常用电子仪器原理及使用技巧
常用电子仪器原理及使用技巧
5．1 低频信号发生器
低频信号发生器是一种多用途的RC信号发生器，它能产生从1Hz～1MHz的正弦波电信号（一般应用范围在20Hz～20kHz或200kHz），是工厂和实验室中用于调试相应频率段的放大器及电声设备的信号源。我们以XD-2型信号发生器为例介绍其工作原理。图5-1-1是XD-2型信号发生器的外型面板图。
图5-1-1 XD-2型信号发生器的外型面板图
5．1．1低频信号发生器的结构及工作原理
图5-1-2 XD-2型信号发生器的原理框图
低频信号发生器主要是由自激振荡器、电压放大器、输出衰减器、直流稳压电源等组成，若要求功率输出时，则需增加功率放大器、阻抗变换器等。XD-2型信号发生器的原理框图如图5-1-2所示。
1．自激振荡器
自激振荡器如图5-1-2中虚线框中所示，该电路又称文氏电桥振荡器。它由放大器、文氏电桥正反馈支路、热敏电阻负反馈支路组成。R1、C1与R2、C2组成桥路的正反馈桥臂，R3与R4构成桥路的负反馈桥臂。正反馈与负反馈之问信号的差值UCD送入放大器，使振荡器工作，产生一定频率的正弦波信号。振荡频率为：
当R1= R2=R，C1= C2= C时，自激振荡器的信号频率为：
信号发生器的输出频率通常以十倍频程分成几个频率段，频段的选择是通过波段开关Q改变电阻值实现的，如图5-1-3所示。每个频段范围内的频率细调（微调）是通过电位器RW1实现的。
图5-1-3 信号发生器频段选择
2．电压输出衰减
当低频信号发生器由自激振荡产生的正弦波信号经放大器放大又经过衰减器输出 时，一般不能带负载，只能提供电压信号，所以从这个输出端输出的信号称电压输出。XD-2信号发生器输出电压在1～5V范围内可调，并可通过电压表指示出来。如果需要小信号时可用粗衰减器进行适当的衰减，衰减是以dB值表示的。信号发生器在0dB时为无衰减输出，即此时输出电压最高。电压表的指示值就是实际输出值，输出衰减每增加10dB，最大输出电压降至上一档的1/3.16。衰减的dB数与电压衰减倍数A的关系可用下式表示 ：
5．1．2使用及注意事项
1．接入50Hz、220V交流电源，开机后预热10分钟，以使仪器产生较稳定的频率，这时再输出信号。
2．根据所使用的频率范围，将粗调旋钮（图5-1-3中调频率范围的波段开关）转向适当的位置，然后再调节面板上方三个细调频率旋钮，直到得到所需频率。
3．信号输出。仪器的正弦波电压由面板右下方两个接线柱输出（见图：5-1-1）。适当调节面板下方输出衰减波段开关和输出细调电位器，可在输出端获得所需电压值。
4．注意：当将信号引人调试的线路，并和其它电子仪器同时使用时，应注意共地。
5．2 电子示波器
电子示波器是一种能直接观察和真实显示被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，如脉冲幅值、上升时间等。所以它是电工、电子实验中必不可少的重要测量仪器。
5．2．1示波器的工作原理
通用型示波器原理结构框图如图5-2-1。
图5-2-1 通用型示波器原理结构框图 图5-2-2 普通示波管的结构示意图
电子示波器主要是由主机（包括示波管显示电路、标准信号发生器、稳压电源等）、垂直偏转系统（Y轴信号通道）和水平偏转系统（X轴通道）等三大部分组成，其中示波管是示波器的核心部件。下面分别简要介绍。
1．示波管
普通示波管的结构主要是由电子枪、偏转系统和显示部分组成，如图5-2-2所示，它是把电信号变成光信号的转换器。
（1）电子枪、 由灯丝（F）、阴极（C）、栅极（G1）、前加速极（G2）、第一阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。
电子枪的作用是用来发射电子并形成很细的高速电子束。
示波管的灯丝用于加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，在灯丝加热下发射电子。栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外边，其电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速较大的电子才能穿过栅极顶端小孔射向荧光屏，初速较小的电子则折回阴极，如果栅极电位足够低，就会使电子全部返回阴极。因此，调节栅极电位可以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变亮点的辉度（即示波器面板上“辉度”旋钮的作用）。如果用外加信号控制栅、阴极间电压，则可使亮点辉度随信号强弱而变化。
第一阳极也是一个与阴极同轴的比较短的金属圆筒，A1的电位远高于阴极。第二阳极A2也是与阴极同轴的圆筒，其电位高于A1。前加速极G2位于G1与A1之间，与A2相连，对电子束起加速作用。
由G1，G2，A1及A2 构成一个对电子束的控制系统，它对电子束有聚焦作用。改变第一阳极A1的电位（用面板上的“聚焦”旋钮）及第二阳极电位（用面板上的“辅助聚焦”旋钮），使电子束在荧光屏上会聚成细小的亮点，以保证显示波形的清晰度。
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