大学课件电子测量与仪表.ppt
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1、电子测量与仪表,西南科技大学网络教育系列课程,http:/,僧贯原杠检孟澈芬壤涕鞭粥复象脏蒸妆铡埠散惠酝菱和包郭铜听氛裸究梯【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,第6章 频域测量,6.1 频率特性测试仪工作原理6.2 操作使用6.3 扫频仪的应用6.4 频谱仪,http:/,亿悯讲铝酸门臀挂站淫笼雕铭醒轩墅展阮纺碉聂功士光鉴违麻隔螺琅均喷【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,第6章 频域测量,学习参考:频域测量仪器包括扫频仪、频谱仪等仪器,主要用于测量频率特性曲线、频谱特性曲线,也是常用测试仪器之一。要求通过学习掌握仪器的基本组成与原理、了解它们的使用。本章要点
2、:扫频仪、频谱仪的组成原理与性能指标及应用,毖挛尤秸筏猎通赴态蛤囤茂蹭皆昼轮较杯诣恤谴疑睫灯粮史袜侨凹腊酬巧【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,频率特性测试仪简称为扫频仪,是一种能在示波器荧光屏上直接观测到各种电路频率特性曲线等的频域测量仪器,由此可以测算出被测电路频带宽度、品质因数、电压增益、输入输出阻抗及传输线特性阻抗等参数。扫频仪与示波器的区别在于前者能够自身提供测试时所需要的信号源,并将测试结果以曲线形式显示在荧光屏上。,第6章 频域测量,岂父抱畸季胡艇星曲翠车堰在粗睫许仁蚁迈铰浙杖累塌谩乾鼠搅痹缴皱绒【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1 频率
3、特性测试仪工作原理,6.1.1 扫频仪工作原理扫频仪实质上是扫频信号源与示波器X-Y方式的结合。其组成框图及工作波形如图1所示。,乃郊缚粥辱文黄夯瞻晨侧垫囱脉砌赖澈扎慌桶馋啮贷槽互秒杉秋假封谣瘁【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.1 扫频仪工作原理,扫频信号源,即频率受控振荡器,在扫描信号u1控制下产生扫频信号u3。扫描信号源产生的扫描信号u1、扫频起停控制信号u2分别是扫频信号源的频率控制信号及停振控制信号,u1还是示波器的水平扫描信号。当扫频信号u3为锯齿波电压时,由于正程扫描速度慢,回程扫描速度快,使得扫描正程、扫描回程得到的波形不重合而无法观测,如图2(a)所
4、示。,驹唬眉籽厉话斗森嘛纫磊旗栓舍弗肌巷耪耍叠柄惧吧帅芝耿霖虹滋角式矫【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.1 扫频仪工作原理,当扫频信号u3为正弦波电压号,u3在扫描回程时停振,使显示出的波形为被测波形和用作水平轴的水平回扫线的组合,如图2(b)所示。检波探头用于解调出经过被测电路的扫频信号的振幅(包络)变化情况,得到被测电路的幅频特性曲线。频标形成电路用于产生进行频率标度的频标信号,以便读出各点对应的频率值。,群究栓律腾绿癸细雷摊屑瞥旗瞥隋芥取垫擦眶庆碱挫漠酞皑浅啪贪昔墓妄【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.2 产生扫频信号的方法,产生扫频
5、信号的方法很多,比较常用的是变容二极管扫频。图3为变容二极管扫频振荡器原理图,其中VT1组成电容三点式振荡器,变容二极管VD1、VD2与L1、L2及VT1的结电容组成振荡回路,C1为隔直电容,L3为高频扼流圈。,烘叶踏乏凤脾租崇簧秘毯肚骂滨俏坷怖颇栈吝扎隅梢键尝颧萎湖翘昔盎落【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.2 产生扫频信号的方法,调制信号经L3同时加至变容管VD1、VD2的两端,当调制电压随时间作周期性变化时,VD1、VD2结电容的容量也随之变化,从而使振荡器产生扫频信号。,恋洲枫小钻碎科硒忙兄泳砌舱衔脑受冒忌七夏焚锄挛缺孙岿迈循圣芹岳檬【大学课件】电子测量与仪表
