复习要求

（1）了解直流稳压电源的主要性能指标，掌握其正确使用方法。

（2）了解信号发生器（低频信号发生器、函数信号器）的基本组成及使用方法。

（3）了解频率计的功能和使用方法。

知识要点一、使用低频信号发生器

1.低频信号发生器的功能

低频信号发生器一般是用来产生频率为1 Hz～1 MHz的正弦波、方波等信号，除具有电压输出外，有的还具有功率输出功能，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、增溢、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。

2.低频信号发生器的组成

（1）低频信号发生器的组成（如图3-24所示）

图3-24

低频信号发生器主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表组成。

（2）各部分作用

①主振级：用于产生低频正弦振荡信号，其电路一般采用RC桥式振荡电路（也称RC文代电桥振荡电路）。

②主振输出调节电位器：调节输出电压大小。

③电压放大器：兼有隔离和电压放大的作用，它一般采用射极跟随器或电压跟随器。

④功率放大器：功率放大，为负载提供所需功率，该电路要求失真小，能输出额定功率，并设有保护电路。

3.低频信号发生器的使用方法

①接通电源：将电源线插入交流220 V的电源插座中，按下电源开关，电源指示灯亮，预热10 min使仪器工作稳定。

②频率选择：先将频率选择开关置于所需频率的倍乘挡，然后调节频率指针，使指针对准所需频率。

③波形选择：按下波形选择开关，信号为正弦波，若需要方波信号则按下波形选择开关。

④输出电压调节：调节输出微调电位器和衰减器相互配合，获得所需的电压信号。

⑤用探头线连接低频信号发生器的输出与频率计输入端，按下电源开关，调节选择合适的参数，测量低频信号发生器的频率输出。

⑥用探头连接低频信号发生器的输出与毫伏表输入端，按下电源开关，调节选择合适的参数，测量低频信号发生器的电压输出。

二、使用函数信号发生器

1.用途

函数信号发生器是一种特殊的信号发生器，能输出正弦波、三角波、锯齿波和方波等波形，输出频率范围很宽，可达50 MHz，有的还具有调制和扫描功能。

2.主要参数（见表3-3）

表3-3　函数信号发生器的主要参数

3.使用函数信号发生器（CA1640-02型）输出正弦波的步骤

①预热。按下电源开关使仪器通电，让函数信号发生器预热10 min。

②连接信号输出端。将函数信号发生器的输出端通过探头线与频率计（或毫伏表）输入端连接。

③选择输出信号。按输出信号选择按键，选择正弦波输出。

④选择频段。按频段选择手动按钮，粗调频段。

⑤细调频率。转动频率调节旋钮，使函数信号发生器输出频率显示达到所需频率200 Hz，观察并记录频率计测量的显示值。

⑥调节输出电压。根据输出电压的要求，按下衰减调节键，将电压输出衰减调节键置于0 dB，配合幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出幅度显示需要设置的电压值，观察并记录交流毫伏表指示的值。

4.使用函数信号发生器（CA1640-02型）输出三角波的步骤

①预热。按下电源开关使仪器通电，让函数信号发生器预热10 min。

②连接信号输出端。将函数信号发生器的输出端通过探头线与频率计（或毫伏表）输入端连接。

③选择输出信号。按输出信号选择按键，选择三角波输出。

④选择频段。按频段选择手动按钮，粗调频段。

⑤细调频率。转动频率调节旋钮，使函数信号发生器输出频率显示达到所需频率200 Hz，观察并记录频率计测量的显示值。

⑥调节输出电压。根据输出电压的要求，按下衰减调节键，将电压输出衰减调节键置于20 dB，配合幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出幅度显示需要设置的电压值，观察并记录交流毫伏表指示的值。

5.使用函数信号发生器（CA1640-02型）输出方波的步骤

①预热。按下电源开关使仪器通电，让函数信号发生器预热10 min。

②连接信号输出端。将函数信号发生器的输出端通过探头线与频率计（或毫伏表）输入端连接。

③选择输出信号。按输出信号选择按键，选择三角波输出。

④选择频段。按频段选择手动按钮，粗调频段。

⑤细调频率。转动频率调节旋钮，使函数信号发生器输出频率显示达到所需频率200 Hz，观察并记录频率计测量的显示值。

⑥调节输出电压。根据输出电压的要求，按下衰减调节键，将电压输出衰减调节键置于40 dB，配合幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出幅度显示需要设置的电压值，观察并记录交流毫伏表指示的值。

