J-2464,教学信号源

J2464型教学信号源，是根据教育部《JY11－79》号技术标准的规定和要求而设计的。供中学物理教学演示实验和实验室使用。其标准定型样机如图49－1所示。

1．高频信号

教学信号源 

频率范围：400KHZ～1700KHZ

分两个频段　Ⅰ500KHZ～1700KHZ

　Ⅱ400KHZ～580KHZ

频率刻度误差：±5％

　　中频点　　450KHZ±2％

输出种类：等幅波　调幅波两种

　　调幅频率为本机低频信号，调幅度不小于30％

　　输出幅度：≥200mV（负载为300Ω）

　　2．音频信号

　　频率范围：五个固定频率

　　400HZ、500HZ、1000HZ、1500HZ、2000HZ

　　频率误差：±5％

　　输出幅度：±400mV（负载为300Ω）

　　3．方波信号

　　频率范围：两个固定频率

　　50HZ（市电频率）、1000HZ±6％

　　输出幅度：50HZ±伏（负载为IKΩ）

　　1000HZ≥3伏（负载为1KΩ）

　　4．锯齿波信号

　　频率范围：600HZ～3000HZ

　　输出幅度：≥1伏（负载为1KΩ）

　　5．超低频信号

　　频率：0．4±0．1HZ

　　幅度：≥10VPP（空载时）

　　6．外形尺寸248×170×122（mm）

　　7．重量≤3．2Kg

　　仪器由高频振荡器、音频振荡器、1KHZ方波形成电路、50HZ方波形成电路、锯齿波发生器、超低频发生器及稳压电源等七部分组成。图49－2为仪器方框图。高频信号由单独一对接线柱输出。其他信号经波段开关转接，并经电位器调节幅度后，由另一对接线柱输出。稳压电源供给电路各部分直流电压。

　　高频振荡器由1BG₁、1BG₂两只三极管组成。1BG₁管构成振荡级，这是共基调发LC振荡电路，基极接地，发射极接LC振荡回路。电路的振荡频率为。振荡线圈B₁用收音机中周变压器骨架绕成。1、3间约绕105匝，电感量L＝200～300微亨可调。1BG₁发射极接到振荡线圈2端抽头，以避免降低振荡回路的Q值。2、3端为5匝。4、5端为反馈线圈，共15匝。振荡回路的高频振荡信号，从B₁的2端取出，一路经1C₂电容加到1BG₁发射极与基极之间，经1BG₁管放大后，从接在集电极的反馈线圈输送到振荡回路，以维持振荡。另一路经1C₄电容输送到1BG₂管基极。1C₃为290／250PF双连可变电容器，并联使用最大电容量为540PF。转动该电容器时，改变了振荡回路电容量C，使产生的高频信号频率连续改变，以满足仪器高频信号频率范围的要求，在第Ⅱ频段时，通过K₂开关接入固定电容1C₅390PF，使整个频段频率降低。1C₄为微调电容器，用来调整频段高频端频率范围。

　　当需要对高频信号进行调幅时，将K₁开关扳到“调幅”位置，本仪器低频部分的低频信号被引入1BG₁管基极，振荡器即产生调幅振荡。

　　高频信号通过1BG₂管组成的射极跟随器输出，以减轻负载对振荡器的影响。W₁为高频增幅电位器，可调节高频信号的输出幅度。

　　音频振荡器也由两只三极管组成。3BG₁管构成振荡级，这是共基极电感三点式LC振荡电路。振荡回路线圈B₂用小型音频变压器绕成，电感量约为0．45亨。回路电容通过K_4b开关转换，在1到5档接入不同电容量的固定电容，可分别得到400、500、1000、1500、2000赫五个固定频率的音频信号。音频信号从B₂中间抽头取出，一路经反馈电阻3R₁₁～3R₁₅及电容3C₁加到3BG₁管发射极与基极之间，经3BG₁管放大，从集电极输送到振荡线圈，以维持回路振荡。振荡频率不同时，反馈电阻数值不同，由K_4a开关1到5档进行转换，以达到最合适的反馈量，使振荡信号波形不失真。3G₁管基极上的偏流电阻3R₃～3R₇通过K_4a开关进行转换，使管子在不同振荡频率时都处于最佳工作状态，达到足够大的输出幅度。

