GFG8026H信号源实验教学方法研究

陈实培

摘要：在实验教学中发现，信号源工作原理复杂，开关旋扭多且均为英文标识，学生不易掌握，是实验教学的难点。作者根据GFG8026H信号源的特点编制了操作步骤，在学生实验中分组对比测试，取得满意的教学效果。

关键词：信号源；实验；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）18-0100-02

一、引言

GFG8026H信号源具有失真度低、稳定性高的特点，在高校电子技术实验教学中得到广泛应用。因其面板开关旋扭较多，且均为英文标识，学生难以掌握其操作要领，是实验教学的一大难点。根据学生实验过程中容易出现的各种错误情况，设计操作步骤，应用在实验教学中，取得了满意的效果。

二、GFG8026H信号源主要功能简介

该信号源具有三种波形输出，正弦波、三角波和方波。频率范围0.2 Hz～2 MHz（7段按键选择），输出信号的工作周期可顺向或逆向调整。输出幅度≥10 Vp-p，输出幅度衰减量分-40 dB和-20 dB两档。具有内建式频率计数器的功能，计频器可切换为测试及显示频率高达100 MHz的外部信号。频率由6位LED显示，频率单位mHz、kHz、MHz。幅度由3位LED显示，且小数点自动定位，幅度单位Vp-p或mVp-p。

三、学生在操作中存在的问题

在5年时间内，对753名本科生和809名大专生在电子技术实验中做了细致的观察，发现他们虽然在之前的物理或电工实验课中学习和使用过信号源，但能熟练操作的人数很少，常常有学生费了好长时间调不出所要的波形，误认为是信号源出现故障，要求老师更换，但实际情况大都是学生操作不当。经过了解和分析，大部分同学感觉信号源原理复杂，控制面板上的开关、旋扭多，且为英文标识，不易掌握各开关、旋扭与输出频率和输出幅度的对应关系，上课时在老师指导下尚能够操作，课后很容易忘记。存在的问题有以下三个方面。

（一）输出波形不正确

（1）DUTY旋扭和INV按键对波形的影响

信号源设计有DUTY旋扭，该旋扭用于展延波形，正弦波可展延为不对称正弦波，三角波可展延为斜波，方波可展延为脉冲波。INV按键可将波形的有效周期反相。当DUTY旋扭反转至CAL位置时，INV压入或弹出，对输出波形没有影响，所输出的波形是对称波形。而当DUTY旋扭正转至其他位置时，输出波形被展延为不对称波形，此时压入INV按键，波形的上部向左倾斜，弹出INV时，波形上部向右倾斜。学生实验绝大部分是需要对称波形，特别是输出的正弦波用交流毫伏表测量时，要求正弦波要对称。而学生常忽略DUTY旋扭的操作，造成波形不对称。

（2）OFFSET ADJ按键和OFFSET旋扭对波形的影响

该信号源设置有OFFSET ADJ按键，当压下该按键时，旋转OFFSET旋扭，可在±10V之间选择任何直流准位加于信号之输出。以顺时针转此旋扭，可设定正直流准位波形，逆时针旋转时，可设定负直流准位波形。这种在输出波形加直流准位电压的情况，只有做特殊实验时才用到，在一般的学生实验中很少使用，而正是OFFSET ADJ开关和OFFSET旋扭的设置，给学生在操作时造成很大的困惑。当按下OFFSET ADJ按键时，正转OFFSET旋扭则波形上部被截割，反转则波形下部被截割，导致输出波形不正确。这种情况是学生实验中不希望出现的。只有当OFFSET ADJ开关弹起时，OFFSET旋扭对波形没有影响。

