陳實培

摘要：在實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，信號源工作原理復(fù)雜，開關(guān)旋扭多且均為英文標(biāo)識，學(xué)生不易掌握，是實驗教學(xué)的難點。作者根據(jù)GFG8026H信號源的特點編制了操作步驟，在學(xué)生實驗中分組對比測試，取得滿意的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：信號源；實驗；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）18-0100-02

一、引言

GFG8026H信號源具有失真度低、穩(wěn)定性高的特點，在高校電子技術(shù)實驗教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。因其面板開關(guān)旋扭較多，且均為英文標(biāo)識，學(xué)生難以掌握其操作要領(lǐng)，是實驗教學(xué)的一大難點。根據(jù)學(xué)生實驗過程中容易出現(xiàn)的各種錯誤情況，設(shè)計操作步驟，應(yīng)用在實驗教學(xué)中，取得了滿意的效果。

二、GFG8026H信號源主要功能簡介

該信號源具有三種波形輸出，正弦波、三角波和方波。頻率范圍0.2 Hz～2 MHz（7段按鍵選擇），輸出信號的工作周期可順向或逆向調(diào)整。輸出幅度≥10 Vp-p，輸出幅度衰減量分-40 dB和-20 dB兩檔。具有內(nèi)建式頻率計數(shù)器的功能，計頻器可切換為測試及顯示頻率高達100 MHz的外部信號。頻率由6位LED顯示，頻率單位mHz、kHz、MHz。幅度由3位LED顯示，且小數(shù)點自動定位，幅度單位Vp-p或mVp-p。

三、學(xué)生在操作中存在的問題

在5年時間內(nèi)，對753名本科生和809名大專生在電子技術(shù)實驗中做了細致的觀察，發(fā)現(xiàn)他們雖然在之前的物理或電工實驗課中學(xué)習(xí)和使用過信號源，但能熟練操作的人數(shù)很少，常常有學(xué)生費了好長時間調(diào)不出所要的波形，誤認為是信號源出現(xiàn)故障，要求老師更換，但實際情況大都是學(xué)生操作不當(dāng)。經(jīng)過了解和分析，大部分同學(xué)感覺信號源原理復(fù)雜，控制面板上的開關(guān)、旋扭多，且為英文標(biāo)識，不易掌握各開關(guān)、旋扭與輸出頻率和輸出幅度的對應(yīng)關(guān)系，上課時在老師指導(dǎo)下尚能夠操作，課后很容易忘記。存在的問題有以下三個方面。

（一）輸出波形不正確

（1）DUTY旋扭和INV按鍵對波形的影響

信號源設(shè)計有DUTY旋扭，該旋扭用于展延波形，正弦波可展延為不對稱正弦波，三角波可展延為斜波，方波可展延為脈沖波。INV按鍵可將波形的有效周期反相。當(dāng)DUTY旋扭反轉(zhuǎn)至CAL位置時，INV壓入或彈出，對輸出波形沒有影響，所輸出的波形是對稱波形。而當(dāng)DUTY旋扭正轉(zhuǎn)至其他位置時，輸出波形被展延為不對稱波形，此時壓入INV按鍵，波形的上部向左傾斜，彈出INV時，波形上部向右傾斜。學(xué)生實驗絕大部分是需要對稱波形，特別是輸出的正弦波用交流毫伏表測量時，要求正弦波要對稱。而學(xué)生常忽略DUTY旋扭的操作，造成波形不對稱。

（2）OFFSET ADJ按鍵和OFFSET旋扭對波形的影響

該信號源設(shè)置有OFFSET ADJ按鍵，當(dāng)壓下該按鍵時，旋轉(zhuǎn)OFFSET旋扭，可在±10V之間選擇任何直流準(zhǔn)位加于信號之輸出。以順時針轉(zhuǎn)此旋扭，可設(shè)定正直流準(zhǔn)位波形，逆時針旋轉(zhuǎn)時，可設(shè)定負直流準(zhǔn)位波形。這種在輸出波形加直流準(zhǔn)位電壓的情況，只有做特殊實驗時才用到，在一般的學(xué)生實驗中很少使用，而正是OFFSET ADJ開關(guān)和OFFSET旋扭的設(shè)置，給學(xué)生在操作時造成很大的困惑。當(dāng)按下OFFSET ADJ按鍵時，正轉(zhuǎn)OFFSET旋扭則波形上部被截割，反轉(zhuǎn)則波形下部被截割，導(dǎo)致輸出波形不正確。這種情況是學(xué)生實驗中不希望出現(xiàn)的。只有當(dāng)OFFSET ADJ開關(guān)彈起時，OFFSET旋扭對波形沒有影響。