　　从B₂抽头取出的音频信号，另一路经3R₃、3C₃输送到3BG₂管组成的射极跟随器，再通过K_4c开关、低频增幅电位器几及K₃开关后，从低频输出接线柱CZ₃、CZ₄输出。

　　锯齿波发生器由4BG₁双基极二极管及4BG₂、4BG₃两只三极管组成。双基极二极管是具有一个P—N结的三端负阻半导体器件，利用它组成锯齿波振荡电路。在4BG₁管两个基极B₁、B₂之间，通过4R₁电阻加上12伏直流电压，发射极E并接电容器4C₂。经D₁半波整流后获得的55伏直流电压，通过电阻4R₂、电位器W₄向电容器4C₂充电，发射极E的电位随着电容充电而上升，当电压上升到双基极二极管峰点电压U_P时，E、B₁间P—N结导通，内阻迅速降低，电容4C₂通过E、B₁极迅速放电。当电容放电到低于双基极二极管谷点电压U_V时，E、B₁间P—N结关闭，55伏电源又通过4R₂、W₄向电容器4C₂充电。重复以上过程，在电容器4C₂上就形成锯齿波电压。调节W₄电位器，可改变充电的时间常数，以改变锯齿波频率，满足锯齿波频率范围600HZ～3000HZ连续可调的要求。为了改善锯齿波电压的线性。给电容充电的电压为55伏，取得较高；4BG₁管的峰点电压V_P约4．2伏，数值较小，这样电容4C₂形成的锯齿波只是充电指数曲线起始的一小段，比较接近直线。

　　4BG₁产生的锯齿波，经过4BG₂、4BG₃两只三极管组成的两级射极跟随器进行电流放大，输送到K_4C开关后输出。

　　超低频发生器由五只三极管组成。1BG₃、1BG₄组成多谐振荡器。开关K_4b扳到第九位时，＋12伏电源接入电路。若1BG₃管先导通，其集电极电位U_c3降低，于是1BG₄基极电位U_b4也降低，使得1BG₄射极电流减小，集电极电位U_c4升高，1BG₃基极电位U_b3进一步升高，U_c3及U_b4电位进一步降低，这个正反馈作用使得1BG₃迅速导通，1BG₄迅速截止。但这个状态是不稳定的，由于电源通过1BG₂对1C₉电容充电，使1BG₃发射极电位U_c3升高，1BG₄发射极电位U_c4下降。当U_c3升高到一定程度，U_c4下降到一定程度后，1BG₃管将截止，1BG₄管导通，上一过程就翻转过来，于是电源通过1BG₄对1C₉电容充电，使U_c4升高，U_c3下降，到一定程度时，1BG₃又导通。1BG又截止。这样周而复始，在1BG₄发射极就可得到电容1C₉充放电的近似三角波电压，幅度约为0．5伏，频率为0．4±0．1赫。此信号经1BG₅射极跟随器输送到1BG₆管放大，再经1BG₇射极跟随器后输出，此时电压幅度可达到10伏峰峰值。1BG₇发射极输出处对地约有6伏的直流电位，当K₃开关向上扳时，超低频信号接到CZ₃接线柱，调零电位器W₂的可调臂接到CZ₄接线柱，调整W₂，可使CZ₄上直流电位与CZ₃相等，使输出超低频正负半周幅度相等。当教学信号源输出其他低频信号时，超低频发生器的电源被K_4b开关切断，电路不产生超低频信号。

　　稳压电源供给线路各部分12伏直流电压。变压器B₃次级输出14伏交流电压，经D₃～D₆二极管组成的桥式整流，输送给串联调整式电子稳压电路。5BG₁、5BG₂组成复合调整管，5BG₃为比较放大管，D₂稳压管提供基准电压。

　　J2464型教学信号是一台便携式仪器，图49－4为仪器结构示意图，图中画出仪器的俯视图和左视图。图中部分剖开，可以看到机内结构。按图中标注的序号，1为面板，2为机架，3为底板，4为上盖罩，5为下盖罩，6为变压器，7、8、9、10为四块印制电路板。

