低频信号发生器可以产生1Hz~1MHz的正弦波信号、脉冲信号和逻辑信号(TTL),其正弦波信号具有很小的失真和良好的频响,输出电压有效范围为0.05mV~6V,以及标准的600Ω输出阻抗等特点,脉冲信号的幅度和宽度均为连续可调,TTL具有很强的负载能力和理想的波形等特性。电路设计合理,性能可靠稳定,频率用LED显示,使用极为方便,因此是一台性能价格比极高的通用测量仪器,可供工厂、实验室、科研单位使用,也适合于大专院校的无线电实验室使用,是一种用途很广的教学仪器。
低频信号发生器主要由单片机产生所需输出信号的数字量,再由D/A转换器将数字量转换为模拟电流输出,通过运放转换为模拟电压输出。系统电路框图如图1所示,模数转换部分电路如图2所示:
频率:
1.范围:1Hz~1MHz 共分6段
2.波段:波段(Ⅰ~Ⅳ) 1Hz~10Hz~100Hz~1kHz~10kHz~100kHz~1MHz
3.频率误差:I~V波段:小于±(1.5%f + lHz)
Ⅵ波段:小于±2%f.
4.稳定度:I,Ⅱ波段:小时内小于2×10-5/小时,以后7小时内小于7×10-5/小时
Ⅲ~IV波段:小时内小于1×10-5/小时,以后7小时内小于5×10-5/小时
正弦波:
1.幅度:大于6V(开路)
2.额定输出电压误差:小于±ldB
3.失真:10Hz~200kHz小于0.1%
4.表头分刻度误差:小于满度值的±5%
5.衰减器误差:0~90dB大于±1dB
6.输出阻抗:600Ω±10%
脉冲信号:
1.幅度:0~10Vp-p连续可调
2.宽度:可调
3.上升下降时间:小于0.3μs
4.上冲、下冲:小于7%
5.顶部倾斜:f=100Hz时小于5%
逻辑信号(TTL):
1.波形:方波
2.极性:正
3.下降时间:小于0.1μs
4.幅度:高电平为4.5V±0.5V低电平为小于0.3V
5.负载能力:大于25mA(Nsc≥30)
其它:
1.电源:220V±10%
2.功耗:低于15W
3.尺寸:360×240×144mm
4.重量:6.5kg
具体使用方法如下。
(1)使用前的准各工作:接通仪器的电源之前,应先检查电源电压是否正常,电源线及电源插头是否完好无损,通电前将输出细调电位器旋至最小,然后接通电源,打开XD1型低频信号发生器的开关。
(2)频率的调节 :包括频段的选择和频率细调。
①频段的选择。根据所需要的频段(即频率范围)可通过按面板上的琴键开关,来选择所需要的频率。例如,需要输出信号的频率为6200Hz,该频率在1~10kHz的频段,故应按下10kHz的按键(从左向右第五个键)。
②频率细调。在频段按键的上方,有三个频率细调旋钮,1~10旋钮为整数,0.1~0.9旋钮为位小数,0.01~0.10旋钮为第二位小数。选择频率时,信号频率的前三位有效数字由这三个旋钮来确定。例如,需要信号的频率为3550Hz,则频段选择按下10kHz按键后,应将三个细调旋钮分别旋转到3、0.5、0.05的位置。
(3)输出电压的调节。XD1型低频信号发生器设有电压输出和功率输出两组端钮,这两组输出共用一个输出衰减旋钮,可做10dB/步的衰减。但需要注意,在同一衰减位置上,电压与功率的衰减分贝数是不相同的,面板上已用不同的颜色区别表示。输出细调是由同一电位器连续调节的,这两个旋钮适当配合便可在输出端上得到所需的信号输出幅度。
调节时,首先将负载接在电压输出端钮上,然后调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮,即可得到所需要的电压幅度信号。输出信号电压的大小可从电压表上读出,然后除以衰减倍数就是实际输出电压值。
(4)电压级的使用 从电压级可以得到较好的非线性失真系数(<0.1%)、较小的输出电压(200μV)和较好的信噪比。电压级可输出5V电压,其输出阻抗是随输出衰减的分贝数的变化而变化的。为了保持衰减的准确性及输出波形不失真(主要是在0dB时),电压输出端钮上的负载应大于5kΩ以上。
(5)功率级的使用 使用功率级时应先将功率开关按下,以将功率级输人端的信号接通。
①阻抗匹配。功率级共设有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ五种额定负载值,如欲得到的功率输出,应使负载阻抗等于这五种数值之一,以达到阻抗匹配。若做不到完全相同,一般也应使实际的负载阻抗值大于所选用的功率级的额定阻抗数值,以减小信号失真。当负载为高阻抗,且要求工作在频率输出频段的两端,即在接近10Hz或几百千赫时,为了输出足够的幅度,应将功放部分内负载按键按下,接通内负载,否则在功放级工作频段的两端,输出幅度会下降。当负载值与面板上负载匹配旋钮所指数值不相符时,步进衰减器指示将产生误差,尤其是0~10dB这一挡。当功率输出衰减放在0dB时,信号发生器内阻比负载值要小。但衰减放在10dB以后的各挡时,内阻与面板上负载匹配旋钮指示的阻抗值相符,可做到负载与信号发生器内阻匹配。
②保护电路。刚开机时,过载指示灯亮,经5~6s后熄灭,表示功率级进人工作状态。当输出衰减旋钮开得过大或负载阻抗值过小时,过载指示灯亮,表示过载。此时应减小输出幅度,指示灯过几秒钟后熄灭,自动恢复正常工作。若减小输出幅度后仍过载,则灯闪亮。在高频端,有时因信号幅度过大,指示灯会一直亮,此时应减小信号幅度或减轻负载,使其恢复正常。当保护指示不正常时,需要关机进行检修,以免烧坏功率管。当不使用功率级时,应把功率开关按键复位,以免功率保护电路的动作影响电压级输出。
③对称输出。功率级输出可以不接地,当需要这样使用时,只要将功率输出端与接地端的连接片取下即可。
④功率输出。功率级在10Hz~700kHz(5kΩ负载时在10~200Hz)范围的输出,符合技术条件的规定。在5~10Hz、700kHz~1MHz(或5kΩ负载在200kHz~1MHz)范围仍有输出,但输出功率减小。功率级输出频率在5Hz以下时,不能输出信号。
⑤电压表的使用。当用作外测仪表时,需将电压测量开关拨向外,此时根据被测量电压选择电压表的量程,测量信号从输人电缆上输人。当电压测量开关拨向内时,电压表接在电压输出级细调电位器之后,量程为5V挡。当功率输出衰减旋钮挡位改变时,电压表指示不变,而实际输出电压在改变。这时的实际输出电压值U=电压表指示值U1/电压衰减倍数。此电压表与地无关,因此可测量不接地的输出电压。
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