（二）不会谐调使用AMPL旋扭和40dB、20dB衰减键

（1）学生不理解40 dB和20 dB按键的作用

AMPL旋扭用于调整输出幅度，而40 dB和20 dB两个按键用于衰减输出幅度。学生在操作时，对40 dB和20 dB这两个按键对输出幅度的影响不易理解，也不在意这两个按键是处于弹出还是压入状态。经常出现的两种错误，一是已将AMPL旋扭调至最大（MAX）输出幅度仍然不够，二是已将AMPL旋扭调至最小（MIN）输出幅度仍然太大。出现这两种错误的原因是学生不会根据需要有选择地压入40 dB或20 dB衰减键。

（2）信号源输出幅度存在三个盲区

对该信号源输出幅度进行实测，结果如表1所示。从表中可看出，该仪器输出幅度有三个盲区，21.8 mVp-p—23 mVp-p、218 mVp-p—0.23 Vp-p、2.18 Vp-p—2.3 Vp-p，这是仪器本身的缺陷，应避免要求学生调出盲区内的输出幅度，否则，学生将无法完成。其他输出幅度可查表1，以确定40dB、20dB开关的操作，然后调AMPL至所需幅度值。

（三）频率错误

（1）不能正确操作频率范围按键

频率调节由频率微调旋扭（FREQUENCY）和7个频率范围按键（1、10、100、1K、10K、100K、1M）来完成，由于频率范围按键上方标注的是数字或数字加字母，而不是频率范围，学生在操作时往往无从下手。例如，频率范围按下1K键，调频率微调旋扭，频率可从200 Hz ～2KHz变化。为快速准确操作频率范围键，可查表2。

（2）忽视频率显示窗后面的单位

频率显示窗右侧有M、k、m三个小指示灯，分别表示兆赫、千赫、毫赫，当三个都不亮时，单位是赫兹。因指示灯太小，常被学生忽视，造成输出频率读数错误。

（3）DUTY旋扭对频率的影响

由于DUTY旋扭对波形的展延作用，导致频率降低。即使频率范围按键和频率微调旋扭操作正确，也调不出正确的频率值。例如，频率范围按1K键，调频率微调旋扭，频率本应从200 Hz ～2KHz 变化。若把DUTY旋扭顺时针调到底，频率将在20 Hz ～290 Hz变化，且输出波形变成不对称波形。为避免DUTY对频率的影响，应将该旋扭调到CAL位置。endprint

四、操作步骤的设计和应用

在实验教学中发现，对于仪器操作，无论如何强调操作方法和注意事项，学生都记不牢。若把操作步骤列出摆放在实验台上，能取到很好的效果。为此，编制了一个操作步骤和两个表格供学生使用，取得满意的教学效果。

（一）操作步骤的设计思路

针对学生在操作时存在的问题，设计操作步骤时，将DUTY旋扭置于CAL位置，这样既保证了输出波形的对称，同时又使之不会影响频率，且INV对输出波形没有影响。OFFSET ADJ按键弹起，无论OFFSET旋扭处于什么位置，输出波形都不会被截割。频率的调节，设计了查表1的步骤，使学生正确选择频率范围键，而后调频率微调旋扭。对于不会谐调使用AMPL旋扭和40dB、20dB的问题，设计了一个查表2的步骤，让学生根据所需输出幅度的大小确定40dB和20dB的操作，然后调AMPL旋扭。

表2 衰减开关与输出幅度对应表

GFG8026信号源使用操作步骤：

压入POWER打开电源

信号从OUTPUT 50Ω接口输出

FUNCTION下选择波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ键弹起

根据所需频率查表1确定频率范围键的操作

调FREQUENCY至所需频率（注意看单位）

按所需幅度查表2确定40dB和20dB键的操作

调AMPL旋扭至所需幅度（注意看单位）

结束

（二）操作步骤在教学中的应用情况

（1）在实验课中使用并完善

操作步骤在学生的实验课中试用，广泛听取学生的反馈意见，经多次修改后确定。

（2）进行分组对比测试

选未使用过操作步骤的一个本科班级，学生总数92人，随机分成实验组和对照组，每组46人。实验组提供信号源操作步骤；对照组提供信号源使用说明书。测试之前，对所有开关和旋扭进行设置，使其都处在不正确的位置，以增加操作难度，规定测试时间5分钟。要求学生调出频率1.8KHz幅度为2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上显示，示波器由教师事先调好，避免学生因示波器使用不熟而耽误时间。教师对每一位学生的操作结果进行检查，并记录使用情况。