　　仪器面板布局可以参看图49－1。左边一对接线柱为高频输出。带有机玻璃片的旋钮为高频信号频率调节，旋钮装在可变电容器1C₄的动片转轴上，转动动片角度改变振荡回路电容来改变频率，面板上刻有Ⅰ、Ⅱ两个波段的频率值。这个旋钮下面为高频增幅旋钮，控制W₁电位器来达到调节高频信号输出幅度。它的两边是两只拨动开关，左边为高频信号调幅、等幅转换开关K₁，右边为高频频率Ⅰ、Ⅱ两个波段转换开关K₂。在K₁开关的左边是控制超低频信号输出的K₃开关。面板右边一对接线柱为低额输出，右中的一只施钮为低频信号频率选择开关K₄，共分九档。第一档到第五档为五个固定频率音频信号，第六、七档为两个频率的方波信号，第八档为锯齿波信号，第九档为超低频信号。K₄开关下面三个旋钮为低频增幅W₃，锯齿波频率调节W₄及超低频调零W₂。右下边的钮子开关为电源开关K₅，右上边为电源指示灯2D₁。

　　面板用2厘米铝板照相腐蚀制板，外表面经喷砂氧化处理。字符涂无光黑漆。面板固定在机架的前型框上。

　　机架：机架包括前后型框，左右撑条及后盖板等组成，前后型框用XC712—1铝型材弯成，并经喷砂氧化处理。前型框固定面板，后型框固定后盖板，前后型框间用左右撑条连接。左右撑条用XC742型铝型材制成。后盖板用1．2厘米厚铝板制成，外表面涂灰色锤纹漆，后盖板上装有电源插座及保险丝座。

　　底板：底板由1厘米厚优质冷轧薄钢板制成，经镀锌钝化，用螺钉固定在机架左右撑条上。底板上安装变压器及四只CZJX—Y－15型印制电路板插座，以插入四块印制电路板。

　　仪器共有4块印制电路板，尺寸相同，都用1．5厘米厚单面敷铜板照相腐蚀制成。印制板可插入装在仪器底板上的CZJX—Y－15型插座，维修与调试都很方便，图49—5为高频、超低频电路板，编为1号。高频振荡器及超低频发生器两部分电路元件装在这块板上。图49—6为方波电路板，编为2号，1000赫及50赫方波形成电路元件装在这块板上。图49—7为音频电路板，编为3号，产生五个固定频率的音频振荡器电路元件装在这块板上。图49－8为电源、锯齿波电路板，编为4号。锯齿波发生器及稳压电源部分电路元件装在这块板上。图中四块印制电路板均按正面画出，即印制线路在正面，元件在反面。

　　上、下盖罩：上、下盖罩用1．2厘米厚的铝板制成，外表涂灰色锤纹漆。上盖罩上装有仪器提手，便于仪器提携。下盖罩装有仪器支脚。

　　变压器：变压器额定功率为5瓦，采用标准GEIB—16型硅钢板，叠厚18厘米。线包数据由表49—2给出。初级220伏线包绕好后，加0．03公厘厚铜铂屏蔽，再绕次级四个线包。线包插上铁心，加带支脚的压板，用螺杆螺母固紧，烘干去潮后真空浸漆。

　　将仪器电源线插入电源插座，开启面板上的电源开关，指示灯即发光，仪器经预热后即可使用。仪器高频信号由面板左边一对标有高频输出的接线柱CZ₁、CZ₃输出。音频、方波、锯齿波、超低频四种信号均由右边一对标有低频输出的接线柱CZ₃、CZ₄输出，扳动频率选择开关K₄未变换不同的输出信号，除超低频信号外，其他三种信号的输出幅度均受低频增幅旋钮控制。

　　音频信号有五个固定频率，由频率选择开关K₄转换。使用时，将K₄开关扳到需要的频率档，低频增幅旋钮逆时针转到底，超低频开关K₃扳到标有“超低频”的位置，即“关”的位置，用屏蔽线将低频输出接线柱与测试线路相连。然后顺时针转动低频增幅旋钮，即有音频信号输出。

