1、第第6章章 扫频仪与晶体管特性图扫频仪与晶体管特性图示仪示仪6.1 扫频仪概述扫频仪概述 6.2 BT3型频率特性测试仪型频率特性测试仪 6.3 晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪 6.1 扫频仪概述扫频仪概述扫频仪又称为频率特性测试仪，它是一种在示波管屏幕上直接显示被测放大器幅频特性曲线的图示测量仪器。扫频仪在雷达技术、调频通信、微波中继通信、电视广播和电子教学等方面均得到广泛的应用。对于网络频率特性的调整、检验及动态快速测量都带来了极大的便利。6.1.1 频率特性测试原理频率特性测试原理 1点频测量法 点频测量法亦称逐点测量法，就是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益(或衰减)来确定幅频
2、特性曲线的方法。原理框图如图61所示。正弦信号发生器 被测网络 电子电压表 电子电压表图图61 61 点频测量法测量幅频特性曲线原理框图点频测量法测量幅频特性曲线原理框图测量时，从被测电路的低频率端开始逐点调高信号发生器的频率，记录相应的输入电压和输出电压。然后以频率f为横坐标，以 (或 )为纵坐标，就可以在直角坐标系上描绘出所测的幅频特性曲线。iuUUA/0iUU/lg2002扫频测量法 以扫频信号发生器作为信号源，使信号频率在一定范围内按一定规律作周期性的连续变化，从而代替信号频率的手工调节，并且用示波器来代替电子电压表，直接描绘出被测电路的幅频特性曲线。扫频输出扫频信号发生器示波器被测电
3、路宽带检波图图62 62 扫频测量法测量幅频特性曲线原理框图扫频测量法测量幅频特性曲线原理框图 6.1.2 扫频仪常用的基本概念及分类扫频仪常用的基本概念及分类 1常用的基本概念（1）扫频宽度 扫频所覆盖的频率范围内最高频率与最低频率之差。（2）中心频率 位于显示频谱宽度中心的频率。（3）频偏 调频波中的瞬时频率与中心频率的差。（4）调制非线性 指在屏幕显示平面内产生的频率线性误差，表现为扫描信号的频率分布不均匀。2扫频仪的分类（1）按频率划分低频扫频仪；高频扫频仪；电视高频扫频仪等。（2）按用途划分 通用扫频仪；专用扫频仪；宽带扫频仪；微波综合测试仪等。6.1.3 扫频仪的组成及原理扫频仪的
4、组成及原理 扫频仪由扫频信号发生器、示波器、频标电路、正弦波发生器、输出衰减器和稳幅电路等部分组成。其组成框图如图63所示。扫频信号发生器被测电路检波头正弦波发生器示波器XY1正弦波发生器 正弦波发生器产生扫频振荡器所需的调制信号和示波管的扫描信号。2扫频信号发生器 扫频信号发生器实际上是一种调频振荡器，是扫频仪的核心部分，它产生频率按一定规律变化的扫频信号。在扫频仪中应用的调频方式主要有磁调制，变容二极管，宽带扫频等几种。（1）变容二极管扫频振荡器变容二极管扫频是用改变振荡回路中的电容量，以获得扫频的一种方法。它将变容二极管作为振荡器选频电路中电容的一部分，扫频振荡器工作时，将调制信号反向地
5、加到变容二极管上，使二极管的电容随调制信号变化而变化，进而使振荡器的频率也随着变化，达到扫频的目的。（2）磁调制扫频扫频振荡器磁调制扫频是用改变振荡回路中带磁芯的电感线圈的电感量，以获得扫频的一种方法。调制电流接至振荡器图图64 64 磁调制扫频结构原理磁调制扫频结构原理（3）宽带扫频在测试幅频特性曲线时，往往既要求扫频信号的中心频率在很宽的范围内变化，又要求在任一固定的中心频率附近有足够大的扫频宽度。前两种扫频方法难以同时满足这两个要求，它们的有效扫频宽度总是受到种种限制。一般用差频法来扩展扫频宽度。3频标电路 频率标记简称频标,是用一定形式的标记对扫频测量中所得到的图形的频率值进行定量，即
