通信基础知识训练8

课程设计说明书NO.1通信基础知识训练1.课程设计的目的通过通信专业基础知识的训练，可以培养我们作实验的主动意识，解决我们在实验过程中的安全意识不够，不能完全按照实验安全规定准备实验，实验时候操作不规范，损坏实验设备等情况，提高我们的动手能力、分析能力和实际工作能力。为更好的完成后续课程的学习打下一个良好的基础。2.设计方案论证2.1数字万用表（DIGITALMULTIMETER）可用来测量直流和交流电压及电流、电阻、电容、二极管、三极管、频率以及电路通断。1、直流电压测量(1)使用方法:将量程开关置所需电压量程上，黑表笔插入COM插孔，红色表笔插入VΩ插孔，表笔接被测电路，显示电压读数时，同时显示红表笔的极性，主要量程：200mV，2V，20V，200V，1000V。输入阻抗：所有量程为10MΩ。(2)注意事项：测试表笔并接到待测电路上，红表笔所接端子的极性将同时显示，如果显示器只显示‘1’，对大于1MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这是正常现象，再200Ω档时，先将表笔短接，显示表笔线的电阻值，实验中应减去这一电阻值，得到的才是实际被测值，00MΩ短路时有1000个字，测量时应从读数中减去。如测量100MΩ电阻时，显示为110.00，1000个字应被减去(即110.00-10.00=100.00MΩ)。2、交流电压测量(1)使用方法:将量程开关置所需电压量程上，黑表笔插入COM插孔，红色表笔插入VΩ插孔，表笔接被测电路，显示电压读数时，同时显示红表笔的极性，量程：2V，20V，200V，750V。输入阻抗：量程均为10MΩ(2)注意事项：测试表笔并接到待测电路上，如果显示只显示‘1’，表示过量程，输入电压高于750V时，显示电压值是可能的，但有可能损坏仪表。3、直流电流测量(1)使用方法：黑表笔插入COM插孔，被测最大值在200mA时，红表笔接“A”插孔，当被测最大值在20A时，应将红表笔接“20A”插孔，将量程开关置所需电流量程上，表笔接被测电路，显示电压读数时，同时显示红表笔的极性。(2)注意事项：在测量之前不知被测电流范围时，应将量程开关置高量程档；逐步调低，当只在最高位显示“1”时，说明已超量程，应调高量程；“A”插孔有0.2A保险丝保护，过载会将保险丝熔断，必须按额定值更换，不得超过；“20A”插孔无保险丝保护，可连续测量的最大电流为10A，20A电流测量应尽快操作，测量时间不大于15S；其主要量程：20mA，200mA，20A。测量电压降：满量程为200mV。过载保护：200mA以下为0.3A/250V保险丝保护，20A无保险丝保护。4、电阻的测量(1)使用方法：电阻测量使用时将黑表笔插入COM插孔，红色表笔插入VΩ插孔，把量程开关置所需Ω量程上，再表笔跨接在被测电阻上，读出显示值。主要量程为：200Ω，2KΩ，20KΩ，200KΩ，2MΩ，20MΩ，200MΩ。(2)注意事项：使用时路不能带电，要将电荷要放尽，测阻值超出量程时或开路时，显示‘1’，对大于1MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这是正常现象，再200Ω档时，先将表笔短接，显示表笔线的电阻值，实验中应减去这一电阻值，得到的才是实际被测值，00MΩ短路时有1000个字，测量时应从读数中减去。如测量100MΩ电阻时，显示为110.00，1000个字应被减去(即110.00-10.00=100.00MΩ)。5、检测电容器电容器是一种最为常用的电子元件。电容器的通用文字符号为“C”。电容器主要由金属电极、介质层和电极引线组成，两电极是相互绝缘的。因此，它具有“隔直流通交流”的基本性能。(1)用电容档检测先找一只220pF左右的电容，用数字万用表测出其实际容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2，则两者之差（C1－C2）即是待测小电容的容量。用此法测量1～20pF的小容量电容很准确。(2)用电阻档检测利用数字万用表也可观察电容器的充电过程，这实际上是以离散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒，则在观察电容器的充电过程中，每秒钟即可看到n个彼此独立且依次增大的读数。根据数字万用表的这一显示特点，可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。6、二极管的测量二极管是由一个PN结构成的半导体器件，具有单向导电特性。通过检测其正、反向电阻值，可以判别出二极管的电极，还可估测出二极管是否损坏。(1)极性的判别将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。二极管(2)测量方法测二极管时，使用万用表的二极管的档位。若将红表笔接二极管阳（正）极，黑表笔接二极管阴（负）极，则二极管处于正偏，万用表有一定数值显示。若将红表笔接二极管阴极，黑表笔接二极管阳极，二极管处于反偏，万用表高位显示为“1”或很大的数值，此时说明二极管是好的。在测量时若两次的数值均很小，则二极管内部短路；若两次测得的数值均很大或高位为“1”，则二极管内部开路。7、三极管的测量(1)三极管上e-c间电阻测量方法具体方法如下：万用表电阻的量程一般选用R×100或R×1K挡，对于NPN型三极管，黑表笔接c极，红表笔接e极。要求测得的电阻越大越好。e－c间的阻值越大，说明管子的ICEO越小；反之，所测阻值越小。(2)判别基极和管子的类型万用表的R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极左右，反向电阻值为300左右，反向电阻值为∞（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。