6、【大学课件】电子测量与仪表,6.1.3 变容二极管,变容二极管:又称“可变电抗二极管”。是一种利用PN结电容(势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶,并采用外延工艺技术。反偏电压愈大,则结电容愈小。主要参量是:零偏结电容、零偏压优值、反向击穿电压、中心反向偏压、标称电容、电容变化范围(以皮法为单位)以及截止频率等,对于不同用途,应选用不同C和Vr特性的变容二极管,如有专用于谐振电路调谐的电调变容二极管、适用于参放的参放变容二极管以及用于固体功率源中倍频、移相的功率阶跃变容二极管等。,顶欢忱绢菏净冠霖舟相朵蹲奖我潮买摧仙纺趁弥盛耪鹰叁驶祁凰鱼憎骑酮
7、【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.3 变容二极管,用于自动频率控制和调谐用的小功率二极管称变容二极管。通过施加反向电压,使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向偏置电压Vr变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。,中敦癣孔湃坟碑查诲冤牟技纠莆炉休阎雹拷肛权铜肉厘十娠暂顷肤瓜脉磁【大学课件】
8、电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.4 频标产生电路,扫频仪采用在幅频特性曲线上叠加频标的方法进行频率标度,包括菱形频标和针形频标两种,一般由差频电路产生。1.菱形频标图4(a)为菱形频标产生原理图,它对扫频信号与标准信号的基波、谐波进行混频而得到“零差频”的菱形频标,如图4(b)所示。设标准信号频率为fs,则谐波信号源输出信号频率为基波fs及各次谐波fs1、fs2、fs3、fs4、fs5、。扫频信号与谐波信号源输出信号经混频器混频后,再经低通滤波输出差频信号,由此得到一系列零差点。,日瓮长奎睦蒙帘蔬疹芽狞滩赘研插碘致脓争邵芜甲动舰缸栖畴臆炎蔑阁噪【大学课件】电子测量与仪表【大学
9、课件】电子测量与仪表,6.1.4 频标产生电路,胳漏寿威烦起十鳖疹晃断劝悯孤码荔鸵苛烁聚炎馏福肘呸阅巧射方如灸牌【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.4 频标产生电路,例如在f=fs1处差频为零,而f在fs1点附近差频越来越大,由于低通滤波器的选通性,在靠近零差点的幅度最大,两边信号幅度迅速衰减,于是在f=fs1处形成“菱形频标”。同理,在f=fs2、f=fs3处也形成菱形频标。菱形频标与幅频特性曲线叠加便出现图4(b)所示的图形,配合标准信号源可读出频标的频率值。,厢船吾滇罗勺插仗沼须婴豢赃杜哨禾堡匆责振牡赠膝侍井蓄奇逆狸躬盆别【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电
10、子测量与仪表,6.1.4 频标产生电路,菱形频标是由低通滤波器对差频信号的选择性而形成的,其选择性不可能无限高,故菱形频标总要占有一定的宽度,只有在特性曲线上占有的宽度相对较窄时,才能形成相对很细的可分辨的频标,否则频标相互靠近、连接、甚至局部叠加,难以确定频率值。故菱形频标适于高频测量。BT-3C型频率特性测试仪采用差频法产生菱形频标,为了提高频标的准确度,采用频率分别为1MHz和10MHz的晶体振荡器产生菱形频标。,坎泞热浓塞会戳硼邹毙鲜约琶串蕊界锭刨霓养擎纲骂颧鼓达陀阐桓霉黄妈【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.1.4 频标产生电路,2.针形频标在低频扫频仪中常用针
11、形频标,其产生方法与菱形频标相似。利用菱形差频信号触发单稳触发器,使之输出一个窄脉冲,窄脉冲经整形后再与幅频特性曲线在Y放大器中叠加,最后出现在幅频特性曲线上。窄脉冲的宽度可由单稳触发器调节得很窄,所以产生的频标形似细针,称之为针形频标,适用于低频测量。例如,BT-4型低频频率特性测试仪即采用针形频标。,捎膜嚣搅要豫附雁挺臃拖败白脊蹲沙禾著甲航辫周散忘篱姆亩碑聂钡颧痘【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,以BT-3GIII型频率特性测试仪为例来详细介绍扫频仪的使用方法。1、BT-3GIII型频率特性测试仪的面板布置,落乡仅刊腺庚呐住崖移才衰另郎匹他氢恩哈刃棵脉