6、利用频标来确定图形上任意点的频率值。包括菱形频标和针形频标，菱形频标适用于高频测量，而针形频标适用于低频测量。频标扫频信号晶体振荡器谐波发生器带通滤波器混频器LfLNfLNfff)(maxmin6-5 6-5 频标电路的原理框图频标电路的原理框图 晶体振荡器产生的信号经谐波发生器产生一系列的谐波分量，这些基波和谐波分量与扫频信号一起进入频标混频器进行混频。当扫频信号的频率正好等于基波或某次谐波的频率时，混频器产生零差频（零拍）；当两者的频率相近时，混频器输出差频，频值扫频信号的瞬时频偏的变化而变化。差频信号经低通滤波及放大后形成菱形图形，这就是菱形频标。图图66 66 菱形频标菱形频标 4输出
7、衰减器 输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰减器通常有两组：一组为粗衰减，一般是按每挡为10dB或20dB步进衰减；另一组为衰减，按每挡为1dB或2dB步进衰减。多数扫频仪的输出衰减量可达100dB。5稳幅电路 稳幅电路的作用是减少寄生调幅。扫频振荡器在产生扫频信号的过程中，都会不同程度地改变着振荡回路的Q值，从而使振荡幅度随调制信号的变化而变化，即产生了寄生调幅。抑制寄生调幅的方法很多，最常用的方法是：从扫频振荡器的输出信号中取出寄生调幅分量并加以放大，再反馈到扫频振荡器去控制振荡管的工作点工作电压，使扫频信号的振幅恒定。6.2 BT3型频率特性测试仪型频率特性测试仪 1 电
8、路组成电路组成 BT3型频率特性测试仪主要由扫频信号发生器，频标电路及显示电路组成。2 使用方法使用方法 BT3型频率特性测试仪的面板图如图67所示。型频 率 特 性 测 试 仪电 源、辉 度聚 焦Y轴 位 置轴 衰 减轴 增 益标 尺、亮 度 10MHz1MHz外 接频 标 选 择频 标 幅 度外 接 频 标 输 入输 出 衰 减（分 贝）扫 频 电 压 输 出兆 赫中 心 频 率频 率 偏 移波 段轴 输 入-鉴 频图图6-7 BT36-7 BT3型频率特性测试仪的面板图型频率特性测试仪的面板图(1)“电源、辉度”：电源开关及波形亮度调节旋钮。(2)“聚焦”：波形清晰度的调节旋钮。(3)“
9、标尺亮度”：坐标刻度的亮度调节旋钮。(4)“鉴频”：置于“”时，荧光屏上显示正方向的幅频特性；置于“”时，显示负方向的幅频特性。(5)“Y轴位置”：波形作上下移动调节旋钮。(6)“Y轴衰减”：分1、10、100三档，与“Y轴增益”旋钮配合使用，对波形幅度进行调节。(7)“Y轴增益”：波形幅度的调节旋钮。(8)“Y轴输入”：输入从被测电路取出的检测信号。(9)“频标选择”：分1MHz，10MHz和“外接”三档。观测低频信号时，用1MHz频标，观测高频信号时，用10MHz频标，若均不适用，则可以采用外接频标。(10)“频标幅度”：频标信号的幅度调节旋钮。(11)“外接频标输入”：外部频标信号的输入
10、端，与其配合，“频标选择”旋钮须打到“外接”档。(12)“扫频电压输出”：扫频信号的输出端，可接输出探头。(13)“波段”：与“中心频率”旋钮配合使用，扫寻被测波形。(14)“中心频率”：与“波段”旋钮配合使用，扫寻被测波形。(15)“输出衰减”：输出扫频信号电压的幅度调节旋钮。(16)“频率偏移”：波形宽度调节旋钮。使用前各系统的检查和准备工作（1）查显示系统（2）调节“聚焦”旋钮（3）左右转动“Y轴移位”旋钮（4）检查频标（5）检查各波段起始频标（6）检查扫频信号（7）检查寄生调幅系数（8）检查调频非线性系数（9）零分贝的校正（10）选择合适的探极和电缆 3扫频仪的应用（1）电路幅频特性的