测试结果：实验组46人中，44人在规定时间内完成操作且正确无误。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人没有将DUTY旋扭反转到CAL位置导致输出波形不对称。对照组46人中，能正确操作且在规定时间内完成的仅11人。频率单位读错的5人，频率范围键按错导致调不出规定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成输出波形不对称且影响频率的8人，OFFSET ADJ按键没有压入导致输出波形被截割的6人，不会正确操作40dB、20dB衰减按键以致调不出规定幅度的9人。

五、结果

对92名本科生测试结果表明，在规定的5分钟时间内，实验组正确操作的学生占95.65%，而对照组仅占23.91%。尽管为对照组学生提供使用说明书，但说明书繁琐，仍有76.09%的学生无法正确操作GFG8026H信号源，分析原因，可能是学生不爱做笔记，对老师讲过的操作方法记忆不深。该操作步骤简明扼要，一目了然，能显著提高学生正确操作GFG8026H信号源的能力，从而有效解决了实验教学难点。endprint

四、操作步骤的设计和应用

在实验教学中发现，对于仪器操作，无论如何强调操作方法和注意事项，学生都记不牢。若把操作步骤列出摆放在实验台上，能取到很好的效果。为此，编制了一个操作步骤和两个表格供学生使用，取得满意的教学效果。

（一）操作步骤的设计思路

针对学生在操作时存在的问题，设计操作步骤时，将DUTY旋扭置于CAL位置，这样既保证了输出波形的对称，同时又使之不会影响频率，且INV对输出波形没有影响。OFFSET ADJ按键弹起，无论OFFSET旋扭处于什么位置，输出波形都不会被截割。频率的调节，设计了查表1的步骤，使学生正确选择频率范围键，而后调频率微调旋扭。对于不会谐调使用AMPL旋扭和40dB、20dB的问题，设计了一个查表2的步骤，让学生根据所需输出幅度的大小确定40dB和20dB的操作，然后调AMPL旋扭。

表2 衰减开关与输出幅度对应表

GFG8026信号源使用操作步骤：

压入POWER打开电源

信号从OUTPUT 50Ω接口输出

FUNCTION下选择波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ键弹起

根据所需频率查表1确定频率范围键的操作

调FREQUENCY至所需频率（注意看单位）

按所需幅度查表2确定40dB和20dB键的操作

调AMPL旋扭至所需幅度（注意看单位）

结束

（二）操作步骤在教学中的应用情况

（1）在实验课中使用并完善

操作步骤在学生的实验课中试用，广泛听取学生的反馈意见，经多次修改后确定。

（2）进行分组对比测试

选未使用过操作步骤的一个本科班级，学生总数92人，随机分成实验组和对照组，每组46人。实验组提供信号源操作步骤；对照组提供信号源使用说明书。测试之前，对所有开关和旋扭进行设置，使其都处在不正确的位置，以增加操作难度，规定测试时间5分钟。要求学生调出频率1.8KHz幅度为2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上显示，示波器由教师事先调好，避免学生因示波器使用不熟而耽误时间。教师对每一位学生的操作结果进行检查，并记录使用情况。

测试结果：实验组46人中，44人在规定时间内完成操作且正确无误。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人没有将DUTY旋扭反转到CAL位置导致输出波形不对称。对照组46人中，能正确操作且在规定时间内完成的仅11人。频率单位读错的5人，频率范围键按错导致调不出规定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成输出波形不对称且影响频率的8人，OFFSET ADJ按键没有压入导致输出波形被截割的6人，不会正确操作40dB、20dB衰减按键以致调不出规定幅度的9人。