（二）不會諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB衰減鍵

（1）學(xué)生不理解40 dB和20 dB按鍵的作用

AMPL旋扭用于調(diào)整輸出幅度，而40 dB和20 dB兩個按鍵用于衰減輸出幅度。學(xué)生在操作時，對40 dB和20 dB這兩個按鍵對輸出幅度的影響不易理解，也不在意這兩個按鍵是處于彈出還是壓入狀態(tài)。經(jīng)常出現(xiàn)的兩種錯誤，一是已將AMPL旋扭調(diào)至最大（MAX）輸出幅度仍然不夠，二是已將AMPL旋扭調(diào)至最小（MIN）輸出幅度仍然太大。出現(xiàn)這兩種錯誤的原因是學(xué)生不會根據(jù)需要有選擇地壓入40 dB或20 dB衰減鍵。

（2）信號源輸出幅度存在三個盲區(qū)

對該信號源輸出幅度進行實測，結(jié)果如表1所示。從表中可看出，該儀器輸出幅度有三個盲區(qū)，21.8 mVp-p—23 mVp-p、218 mVp-p—0.23 Vp-p、2.18 Vp-p—2.3 Vp-p，這是儀器本身的缺陷，應(yīng)避免要求學(xué)生調(diào)出盲區(qū)內(nèi)的輸出幅度，否則，學(xué)生將無法完成。其他輸出幅度可查表1，以確定40dB、20dB開關(guān)的操作，然后調(diào)AMPL至所需幅度值。

（三）頻率錯誤

（1）不能正確操作頻率范圍按鍵

頻率調(diào)節(jié)由頻率微調(diào)旋扭（FREQUENCY）和7個頻率范圍按鍵（1、10、100、1K、10K、100K、1M）來完成，由于頻率范圍按鍵上方標(biāo)注的是數(shù)字或數(shù)字加字母，而不是頻率范圍，學(xué)生在操作時往往無從下手。例如，頻率范圍按下1K鍵，調(diào)頻率微調(diào)旋扭，頻率可從200 Hz ～2KHz變化。為快速準(zhǔn)確操作頻率范圍鍵，可查表2。

（2）忽視頻率顯示窗后面的單位

頻率顯示窗右側(cè)有M、k、m三個小指示燈，分別表示兆赫、千赫、毫赫，當(dāng)三個都不亮?xí)r，單位是赫茲。因指示燈太小，常被學(xué)生忽視，造成輸出頻率讀數(shù)錯誤。

（3）DUTY旋扭對頻率的影響

由于DUTY旋扭對波形的展延作用，導(dǎo)致頻率降低。即使頻率范圍按鍵和頻率微調(diào)旋扭操作正確，也調(diào)不出正確的頻率值。例如，頻率范圍按1K鍵，調(diào)頻率微調(diào)旋扭，頻率本應(yīng)從200 Hz ～2KHz 變化。若把DUTY旋扭順時針調(diào)到底，頻率將在20 Hz ～290 Hz變化，且輸出波形變成不對稱波形。為避免DUTY對頻率的影響，應(yīng)將該旋扭調(diào)到CAL位置。endprint

四、操作步驟的設(shè)計和應(yīng)用

在實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，對于儀器操作，無論如何強調(diào)操作方法和注意事項，學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實驗臺上，能取到很好的效果。為此，編制了一個操作步驟和兩個表格供學(xué)生使用，取得滿意的教學(xué)效果。

（一）操作步驟的設(shè)計思路

針對學(xué)生在操作時存在的問題，設(shè)計操作步驟時，將DUTY旋扭置于CAL位置，這樣既保證了輸出波形的對稱，同時又使之不會影響頻率，且INV對輸出波形沒有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起，無論OFFSET旋扭處于什么位置，輸出波形都不會被截割。頻率的調(diào)節(jié)，設(shè)計了查表1的步驟，使學(xué)生正確選擇頻率范圍鍵，而后調(diào)頻率微調(diào)旋扭。對于不會諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問題，設(shè)計了一個查表2的步驟，讓學(xué)生根據(jù)所需輸出幅度的大小確定40dB和20dB的操作，然后調(diào)AMPL旋扭。