三、使用频率计

1.频率计组成

数字频率计又叫频率计数器，是一种用电子学方法测出一定时间间隔内输入的脉冲数目，并以数字形式显示测量结果的多功能电子测量仪器。

频率计内部主要由A通道（100 MHz通道）、B通道（1 500 MHz通道）、系统选择控制门、同步双稳、E计数器、T计数器、MUP微处理器单元及电源组成。

2.频率计工作原理

被测信号经过放大与整形电路传入十进制计数器，变成所要求的信号，此时数字频率计与被测信号的频率相同，时基电路提供标准时间基准信号，此时利用所获得的基准信号来触发控制电路，从而得到一定宽度的闸门信号，当1 s信号传入时，闸门开通，被测量的脉冲信号通过闸门，其计数器开始计数，当1 s信号结束时闸门关闭，停止计数。被测信号的频率f=N/T，N表示计数值，T表示一定时间间隔。

3.使用频率计（NCF-1000C-1型）测量函数信号发生器输出波形的频率和周期

以测量信号发生器输出2.3 kHz，幅度为3 V方波信号的频率和周期为例，测试步骤和方法如下：

①打开仪器电源开关，预热20 min。

②按下“FA”功能键。

③按下衰减开关×20位置。

④按下低通滤波器置于开位置。

⑤时间闸门选择1 s。

⑥将被测信号接至A输入通道口，显示屏上显示出频率后，按下PERA功能选择键，此时显示为信号周期。

⑦按下TOTA功能选择键对信号进行计数。

⑧测量结束后，先关闭仪器与电路板的电源，再拆除仪器与电路板之间的测试连接线，最后将按钮或旋钮恢复到初始状态。

4.使用频率计注意事项

（1）计数器挡位选择

①根据被测信号的频率范围选择FA和FB通道，1 Hz～100 MHz选择输入A端口，100～1 500 MHz选择输入B端口。

②FA测量信号接A通道输入端时，按FA功能键；FB测量信号接B通道输入端时，按FB功能键。

③FA测量信号幅度大于30 mV（均方根值），衰减开关置于×20位置。

④输入信号频率若低于100 kHz，则低通滤波器应置于开位置。

⑤根据所需的分辨率选择适当的闸门时间。闸门预选时间有0.01 s、0.1 s、1 s，预选时间越长，分辨率越高。

（2）计数功能

①按下功能选择键TOTA键，输入信号接入A输入通道。

②根据输入信号的频率高低和输入信号幅度大小，决定低通滤波器和衰减器开关所处位置。

③再次按下TOTA键，则计数控制门关闭，计数停止。

四、使用直流稳压电源

1.直流稳压电源

满足电流的大小和方向不随时间变化的电源称为直流电源。

输出电压不因输入电压的波动而变化，不受负载的影响（或影响较小）的电源被称为直流稳压电源。

2.直流稳压电源的基本类型和特点（见表3-4）

表3-4　直流稳压电源的基本类型和特点

续表

3.直流稳压电源的性能指标

在使用直流稳压电源以前，应充分了解其主要性能指标（见表3-5）。其中，应特别注意的有，它的输出是单路还是双路，各路输出是否独立，极性可变不可变等。还要了解它的各项指标、它的最大输出功率、最高输出电压以及最大输出电流等基本情况，以便在使用中能保证负载电路正常工作和稳压电源的稳定度。

表3-5　APS3003S型直流稳压电源的主要性能指标

4.直流稳压电源的使用

直流可调稳压电源的使用比较简单，主要操作是对电源进行对应的设定，其操作步骤如下。

·开始：接通电源→电流/电压设置与调节→设定过压保护→连接负载→试机

第一步，将稳压电源连接上市电，开启电源。(www.daowen.com)

在不接负载的情况下，按下电源总开关，然后开启电源直流输出开关，使电源正常输出工作（一些简单的可调稳压电源只有总电源开关，没有独立的直流输出开关）。此时，表盘上即显示出当前工作电压和输出电流。

第二步，设置电流。

按下电源面板上“Limit”键不放，此时电流表会显示电流数值，调节电流旋钮，使电流数值达到预定水平。一般限流可设定在常用最高电流的120%。有的电源没有限流专用调节键，操作者需要按照说明书要求短路输出端，然后根据短路电流配合限流旋钮设定限流水平。简易型的可调稳压电源没有电流设定功能，也没有对应的旋钮。

