰值。
②连接“公共”和“－”端子，输出信号为负极性信号，幅值等于信号发生器峰值。
③连接“＋”和“－”端子，输出信号的幅值等于信号发生器峰值的两倍。
④同时连接“＋”“公共”和“－”端子，且把“公共”端子与公共地（Ground）符号相连，则输出两个幅度相等、极性相反的信号。
双击图标打开面板，可进行信号源选择和参数设置。
①“波形”区：选择输出信号的波形类型，有正弦波、三角波和方波 3 种周期性信号供选择。
②“信号选项”区：对“波形”区中选取的信号进行相关参数设置。
a.“频率”：设置所要产生信号的频率，范围在 1 fHz～999 THz，默认值为 1 Hz
b.“占空比”：设置所要产生信号的占空比，设定范围为 1％～99％，默认值为 50％。
c.“幅值”：设置所要产生信号的最大值（电压），其可选范围从 1 fV到 999 TV，默认值为10 V。
d.“偏移”：设置信号源输出偏移值，可选范围从 1 fV到 999 TV，默认值为 0 V。
e.“设置上升／下降时间”按钮：设置所要产生信号的上升时间与下降时间，而该按钮只有在产生方波时有效。单击该按钮后，栏中以指数格式设定上升时间（下降时间），再单击“确认”按钮即可；如单击“默认”，则恢复为默认值 10 nsec。
示波器是一种用途十分广泛的能直接观察和真实显示实测信号的综合性电子测量仪器，它不仅能定性观察电路的动态过程，例如观察电压、电流或经过转换的非电量等的变化过程，还可以定量测量各种电参数，如被测信号的幅度、周期、频率等。
示波器根据对信号的处理方式分为模拟示波器和数字示波器；根据用途分为通用示波器和专用示波器；根据信号通道分为单踪、双踪、四踪、八踪示波器。本节介绍通用双踪数字存储示波器。
数字存储示波器不同于一般的模拟示波器，它是将采集到的模拟电压信号转换为数字信号，由内部微机进行分析、处理、存储、显示或打印等操作。这类示波器通常具有程控和遥控能力，通过RS-232、USB、GPIB接口还可将数据传输到计算机等外部设备进行分析处理。一般具有下述特点。
①可以显示大量的预触发信息。
②可以通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动测量。
③可以长期存储波形。
④可以将波形传送到计算机进行储存或供进一步的分析之用。
⑤可以在打印机或绘图仪上制作硬拷贝以供编制文件之用。
⑥可以把新采集的波形和操作人员手工或示波器全自动采集的参考波形进行比较。
⑦可以按通过／不通过的原则进行判断。
⑧波形信息可以用数学方法进行处理。
下面以常用的DS5022ME型数字存储示波器为例介绍其使用方法。
DS5022ME型数字存储示波器是高清晰单色液晶显示示波器，25M带宽，500MSa／ s的单次采样率，可以自动测量 20 种波形参数，具有自动光标跟踪测量等功能。
DS5022ME型数字存储示波器面板图如图 3.7 所示。
①电源开关。
②屏幕：用于显示被测信号的波形，测量刻度以及操作菜单。
③屏幕菜单选择键：用于对应选择屏幕上显示的菜单。
④垂直通道控制区：用于选择被测信号，控制现实的被测信号在Y轴方向的大小或移动。
⑤输入探头插座：用于连接输入电缆，以便输入被测信号，共有CH1 和CH2 两路通道。
⑥水平控制区：用于控制显示的波形在水平轴方向的变化。
图 3.7 DS5022ME型数字存储示波器面板图
⑦校准信号：提供 1 kHz、3 V的基准信号，用于示波器的自检。
⑧触发控制区：用于控制显示的被测信号的稳定性。
⑨操作方式控制区：提供“自动调整”和“运行／停止”两种选择。
⑩辅助测量设置区：提供显示方式、测量方式、光标方式、采样频率、应用方式等选择。
屏幕刻度和标注信息如图 3.8 所示。
图 3.8 屏幕刻度和标注信息
①垂直控制区各按键和旋钮功能，如图 3.9 所示。
图 3.9 垂直控制区各按键和旋钮功能
②水平、触发控制区各按键和旋钮功能，如图 3.10 所示。
图 3.10 水平、触发控制区各按键和旋钮功能
③辅助测量设置区各按键功能，如图 3.11 所示。
图 3.11 辅助测量设置区各按键功能
①仪器启动。按下面板上的电源按钮，电源接通，进入如图 3.7 所示的界面。
②在输入信号插座上接上测试探头。一般情况下探头衰减开关应打在“×1”挡，如用双夹测试电缆则不需要。
③校准信号测试。将探钩（双夹线的红夹）和黑夹接在校准信号输出端，如图 3.12 所示。当测得校准信号为“1 kHz、3 V”时，说明接入探头线完好，并且示波器Y通道和X通道测试准确，校准信号波形如图 3.13 所示。