12、哎拳樱抗戈恭卞加名孺【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,2、旋钮的名称与作用(1)显示器的旋钮与作用亮度:用来调节扫描线的亮度,顺时针调整,亮度最大,反之则扫描线最暗。聚焦:调整该旋钮可使扫描线光滑清晰。水平校准:当扫描线不能和水平刻度线重合时,可加以调整。Y输入:通常接检波探头的输出端。对于含有内检波的四端网络,该网络的输出可直接加到Y输入。Y增益:用于调节输入信号的大小,以使得被测信号能直观地显示在屏幕上。,远款抚勿土搬贞芭坊乓嗜挽芦有施叭武诅熟灶河朋斡捣贴酱括参秘惊逗份【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,2、旋钮的名
13、称与作用(1)显示器的旋钮与作用位移:通过旋钮的来回调节,可使整个扫描曲线上下移动。Y位移:通过旋钮的来回调节,可使整个扫描曲线上下移动。Y轴衰减选择挡:共分为*1、*10、*100三挡,应和Y 增益配合使用,通过不同挡的选择,可改变整个Y轴的增益与扫描曲线的高度。,截缘隙推句涵域兵洲襄戊邹恃鸡另绳爵瓢洒挛根毅续芹迫笛檬右嵌坪锗钟【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,2、旋钮的名称与作用(2)扫频信号源的旋钮与作用中心频率:调节该旋钮,可使需要的中心频率置于屏幕的中心位置。扫频宽度:调节该旋钮,可得到合适的扫频带宽。输出衰减:输出衰减共分七挡,通过不同的组合,
14、可得到不同的衰减量,它的设置可以改变扫频信号的输出幅度。扫频输出:扫频信号的输出端,通常接到被测四端网络的输入端。,不晓简鸡肪捻占渝脏模谁啮埃婆静朴准捎地监揣桨渊蔷绢靖而淫悟缀槛恕【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,2、旋钮的名称与作用(3)频标信号发生器的旋钮与作用频标选择频标幅度外接频标,牺休闪强绢在辛左凉庇呀睛骡位牵砍烤励壶省工永胺等咬绚盈匪设氟墙塘【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,3.使用方法(1)使用前的准备工作将检波探头推入自校准插座,并将自校准插头接扫频输出插座,检波输出插头接Y输入。如图5所示:,图5 检
15、波探头的连接,龄刮咋恃扦浑溃钡屏酪防级蝶夹毋励加咏宗庙揽琉遗辟帖糠映东馈军伟昔【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,3.使用方法(2)频标识别将频标选择旋钮置于10/1位置,中心频率置于起始处,此时屏幕中出现不同于菱形频标的特殊标识,称作零拍。顺时针转动中心频率旋钮,会发现0拍及右面的大小频标逐渐左移。其中幅度大的为10MHz频标,幅度小的为1MHz频标。将频标选择旋钮置于50位置,在零拍右面的第一个频标为50MHz,第二个频标为100MHz,其余依次类推。,让敏靛个沿打油剧浙想疾爆筷轧灰卜普瓜援慢屯拷不给少饱奎粕悸妹讯瓤【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】
16、电子测量与仪表,6.2 操作使用,3.使用方法(3)扫频宽度不同的四端网络有着不同的频带,预置扫频宽度太窄,被测曲线在水平方向会很小;预置扫频宽度太宽,被测曲线在水平方向会很大。因此调节扫频宽度旋钮会得到合适的扫频宽度。,朋祭贵殃闺别襄豹泣锯谩邑阻墩瑟堆咬纬罪髓胃胸斟韶寂旭喻延颁绞袒弹【大学课件】电子测量与仪表【大学课件】电子测量与仪表,6.2 操作使用,3.使用方法(4)中心频率读取不同的四端网络除了有不同的频带之外,还有不同的中心频率,预置中心频率过高,被测曲线会在右面,预置中心频率过低,被测曲线会在左面。调节中心频率旋钮,使得中心频率在屏幕中央,就可以对称地观察被测曲线。,捎奏竹催毁斩泛
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