表2 衰減開關(guān)與輸出幅度對應(yīng)表

GFG8026信號源使用操作步驟：

壓入POWER打開電源

信號從OUTPUT 50Ω接口輸出

FUNCTION下選擇波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ鍵彈起

根據(jù)所需頻率查表1確定頻率范圍鍵的操作

調(diào)FREQUENCY至所需頻率（注意看單位）

按所需幅度查表2確定40dB和20dB鍵的操作

調(diào)AMPL旋扭至所需幅度（注意看單位）

結(jié)束

（二）操作步驟在教學(xué)中的應(yīng)用情況

（1）在實驗課中使用并完善

操作步驟在學(xué)生的實驗課中試用，廣泛聽取學(xué)生的反饋意見，經(jīng)多次修改后確定。

（2）進行分組對比測試

選未使用過操作步驟的一個本科班級，學(xué)生總數(shù)92人，隨機分成實驗組和對照組，每組46人。實驗組提供信號源操作步驟；對照組提供信號源使用說明書。測試之前，對所有開關(guān)和旋扭進行設(shè)置，使其都處在不正確的位置，以增加操作難度，規(guī)定測試時間5分鐘。要求學(xué)生調(diào)出頻率1.8KHz幅度為2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上顯示，示波器由教師事先調(diào)好，避免學(xué)生因示波器使用不熟而耽誤時間。教師對每一位學(xué)生的操作結(jié)果進行檢查，并記錄使用情況。

測試結(jié)果：實驗組46人中，44人在規(guī)定時間內(nèi)完成操作且正確無誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人沒有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對稱。對照組46人中，能正確操作且在規(guī)定時間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯的5人，頻率范圍鍵按錯導(dǎo)致調(diào)不出規(guī)定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成輸出波形不對稱且影響頻率的8人，OFFSET ADJ按鍵沒有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人，不會正確操作40dB、20dB衰減按鍵以致調(diào)不出規(guī)定幅度的9人。

五、結(jié)果

對92名本科生測試結(jié)果表明，在規(guī)定的5分鐘時間內(nèi)，實驗組正確操作的學(xué)生占95.65%，而對照組僅占23.91%。盡管為對照組學(xué)生提供使用說明書，但說明書繁瑣，仍有76.09%的學(xué)生無法正確操作GFG8026H信號源，分析原因，可能是學(xué)生不愛做筆記，對老師講過的操作方法記憶不深。該操作步驟簡明扼要，一目了然，能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號源的能力，從而有效解決了實驗教學(xué)難點。endprint

四、操作步驟的設(shè)計和應(yīng)用

在實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，對于儀器操作，無論如何強調(diào)操作方法和注意事項，學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實驗臺上，能取到很好的效果。為此，編制了一個操作步驟和兩個表格供學(xué)生使用，取得滿意的教學(xué)效果。

（一）操作步驟的設(shè)計思路

針對學(xué)生在操作時存在的問題，設(shè)計操作步驟時，將DUTY旋扭置于CAL位置，這樣既保證了輸出波形的對稱，同時又使之不會影響頻率，且INV對輸出波形沒有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起，無論OFFSET旋扭處于什么位置，輸出波形都不會被截割。頻率的調(diào)節(jié)，設(shè)計了查表1的步驟，使學(xué)生正確選擇頻率范圍鍵，而后調(diào)頻率微調(diào)旋扭。對于不會諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問題，設(shè)計了一個查表2的步驟，讓學(xué)生根據(jù)所需輸出幅度的大小確定40dB和20dB的操作，然后調(diào)AMPL旋扭。

表2 衰減開關(guān)與輸出幅度對應(yīng)表

GFG8026信號源使用操作步驟：

壓入POWER打開電源

信號從OUTPUT 50Ω接口輸出

FUNCTION下選擇波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ鍵彈起

根據(jù)所需頻率查表1確定頻率范圍鍵的操作

調(diào)FREQUENCY至所需頻率（注意看單位）

按所需幅度查表2確定40dB和20dB鍵的操作

調(diào)AMPL旋扭至所需幅度（注意看單位）

結(jié)束

（二）操作步驟在教學(xué)中的應(yīng)用情況

（1）在實驗課中使用并完善

操作步驟在學(xué)生的實驗課中試用，廣泛聽取學(xué)生的反饋意見，經(jīng)多次修改后確定。

（2）進行分組對比測試

選未使用過操作步驟的一個本科班級，學(xué)生總數(shù)92人，隨機分成實驗組和對照組，每組46人。實驗組提供信號源操作步驟；對照組提供信號源使用說明書。測試之前，對所有開關(guān)和旋扭進行設(shè)置，使其都處在不正確的位置，以增加操作難度，規(guī)定測試時間5分鐘。要求學(xué)生調(diào)出頻率1.8KHz幅度為2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上顯示，示波器由教師事先調(diào)好，避免學(xué)生因示波器使用不熟而耽誤時間。教師對每一位學(xué)生的操作結(jié)果進行檢查，并記錄使用情況。