11、测量 图图613 613 幅频特性的测量线路图幅频特性的测量线路图（2）电路参数的测量 增益的测量 如图613所示将经过零分贝校正的BT3型扫频仪与被测电路连接好，调节两个“输出衰减”旋钮，使屏幕上显示的幅频特性曲线的幅度恰好为H,此时，“输出衰减”旋钮所指的分贝数（dB）就是被测电路的增益。带宽的测量 利用频标能方便地测量出屏幕上所显示的幅频特性曲线的频带宽度。观测并记录曲线上的频标个数，然后算出带宽。6.3.1 晶体管特性图示仪的工作原理晶体管特性图示仪的工作原理 晶体管特性图示仪能自动测试并显示三极管的输出特性曲线来，因为它满足以下条件：(1)有一个能提供每一个测试过程所需的基极电流IB
12、 (2)对每一个固定的基极电流，集电极电压应会自动改变 (3)能及时取出各组UCE和IC值送入显示电路，从而显示出输出特性曲线来 在图示仪中，所需的基极电流由基极阶梯信号发生器提供，所需的集电极电压由集电极扫描电压发生器提供，需要测试的电压、电流值加在示波管的X轴和Y轴上，由示波管显示出来。6.3晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪 6.3.2 晶体管特性图示仪的组成晶体管特性图示仪的组成 晶体管特性图示仪是由集电极扫描电压发生器、基极阶梯信号发生器、同步脉冲发生器、X放大器和Y放大器、示波管及控制电路、电源电路几部分组成，其基本组成原理框图如图6-17所示。图6-17 晶体管特性图示仪原理框图
13、6.3.3 XJ4810型晶体管特性图示仪型晶体管特性图示仪 1.面板结构XJ4810型晶体管特性图示仪的面板结构如图6-19和图6-20所示：图6-19 XJ4810型晶体管特性图示仪的面板结构 6-20 XJ4810型晶体管特性图示仪的测试台2.XJ4810型晶体管特性图示仪的使用方法（1）开启电源，指示灯亮，预热15分钟；（2）调节辉度、聚焦、辅助聚焦旋钮，使屏幕上显示清晰的辉点或线条；（3）根据被测晶体管的特性和测试条件的要求，把X轴部分、Y轴部分、基极阶梯信号各部分开关、旋钮都调到相应的位置上；（4）基极阶梯信号调零。具体方法如下：当荧光屏上出现基极阶梯信号后，按下测试台上的“零电压
14、”键，观察光点停留在荧光屏上的位置，复位后调节“阶梯调零”旋钮，使阶梯信号的起始级光点仍在该处，则基极阶梯信号的零位即被校准。3.XJ4810型晶体管特性图示仪的使用注意事项（1）对阶梯信号选择、功耗限制电阻、峰值电压范围三个旋钮的使用应特别注意，若使用不当会损坏被测晶体管；（2）测试大功率晶体管和极限参数、过载参数时应采用单簇阶梯信号，以防过载损坏；（3）测试MOS型场效应管时，应注意不要使栅极悬空，以免感应电压过高引起被测管击穿；（4）测试使用完后，立即关闭电源，并使仪器复位，以防下次使用时因疏忽而损坏被测器件。6.3.4 晶体管特性图示仪使用测试实例晶体管特性图示仪使用测试实例1.1.晶体二极管的测试晶体二极管的测试 X放大器扫描电压发生器Y放大器示波管图6-21 二极管正反向特性曲线的测试原理框图测正向特性时，扫描电压为正极性，零点位于左下角处；测反向特性时，扫描电压为负极性，零点位于右上角处。2.晶体三极管的测试 Y放 大 器X放 大 器示 波 管图6-22 晶体三极管输入特性曲线的测试原理框图