　　方波信号输出：

　　方波信号有50赫、1000赫两个固定频率，由频率选择开关K₄转换。使用时，将K₄开关扳到“50”档或“1000”档，即有50赫或1000赫方波信号从低频接线柱输出，方波信号幅度可由低频增幅旋钮调节。

　　锯齿波信号输出：

　　将频率选择开关K₄扳到“锯齿波”档，即有锯齿波信号从低频接线柱输出。锯齿波频率可由锯齿波频率控制旋钮调节，顺时针转动频率增加，反时针转动频率减小，可以在600赫到3000赫范围内连续变化。锯齿波信号的幅度可由低频增幅旋钮调节。

　　将频率选择开关K₄扳到“超低频”档，面板左下方标有超低频的钮子开关K₃扳到“开”，低额输出接线柱即可输出超低频信号可以接到J0401型演示用大型电表进行教学演示。将演示用电表转换成直流－5V－0－15V电压表，指针调到初始零位，电表接线柱与本仪器低频输出接线柱相连接，就可看到电表指针以约3秒钟的周期左右摇动。调整超低频调零旋钮。可使电表指针两边摆动的幅度相等。

　　（1）仪器需要输出超低频信号时，不要忘记将超低频开关K₃打开。仪器输出其他低频信号时，一定要将超低频开关K₃关上，即扳到标有超低频的一边，否则就会影响仪器正常工作。

　　（2）仪器输出低频信号时，应将高频信号调幅，等幅开关K₁扳到“等幅”位置，这样输出低频信号稳定性较好。

　　（3）高频信号和低频信号需要时可以同时输出，分别接到测试线路。但高频信号不要和超低频信号同时输出，这时超低频振荡将影响高频信号的稳定性。

　　（4）高频信号调幅输出时，注意不要将调幅度调得太深，以免影响高频信号的稳定性。一般调幅度不大于30％即可。

　　（5）超低频振荡器有时开机会产生停振现象，无超低频信号输出，这时应重新开启电源开关，促使电路起振。

　　仪器外表应没有明显的缺陷，附件齐全。机内外元件均应安装牢固。摇动机箱时机内不应有响声。面板上各旋钮安装位置正确，波段开关分档清楚，各档对线，频率调节旋钮调节灵活，指针没有卡死和摩擦现象。拨动开关在拨动时应轻松，电位器调节平滑。

　　被检查的仪器插上电源，打开电源开关，指示灯即亮，预热数分钟。将频率选择开关K₄扳到“～400”档，超低频开关K₃置“超低频”位置。调幅等幅开关K₁置等幅位置，将低频输出接线柱用导线接到J2458型示波器Y输入端与地，示波器灵敏度标准到20mVPP／格，衰减开关扳到“10”档，输入耦合开关扳到“DC”，渐渐顺时针转动被检查仪器低频增幅电位器，示波器荧光屏上应显示出正弦波，波形应没有明显失真，幅度在6格以上。再将频率选择开关K₄扳到“～500”、“～1K”、“～1．5K”、“～2K”各档，示波器荧光屏上显示的正弦波均应没有明显失真，幅度在6格以上。

　　音频信号输出检查后，可接着检查方波信号输出。将频率选择开关K₄扳到“50档”，示波器荧光屏上应显示出50赫方波波形，正负半周相等，顺时针转动低频增幅旋钮，方波显示幅度应大于5格。将J2458型示波器灵敏度校准到50mVPP／格，衰减开关扳到“10”档。将被检查仪器频率选择开关K₄扳到“1K”档，示波器荧光屏上应显示出1000赫方波，正负半周相等，幅度应大于6格。

　　将J0401型演示用大型电表接成－5V—0－＋5V电压表。用导线将被检查仪器低频输出接线柱接到大型电表输入端，频率选择开关K₄扳到“超低频”档，面板左下超低频开关K₃向上置“开”位置，即有超低频信号输出，演示用大型电表指针即左右摆动，调节超低频调零旋钮，使电表表针左右摆动相等，幅度应达到±5伏。