測試結(jié)果：實驗組46人中，44人在規(guī)定時間內(nèi)完成操作且正確無誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人沒有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對稱。對照組46人中，能正確操作且在規(guī)定時間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯的5人，頻率范圍鍵按錯導(dǎo)致調(diào)不出規(guī)定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成輸出波形不對稱且影響頻率的8人，OFFSET ADJ按鍵沒有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人，不會正確操作40dB、20dB衰減按鍵以致調(diào)不出規(guī)定幅度的9人。

五、結(jié)果

對92名本科生測試結(jié)果表明，在規(guī)定的5分鐘時間內(nèi)，實驗組正確操作的學(xué)生占95.65%，而對照組僅占23.91%。盡管為對照組學(xué)生提供使用說明書，但說明書繁瑣，仍有76.09%的學(xué)生無法正確操作GFG8026H信號源，分析原因，可能是學(xué)生不愛做筆記，對老師講過的操作方法記憶不深。該操作步驟簡明扼要，一目了然，能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號源的能力，從而有效解決了實驗教學(xué)難點。endprint

四、操作步驟的設(shè)計和應(yīng)用

在實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，對于儀器操作，無論如何強調(diào)操作方法和注意事項，學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實驗臺上，能取到很好的效果。為此，編制了一個操作步驟和兩個表格供學(xué)生使用，取得滿意的教學(xué)效果。

（一）操作步驟的設(shè)計思路

針對學(xué)生在操作時存在的問題，設(shè)計操作步驟時，將DUTY旋扭置于CAL位置，這樣既保證了輸出波形的對稱，同時又使之不會影響頻率，且INV對輸出波形沒有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起，無論OFFSET旋扭處于什么位置，輸出波形都不會被截割。頻率的調(diào)節(jié)，設(shè)計了查表1的步驟，使學(xué)生正確選擇頻率范圍鍵，而后調(diào)頻率微調(diào)旋扭。對于不會諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問題，設(shè)計了一個查表2的步驟，讓學(xué)生根據(jù)所需輸出幅度的大小確定40dB和20dB的操作，然后調(diào)AMPL旋扭。

表2 衰減開關(guān)與輸出幅度對應(yīng)表

GFG8026信號源使用操作步驟：

壓入POWER打開電源

信號從OUTPUT 50Ω接口輸出

FUNCTION下選擇波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ鍵彈起

根據(jù)所需頻率查表1確定頻率范圍鍵的操作

調(diào)FREQUENCY至所需頻率（注意看單位）

按所需幅度查表2確定40dB和20dB鍵的操作

調(diào)AMPL旋扭至所需幅度（注意看單位）

結(jié)束

（二）操作步驟在教學(xué)中的應(yīng)用情況

（1）在實驗課中使用并完善

操作步驟在學(xué)生的實驗課中試用，廣泛聽取學(xué)生的反饋意見，經(jīng)多次修改后確定。

（2）進行分組對比測試

選未使用過操作步驟的一個本科班級，學(xué)生總數(shù)92人，隨機分成實驗組和對照組，每組46人。實驗組提供信號源操作步驟；對照組提供信號源使用說明書。測試之前，對所有開關(guān)和旋扭進行設(shè)置，使其都處在不正確的位置，以增加操作難度，規(guī)定測試時間5分鐘。要求學(xué)生調(diào)出頻率1.8KHz幅度為2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上顯示，示波器由教師事先調(diào)好，避免學(xué)生因示波器使用不熟而耽誤時間。教師對每一位學(xué)生的操作結(jié)果進行檢查，并記錄使用情況。

測試結(jié)果：實驗組46人中，44人在規(guī)定時間內(nèi)完成操作且正確無誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人沒有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對稱。對照組46人中，能正確操作且在規(guī)定時間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯的5人，頻率范圍鍵按錯導(dǎo)致調(diào)不出規(guī)定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成輸出波形不對稱且影響頻率的8人，OFFSET ADJ按鍵沒有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人，不會正確操作40dB、20dB衰減按鍵以致調(diào)不出規(guī)定幅度的9人。

五、結(jié)果

對92名本科生測試結(jié)果表明，在規(guī)定的5分鐘時間內(nèi)，實驗組正確操作的學(xué)生占95.65%，而對照組僅占23.91%。盡管為對照組學(xué)生提供使用說明書，但說明書繁瑣，仍有76.09%的學(xué)生無法正確操作GFG8026H信號源，分析原因，可能是學(xué)生不愛做筆記，對老師講過的操作方法記憶不深。該操作步驟簡明扼要，一目了然，能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號源的能力，從而有效解決了實驗教學(xué)難點。endprint