第三步，设置输出电压。

通过调节电压设定旋钮，使数字电压表显示出目标电压，完成电压设定。对于有可调限流功能的电源，有两套调节系统分别调节电压和电流。调节时要分清楚，一般调节电压的电位器有“VOLTAGE”字样，调节电流的电位器有“CURRENT”字样。很多入门级产品使用低成本的粗调/细调双旋钮设定，遇到双调节旋钮，我们先将细调旋钮旋到中间位置，然后通过粗调旋钮设定大致电压，再用细调旋钮精确修正。

第四步，设定过压保护OVP。

过压设定是指在电源自身可调电压范围内进一步限定一个上限电压，以免误操作时电源输出过高电压。一般来说，过压可以设置为平时最高工作电压的120%。过压设定需要用到一字螺丝刀，调节面板内凹的电位器，这也是一种防止误动的设计。设定OVP电压时，先将电源工作电压调节到目标过压点上，然后慢慢调节OVP电位器，使电源保护恰好动作，此时OVP设定完成。

注意：不同的电源设置OVP的方式不同。

第五步，连接负载与直流稳压电源对应的接线端子进行连接。直流稳压电源的红、黑两个输出端子中，红端子表示“+”，黑端子表示“-”。

·结束：断开负载→关闭电源→拔出插头

·直流稳压电源的一般操作方法

直流稳压电源作稳压源输出电压时，应将电流调节旋钮顺时针旋到底并保持，调节电压调节旋钮控制输出的直流电压值。

作稳流源输出电流时，应将电压调节旋钮顺时针旋到底并保持，调节电流调节旋钮控制输出的直流电流值。

直流稳压电源使用注意事项：

①在使用时应先调整需要的电压后，再接入负载。

②在使用过程中，如需切换电压值，应先断开负载，待电压到所需的值后，再将负载接入。

③在使用过程中，因负载短路或过载引起保护时，应先断开负载，然后重新启动电源，电压即可恢复正常工作，待故障排除后再接入负载。

④使用完毕后，应将面板上的各旋钮、开关的位置复原，最后切断电源开关避免输出端短路。

典型例题

例1：频率计可以用来测试信号的（　）。（选自2014年高考题）

A.最大值　B.周期　C.功率　D.有效值

解题思路：示波器可以用来测试信号的峰-峰值，峰值（最大值）、周期、频率及相位，如果要得到有效值，还需要将峰值除以；频率计也称为计数器，可以用来测试信号的周期、频率及计数，因此答案选B。

例2：低频信号发生器的内部放大电路主要有电压放大器和_____________。（选自2014年高考题）

解题思路：此低频信号发生器有功率输出，对电平调节器送来的电压信号进行功率放大，为负载提供所需要的功率，因此，低频信号发生器的内部放大电路主要有电压放大器和功率放大器，见重庆大学出版社《电子测量技术与仪器》第137页项目六。

例3：用APS3003S型稳压电源给容量为1 500 mA·h的手机电池充电，试说明操作步骤及要领。

分析：①目前手机电池类型一般都是3.7 V锂电池，充电限制电压4.2 V，故可将输出电压设为4.2 V。

②锂电池可以接受的最大充电率通常是1 C甚至更小，像ThinkPad笔记本电池最大充电率为0.9 C。所谓1 C充电率指以容量的1倍率电流来充电，充电时间为1 h。

实际上，要想电池寿命长，基本上是以0.1～0.3C充电4～10 h。也就是说，容量为1 500 mA·h的电池，如果以0.2 C充电，则充电电流为0.2 C×1 500 mA·h=300 mA，充电5 h。

操作步骤：

第一步：将电源开关置于“ON”位置，接通交流电源，指示灯亮，显示上次输出设置。

第二步：恒流电流的预置：先将电压调到3～10 V任意值，然后将电流粗调旋和微调旋钮都调到“0”，即逆时针方向旋到低。然后用导线短路输出正、负端时针方向调节电流粗、微调旋钮，使指针指到所需要设定的电流值300 mA，拆除短接线。

