陳實(shí)培
摘要:在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),信號(hào)源工作原理復(fù)雜,開(kāi)關(guān)旋扭多且均為英文標(biāo)識(shí),學(xué)生不易掌握,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)。作者根據(jù)GFG8026H信號(hào)源的特點(diǎn)編制了操作步驟,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中分組對(duì)比測(cè)試,取得滿意的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:信號(hào)源;實(shí)驗(yàn);教學(xué)方法
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)18-0100-02
一、引言
GFG8026H信號(hào)源具有失真度低、穩(wěn)定性高的特點(diǎn),在高校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。因其面板開(kāi)關(guān)旋扭較多,且均為英文標(biāo)識(shí),學(xué)生難以掌握其操作要領(lǐng),是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一大難點(diǎn)。根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤情況,設(shè)計(jì)操作步驟,應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,取得了滿意的效果。
二、GFG8026H信號(hào)源主要功能簡(jiǎn)介
該信號(hào)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(hào)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(jì)數(shù)器的功能,計(jì)頻器可切換為測(cè)試及顯示頻率高達(dá)100 MHz的外部信號(hào)。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(diǎn)自動(dòng)定位,幅度單位Vp-p或mVp-p。
三、學(xué)生在操作中存在的問(wèn)題
在5年時(shí)間內(nèi),對(duì)753名本科生和809名大專生在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中做了細(xì)致的觀察,發(fā)現(xiàn)他們雖然在之前的物理或電工實(shí)驗(yàn)課中學(xué)習(xí)和使用過(guò)信號(hào)源,但能熟練操作的人數(shù)很少,常常有學(xué)生費(fèi)了好長(zhǎng)時(shí)間調(diào)不出所要的波形,誤認(rèn)為是信號(hào)源出現(xiàn)故障,要求老師更換,但實(shí)際情況大都是學(xué)生操作不當(dāng)。經(jīng)過(guò)了解和分析,大部分同學(xué)感覺(jué)信號(hào)源原理復(fù)雜,控制面板上的開(kāi)關(guān)、旋扭多,且為英文標(biāo)識(shí),不易掌握各開(kāi)關(guān)、旋扭與輸出頻率和輸出幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,上課時(shí)在老師指導(dǎo)下尚能夠操作,課后很容易忘記。存在的問(wèn)題有以下三個(gè)方面。
(一)輸出波形不正確
(1)DUTY旋扭和INV按鍵對(duì)波形的影響
信號(hào)源設(shè)計(jì)有DUTY旋扭,該旋扭用于展延波形,正弦波可展延為不對(duì)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(shí),INV壓入或彈出,對(duì)輸出波形沒(méi)有影響,所輸出的波形是對(duì)稱波形。而當(dāng)DUTY旋扭正轉(zhuǎn)至其他位置時(shí),輸出波形被展延為不對(duì)稱波形,此時(shí)壓入INV按鍵,波形的上部向左傾斜,彈出INV時(shí),波形上部向右傾斜。學(xué)生實(shí)驗(yàn)絕大部分是需要對(duì)稱波形,特別是輸出的正弦波用交流毫伏表測(cè)量時(shí),要求正弦波要對(duì)稱。而學(xué)生常忽略DUTY旋扭的操作,造成波形不對(duì)稱。
(2)OFFSET ADJ按鍵和OFFSET旋扭對(duì)波形的影響
該信號(hào)源設(shè)置有OFFSET ADJ按鍵,當(dāng)壓下該按鍵時(shí),旋轉(zhuǎn)OFFSET旋扭,可在±10V之間選擇任何直流準(zhǔn)位加于信號(hào)之輸出。以順時(shí)針轉(zhuǎn)此旋扭,可設(shè)定正直流準(zhǔn)位波形,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),可設(shè)定負(fù)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(shí)驗(yàn)時(shí)才用到,在一般的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中很少使用,而正是OFFSET ADJ開(kāi)關(guān)和OFFSET旋扭的設(shè)置,給學(xué)生在操作時(shí)造成很大的困惑。當(dāng)按下OFFSET ADJ按鍵時(shí),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(shí)驗(yàn)中不希望出現(xiàn)的。只有當(dāng)OFFSET ADJ開(kāi)關(guān)彈起時(shí),OFFSET旋扭對(duì)波形沒(méi)有影響。
(二)不會(huì)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(gè)按鍵用于衰減輸出幅度。學(xué)生在操作時(shí),對(duì)40 dB和20 dB這兩個(gè)按鍵對(duì)輸出幅度的影響不易理解,也不在意這兩個(gè)按鍵是處于彈出還是壓入狀態(tài)。經(jīng)常出現(xiàn)的兩種錯(cuò)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(cuò)誤的原因是學(xué)生不會(huì)根據(jù)需要有選擇地壓入40 dB或20 dB衰減鍵。
(2)信號(hào)源輸出幅度存在三個(gè)盲區(qū)
對(duì)該信號(hào)源輸出幅度進(jìn)行實(shí)測(cè),結(jié)果如表1所示。從表中可看出,該儀器輸出幅度有三個(gè)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(wú)法完成。其他輸出幅度可查表1,以確定40dB、20dB開(kāi)關(guān)的操作,然后調(diào)AMPL至所需幅度值。
(三)頻率錯(cuò)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(gè)頻率范圍按鍵(1、10、100、1K、10K、100K、1M)來(lái)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(shí)往往無(wú)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(gè)小指示燈,分別表示兆赫、千赫、毫赫,當(dāng)三個(gè)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(cuò)誤。
(3)DUTY旋扭對(duì)頻率的影響
由于DUTY旋扭對(duì)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(shí)針調(diào)到底,頻率將在20 Hz ~290 Hz變化,且輸出波形變成不對(duì)稱波形。為避免DUTY對(duì)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(jì)和應(yīng)用