(3)判定集电极c和发射极e。(以PNP为例)将万用表置于R×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。最后，数字万用表，其安全标准在国际上是属于IEC61010-1（EN61010-1），在国内的适用的标准则是GB4793.1，大品牌的合格的万用表，都会写上这些标准号和相应的电压分类。数字万用表如图1所示：图1常见数字万用表2.2频率计的使用1、简要就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为TNf所谓频率计就是是数字频率计的组成框图。被测信号xv经放大整形电路变成计数器所需要。图22.3示波器(OSCILLOSCOPE)操作示波器是一种能在示波管屏幕上显示出电信号变化曲线的仪器，它不但能象电压表，电流表那样读出被测信号的幅度有效值，还能象频率计，相位计那样测试信号的周期（频率）和相位，而且还能用来观察信号的失真，脉冲波形的各种参数等。结构框图如图所示：图3示波器结构框图（1）示波管示波管是进行电－光转换的器件，把被测的电信号转换为光信号，在示波管的荧光屏上显示出来。示波管由三大部分组成。电子枪，用于产生纤细而高速的电子束，由辉度（INTEN）和聚焦（FOCUS）旋钮控制；偏转系统，使电子束随X轴或Y轴的信号而偏转，由移位旋钮（POSTTION）和衰减器旋钮（VOLTS/DIV）控制；显示屏，即荧光屏，在高速电子束轰击下发光，显示出图形。（2）Y轴放大器（垂直系统）/（VERTICAL）Y轴放大器或垂直通道(简称Y通道)。被测试信号经过探头(又称探极)与示波器连接，探头实际上是一个脉冲分压器，具有-20dB（即10∶1）的衰减，保证不失真地把被测信号传输到示波器内部。（因为探头极易损坏，实验室中不用-20dB的衰减）。经过探头后的信号由交流AC（电容耦合）－地（GND）－直流DC（直接耦合）健（或按钮）的位置决定进入到示波器内的衰减信号。衰减器的基本作用是把很大的幅度变化范围（1mV~50V）缩窄，以利于Y通道放大器的正常工作，衰减器在面板上，用VOLT/DIV表示（DIV=0.8cm），调节衰减量，即改变示波器的Y轴偏转灵敏度（或偏转因子）。测试时，用衰减器开关指示的数值，乘以垂直方向信号所占的格数，即为被测信号的幅度。（这时，微调旋钮VAR/VARIATION不能打开，应在校正位置）。经过衰减器后的信号到达Y轴放大器。Y轴放大器实际上是平衡式直流放大器，要求具有低噪声、宽频带、高增益。在面板上没有几个旋钮。一个是Y轴增益微调旋钮，即VAR，是改变放大器的增益，使屏幕上波形幅度得到连续的调节，但这时不能按偏转因子来读数，因为Y轴增益已离开了校正点。还有一个是Y轴移位（POSITION），调节它能使波形上下移动，以便观察和读数。再一个是“极性”选择按钮（或拉出、按下旋钮）和稳定调节旋钮（LEVEL）。“极性”选择容易理解，是将信号反相或不反相。LEVEL旋钮的功能比较难于理解，这里作简要说明：因为示波器具有触发扫描功能，即由被测信号（或电源，或外接）来触发X轴扫描。但X通道从接受触发信号到开始扫描（产生锯齿波），要有一段延迟，即扫描电压的产生要滞后一段时间，使被测信号与扫描信号不易同步，所以在Y通道加入延时电路，即稳定调节旋钮（LEVEL），实质是调节延时，或称调节稳定。经过延迟的被测信号放大到足够的幅度，以便推动示波管的垂直偏转板，使电子束在垂直方向能满偏转。下面简要说明双踪显示原理。为了同时显示两个被测试信号，在Y通道中加入通道转换器，实际上是电子开关，按照时间分隔原理构成双踪示波器。电子开关在面板上是由方式选择MODE开关(或按钮)控制，共有五种状态，DODE打在CH1时，只让第一路被测信号通过，而CH2被关断，屏幕上只显示第一路信号的波形，相当于单踪功能。DODE打在CH2时，屏幕上只显示第二路信号的波形，相当于单踪功能。当DODE打在“交替”（ALT/ALTERNATE），适合于交替显示两路较高频率的信号。按“交替”方式工作时，第一次扫描电子开关接通第一路信号，第二次扫描接通第二路信号，如此重复，只要扫描频率超过25HZ，尽管每个信号波形是交替显示，但由于人眼的滞留效应，图象也不会闪烁。为了使每个信号至少有一个完整的周期显示，输入信号的频率不能低于扫描频率，因此交替方式不适用于频率很低的信号。当DODE打在“断续”（CHOP），适合于同时显示两路较低频率的信号。按断续工作时，每次扫描过程中，电子开关高速轮流接通两个被测信号，显示的图象实际上是由若干断续的线段组成，当这些线段足够密时，图象就看不出中断点。显然被测信号的频率必须远低于电子开关的转换频率，因此断续方式不适用于较高频率的信号，而能观测持续时间长于间断时间的单次信号。当DODE打在ADD（迭加），第一路信号和第二路信号同是时通过电子开关，互相迭加，显示两路信号迭加在一起的波形，即Y1+Y2；与“极性”选择开关（或按键）相配合，即可实现Y1-Y2功能。（3）X通道（或称水平通道，时基电路）/（HORIZONTAL）X通道主要作用是产生一个与时间成线性关系的锯齿波扫描电压，加到示波管的水平偏转板上，使电子束沿水平方向随时间而线性偏转，形成时间基线(简称时基)。X通道的主要由扫描发生器环，触发脉冲发生器和X放大器组成。下面简要说明各部分的作用及原理，以便对面板上一些控制旋钮(或按健)的作用，有较深入的理解。扫描发生器环是由扫描发生器，电压比较器，时基闸口和释放电路组成的一个闭环控制系统，产生与时间成线性关系的锯齿波扫描电压，波形如图所示。图4扫描电压波形tf称为扫描时间或扫描正程时间，在这段时间里，光点从屏