第三步：调节输出电压输出粗调旋钮，使电压表指示值约高于预置值1～2 V，再细调到4.2 V。

第四步：根据外部负载电源的极性，正确连接电源输端的“+”和“-”。

习题练习

一、填空题

1.低频信号发生器的主振电路基本上都采用__________电路，这种振荡电路的频率调节方便。

2.低频信号发生器AG-203产生的频率范围为__________，可以输出多种波形信号。

3.低频信号发生器内部的电压发生器兼有__________的作用。

4.低频信号发生器中的输出电压调节通常可分为连续调节和__________。

5.函数信号发生器是一种特殊的信号发生器，可以输出多种波形，其输出的频率范围很宽，高端的可达到__________。

6.函数信号发生器的工作模式置于外部计数时，可以测量外部信号的频率，此时测频系统作为__________使用。

7.如果负载为50Ω时，函数信号发生器的直流电平调节范围为__________。

8.NFC-1000C-1型多功能计数器的功能键有FA、FB、__________和TOTA 4个选择按键。

9.NFC-1000C-1型多功能计数器中，当信号幅度大于300 mV时，应按下__________，提高测量值的精确度。

10.NCF-1000C-1型频率计的全部测量采用单片机___________进行智能化控制和数据处理。

11.开关稳压电源按储能元件与负载的连接方式不同，可分为__________和__________。

12.在APS3003S稳压电源的面板上，标有“C.C”的指示灯亮，表示__________，标有“C.V”指示灯亮，表示__________。

二、判断题

1.数字频率计除了用于测量频率外，还可以用于测量周期和计数。　（　）

2.按下数字频率计的低通滤波器按键，对输入信号进行低通滤波，可以提高低频信号测量的准确性和稳定性。　（　）

3.使用NCF-1000C-1型频率计时，若输入信号频率低于130 kHz，则低通滤波器应置于开的位置。　（　）

4.数字频率计中，若要使用计数功能时，应在功能键中选择TOTA键，同时信号只能从A输入通道输入。　（　）

5.函数信号发生器用途非常广泛，在电路设计上分为模拟式和数字合成式。　（　）

6.低频信号发生器的故障排除中，若无正弦波输出，应检查文氏电桥振荡电路和与频率倍乘选择开关相关的阻容选频网络。　（　）

7.低频信号发生器的主振级几乎都采用RL桥式振荡器。　（　）

8.函数信号发生器具有测试外接信号频率的功能。　（　）

9.函数信号发生器接通电源后不要预热就可以直接使用。　（　）

10.超低频信号发生器一般用于专业上的特殊用途，低频信号发生器一般用于音频领域。（　）

11.APS3003S直流稳压电源，既可以当成稳压器使用，也可以当成恒流电源使用。（　）

12.APS3003S的输出电压调节范围为0～25 V，输出电流为0～3 A。　（　）

三、选择题

1.下列选项中，不属于NCF-1000C-1型频率计闸门时间的是（　）。

A.0.01 s　B.0.001 s　C.0.1 s　D.1 s

2.不同函数信号发生器产生信号的方法有所不同，通常有（　）。

A.3种　B.2种　C.4种　D.5种

3.下列不属于函数信号发生器工作模式的是（　）。

A.信号输出　B.外部计数　C.线性扫频　D.指数扫频

4.低频信号发生器的主振级多采用（　）。

A.三点式振荡器　B.RC文氏电桥振荡器

C.电感反馈式单管振荡器　D.三角波振荡器

5.下列不能减小计数器测量周期误差的是（　）。

A.采用多周期测量　B.提高信噪比

C.提高标准频率　D.保留更多的有效数字位数

6.低频信号发生器的工作频率一般为（　）。

A.1 Hz～1 MHz　B.0.001 Hz～1 kHz

C.200 kHz～30 MHz　D.300 MHz以上

7.函数信号发生器的直流电平调节范围为（　）。

A.-10～+10 V B.-5～+5 V　C.-15～+15 V　D.-20～+20 V

8.下列选项中，通用计数器不能测量的是（　）。

A.频率　B.周期　C.电压　D.计数

9.函数信号发生器输出方波时，发现其高电平时间与低电平时间不相等，若要求TH=TL则应调节（　）。

A.频率粗调　B.幅度细调　C.波形选择　D.占空比

10.下列不属于串联稳压电源组成部分的是（　）。

A.变压器　B.采样电路　C.开关三极管　D.比较放大器

11.在使用APS3003S型稳压电源时，下列操作错误的是（　）。

A.应先接上负载，再调节稳压电源的相关参数

B.当负载短路时，应迅速关闭电源

C.在调节输出电压时，应先粗调再细调

D.与负载相连接时，一定要注意正负极性

四、作图题

1.以NCF-1000C-1型频率计为例，标出用数字标注的各部分功能，如图3-25所示。

图3-25

2.画出低频信号发生器的组成框图。