　　将J2458型示波器灵敏度校准到20mVpp格，衰减开关扳到“10”档。扫描范围开关扳到“10K～100K”档，被检查仪器高频输出接线柱用导线接到示波器输入端，调幅、等幅开关K₁扳到“等幅”，渐渐顺时针转动高频增幅旋钮，示波器荧光屏上应显示出高频正弦波信号。在频段开关Ⅰ、Ⅱ两个位置，频率调节旋钮所有刻度，显示的波形均应没有明显的失真，幅度应大于2．8格。然后将调幅、等幅开关K₁打到调幅，频率选择开关K₄扳到“～1K档”，示波器扫描范围开关扳到“100～1K”档，渐渐顺时针转动低频增幅旋钮，示波器荧光屏上显示出的高频信号被1KHZ音频信号所调幅，应检查Ⅰ、Ⅱ三两个频段的全部频率范围内，均能达到正常调幅，其调幅度应≥30％。

　　经过以上检查均良好的教学信号源，一般能正常使用。

　　J2464型教学信号源技术指标检验时需要的测试仪器由表49—3给出。也可使用相同精度的其他型号仪器。

　　检验时用PB—2型数字频率计，将测试信号输入电缆接到被检仪器高频输出接线柱，被检仪器等幅、调幅开关K₁扳到“等幅”，频段开关扳到“频率Ⅰ”，转动频率调节旋钮，使指针刻度指到500KHZ、600HHZ、800KHZ、1200KHZ、1500KHZ、1700KHZ等频率点，顺时针转动高频增幅旋钮，使数字频率计显示出频率值，应在以上测试点频率±5％以内为合格。将频段开关扳到“频率Ⅱ”，转动频率调节旋钮，使指针刻度指到400KHZ、465KHZ、580KHZ，读出数字频率计显示的数值，对465KHZ频率读数误差应不超过±2％。对400KHZ、580KHZ频率读数误差应不超过±5％为合格。

　　音频信号频率误差检验：将PB－2型数字频率计接到被检仪器低频输出接线柱，频率选择开关K₄扳到正弦波400HZ、500HZ、1KHZ、1．5KHZ、2KHZ等档，顺时针转动低频增幅旋钮，使数字频率计显示出被测信号频率，其值应在该档频率±5％内为合格。

　　方波信号频率误差检验：上项检验后，可接着进行方波信号频率误差检验。被检仪器频率选择开关K₄扳到方波50HZ、1KHZ档，读出数字频率计上显示的频率值，应在50HZ±5％、1KHZ±5％内为合格。

　　上项检验后，可接着进行锯齿波信号频率范围检验。被检仪器频率选择开关K₄扳到锯齿波档。调锯为波频率调节旋钮，数字频率计显示的频率值应在600HZ到300HZ范围内连续变化，两端频率误差不超过±10％为合格。

　　音频信号输出幅度检验

　　被检仪器低频输出接线柱并接300Ω（1／2）炭膜电阻，再接到GD一9型真空管电压表，低频增幅旋钮顺时针转到底，频率选择开关K₄扳到正弦波400HZ，500HZ1KHZ，1．5KHZ、2KHZ等档，测量输出电压，均应大于400毫伏为合格。

　　J2458型教学示波器灵敏度校准到20mVPP／格，衰减开关放到“10”档。被检仪器低频输出接线柱并接1KΩ（1／2）W炭膜电明再接到教学示波器输入端。低频增幅旋钮顺时针转到底，示波器荧光屏上应显示出锯齿波信号，在锯齿波频率旋钮不同位置，显示锯齿波的幅度均应大于5格为合格。

　　超低频信号频率及幅度检验

　　J0401型演示用大型电表接成－5V—0—5V电压表。被检仪器频率选择开关K₄扳到超低频档，超低频开关K₃向上置“开”的位置，低频输出接线柱接到演示用大型电表，电表指针即左右摇动，调节超低频调零旋钮，使指针摆动左右相等，其摆动幅度应达到－5伏到＋5伏，则超低频信号输出幅度合格。再用秒表测电表指针摆动的周期，应在2秒到3秒之间，超低频信号频率为合格。