图 3.12 校准信号测试连接图
④垂直通道调整。
a.通道选择：按“CH1”健可取得CH1 的控制权，随后，位移旋钮和优／格旋钮只对CH1 信号有效而对CH2 信号无效。若要在屏幕上关闭CH1 信号，则应先按一下“ CH1”键，再按“OFF”键。
图 3.13 校准信号波形
b.屏幕菜单选择：按“CH1”键调出CH1 菜单显示在屏幕上，如图 3.14 所示，按屏幕菜单选择键选择输入耦合方式，共有 3 种：接地、交流和直流；按屏幕菜单选择键将衰减设为“×1”。
图 3.14 CH1 屏幕菜单
c.垂直挡位调整：调节“V／ div伏／格”旋钮使波形在垂直方向的大小合适。
d.垂直位移调整：调整“位移”旋钮使波形处于垂直方向的合适位置。
e.电压测量读数：在图 3.13 中，CH1 每格电压挡位指示值为 1 V，波形在垂直方向占 3 格，电压值＝每挡指示值×格数＝ 1 V×3 ＝ 3 V。
⑤水平扫描调整。
a.屏幕菜单设置：按“扫描菜单”按钮，调出扫描菜单如图 3.15 所示，一般按此菜单设置。
b.时间挡位调整：调整“S ／ div秒／格”旋钮，使波形在水平方向上的大小合适。
c.水平位移调整：调整“位移”旋钮使波形处于水平方向的合适位置。
d.时间测量读数：在图 3.13 中，CH1 每格时间挡位指示值为“500 μs”，一个周期波形在水平方向占 2 格，被测信号周期 T ＝时间挡位值×格数＝ 500 μs×2 ＝ 1 000 μs。
⑥稳定触发调整。
a.触发调整的作用：当触发调节不当时，显示的波形将出现不稳定现象，波形左右移动不能停止在屏幕上，或者出现多个波形交织在一起，无法清楚地显示波形，通过触发调整使波形能稳定清晰地显示在屏幕上。
图 3.15 水平扫描菜单
b.触发菜单选择：按触发菜单键调出触发菜单，如图 3.16 所示，用屏幕菜单键选择触发源。
图 3.16 触发屏幕菜单
c.触发源选择：单路测试时，触发源必须与被测信号所在通道一致；两个同频信号双路测试时，应选信号强的一路为触发信号源；当两个被测信号同频时，触发源应选其中较为稳定的一路。
d.触发电平调整：调整触发电平控制旋钮使触发电平线进入被测信号电压范围内，可使波形稳定；按触发幅度中点控制按键可使触发电平自动调整到被测电压值的中点，从而使波形稳定。
Multisim 10 虚拟示波器有双通道示波器和四通道示波器。双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，其图标和面板如图 3.17 所示。示波器图标有 4 个连接点：A通道输入、B通道输入、外触发端T和接地端G。双击图标打开示波器的控制面板，可进行参数设置和读取输出信号值。
图 3.17 双通道示波器图标及面板
①比例：设置显示波形时的X轴时间基准，相当于实际示波器的时间挡位调整。
②X位置：设置X轴的起始位置，相当于实际示波器的水平位移调整。
③显示方式选择：“Y／ T”方式指的是X轴显示时间，Y轴显示电压值；“加载”方式指的是X轴显示时间，Y轴显示A通道和B通道电压之和；“A／ B”或“B ／ A”方式指的是X轴和Y轴都显示电压值。
①比例：通道A的Y轴电压刻度设置，相当于实际示波器的垂直挡位调整。
②Y位置：设置Y轴的起始点位置，起始点为 0 表明Y轴和X轴重合，起始点为正值表明Y轴原点位置向上移，否则向下移。相当于实际示波器的垂直位移调整。
③耦合方式选择：AC（交流耦合）、0（接地）或DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0 耦合是在Y轴设置的原点处显示一条直线。
通道B各项设置同“通道A”设置。
①边沿：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。
②电平：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描，信号幅度达到触发电平时示波器才扫描。
③类型：有“正弦”“标准”“自动”和“无”4 个触发类型供选择。一般选择自动。
四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是多了一个通道控制器旋钮，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的Y轴进行调整。