五、结果

对92名本科生测试结果表明，在规定的5分钟时间内，实验组正确操作的学生占95.65%，而对照组仅占23.91%。尽管为对照组学生提供使用说明书，但说明书繁琐，仍有76.09%的学生无法正确操作GFG8026H信号源，分析原因，可能是学生不爱做笔记，对老师讲过的操作方法记忆不深。该操作步骤简明扼要，一目了然，能显著提高学生正确操作GFG8026H信号源的能力，从而有效解决了实验教学难点。endprint

四、操作步骤的设计和应用

在实验教学中发现，对于仪器操作，无论如何强调操作方法和注意事项，学生都记不牢。若把操作步骤列出摆放在实验台上，能取到很好的效果。为此，编制了一个操作步骤和两个表格供学生使用，取得满意的教学效果。

（一）操作步骤的设计思路

针对学生在操作时存在的问题，设计操作步骤时，将DUTY旋扭置于CAL位置，这样既保证了输出波形的对称，同时又使之不会影响频率，且INV对输出波形没有影响。OFFSET ADJ按键弹起，无论OFFSET旋扭处于什么位置，输出波形都不会被截割。频率的调节，设计了查表1的步骤，使学生正确选择频率范围键，而后调频率微调旋扭。对于不会谐调使用AMPL旋扭和40dB、20dB的问题，设计了一个查表2的步骤，让学生根据所需输出幅度的大小确定40dB和20dB的操作，然后调AMPL旋扭。

表2 衰减开关与输出幅度对应表

GFG8026信号源使用操作步骤：

压入POWER打开电源

信号从OUTPUT 50Ω接口输出

FUNCTION下选择波形

DUTY旋扭置CAL

OFFSET ADJ键弹起

根据所需频率查表1确定频率范围键的操作

调FREQUENCY至所需频率（注意看单位）

按所需幅度查表2确定40dB和20dB键的操作

调AMPL旋扭至所需幅度（注意看单位）

结束

（二）操作步骤在教学中的应用情况

（1）在实验课中使用并完善

操作步骤在学生的实验课中试用，广泛听取学生的反馈意见，经多次修改后确定。

（2）进行分组对比测试

选未使用过操作步骤的一个本科班级，学生总数92人，随机分成实验组和对照组，每组46人。实验组提供信号源操作步骤；对照组提供信号源使用说明书。测试之前，对所有开关和旋扭进行设置，使其都处在不正确的位置，以增加操作难度，规定测试时间5分钟。要求学生调出频率1.8KHz幅度为2.8 Vp-p的正弦波，在示波器上显示，示波器由教师事先调好，避免学生因示波器使用不熟而耽误时间。教师对每一位学生的操作结果进行检查，并记录使用情况。

测试结果：实验组46人中，44人在规定时间内完成操作且正确无误。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p，1人没有将DUTY旋扭反转到CAL位置导致输出波形不对称。对照组46人中，能正确操作且在规定时间内完成的仅11人。频率单位读错的5人，频率范围键按错导致调不出规定值的7人，DUTY旋扭不在CAL位置造成输出波形不对称且影响频率的8人，OFFSET ADJ按键没有压入导致输出波形被截割的6人，不会正确操作40dB、20dB衰减按键以致调不出规定幅度的9人。

五、结果

对92名本科生测试结果表明，在规定的5分钟时间内，实验组正确操作的学生占95.65%，而对照组仅占23.91%。尽管为对照组学生提供使用说明书，但说明书繁琐，仍有76.09%的学生无法正确操作GFG8026H信号源，分析原因，可能是学生不爱做笔记，对老师讲过的操作方法记忆不深。该操作步骤简明扼要，一目了然，能显著提高学生正确操作GFG8026H信号源的能力，从而有效解决了实验教学难点。endprint