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),對(duì)于儀器操作,無(wú)論如何強(qiáng)調(diào)操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,能取到很好的效果。為此,編制了一個(gè)操作步驟和兩個(gè)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(jì)思路
針對(duì)學(xué)生在操作時(shí)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)操作步驟時(shí),將DUTY旋扭置于CAL位置,這樣既保證了輸出波形的對(duì)稱,同時(shí)又使之不會(huì)影響頻率,且INV對(duì)輸出波形沒(méi)有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起,無(wú)論OFFSET旋扭處于什么位置,輸出波形都不會(huì)被截割。頻率的調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)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(duì)于不會(huì)諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一個(gè)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(kāi)關(guān)與輸出幅度對(duì)應(yīng)表
GFG8026信號(hào)源使用操作步驟:
壓入POWER打開(kāi)電源
信號(hào)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(shí)驗(yàn)課中使用并完善
操作步驟在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課中試用,廣泛聽(tīng)取學(xué)生的反饋意見(jiàn),經(jīng)多次修改后確定。
(2)進(jìn)行分組對(duì)比測(cè)試
選未使用過(guò)操作步驟的一個(gè)本科班級(jí),學(xué)生總數(shù)92人,隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,每組46人。實(shí)驗(yàn)組提供信號(hào)源操作步驟;對(duì)照組提供信號(hào)源使用說(shuō)明書(shū)。測(cè)試之前,對(duì)所有開(kāi)關(guān)和旋扭進(jìn)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(cè)試時(shí)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(shí)間。教師對(duì)每一位學(xué)生的操作結(jié)果進(jìn)行檢查,并記錄使用情況。
測(cè)試結(jié)果:實(shí)驗(yàn)組46人中,44人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成操作且正確無(wú)誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p,1人沒(méi)有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對(duì)稱。對(duì)照組46人中,能正確操作且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯(cuò)的5人,頻率范圍鍵按錯(cuò)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(duì)稱且影響頻率的8人,OFFSET ADJ按鍵沒(méi)有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人,不會(huì)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(duì)92名本科生測(cè)試結(jié)果表明,在規(guī)定的5分鐘時(shí)間內(nèi),實(shí)驗(yàn)組正確操作的學(xué)生占95.65%,而對(duì)照組僅占23.91%。盡管為對(duì)照組學(xué)生提供使用說(shuō)明書(shū),但說(shuō)明書(shū)繁瑣,仍有76.09%的學(xué)生無(wú)法正確操作GFG8026H信號(hào)源,分析原因,可能是學(xué)生不愛(ài)做筆記,對(duì)老師講過(guò)的操作方法記憶不深。該操作步驟簡(jiǎn)明扼要,一目了然,能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號(hào)源的能力,從而有效解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)。endprint
四、操作步驟的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),對(duì)于儀器操作,無(wú)論如何強(qiáng)調(diào)操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,能取到很好的效果。為此,編制了一個(gè)操作步驟和兩個(gè)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(jì)思路
針對(duì)學(xué)生在操作時(shí)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)操作步驟時(shí),將DUTY旋扭置于CAL位置,這樣既保證了輸出波形的對(duì)稱,同時(shí)又使之不會(huì)影響頻率,且INV對(duì)輸出波形沒(méi)有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起,無(wú)論OFFSET旋扭處于什么位置,輸出波形都不會(huì)被截割。頻率的調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)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(duì)于不會(huì)諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一個(gè)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(kāi)關(guān)與輸出幅度對(duì)應(yīng)表
GFG8026信號(hào)源使用操作步驟:
壓入POWER打開(kāi)電源
信號(hào)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(shí)驗(yàn)課中使用并完善
操作步驟在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課中試用,廣泛聽(tīng)取學(xué)生的反饋意見(jiàn),經(jīng)多次修改后確定。
(2)進(jìn)行分組對(duì)比測(cè)試
選未使用過(guò)操作步驟的一個(gè)本科班級(jí),學(xué)生總數(shù)92人,隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,每組46人。實(shí)驗(yàn)組提供信號(hào)源操作步驟;對(duì)照組提供信號(hào)源使用說(shuō)明書(shū)。測(cè)試之前,對(duì)所有開(kāi)關(guān)和旋扭進(jìn)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(cè)試時(shí)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(shí)間。教師對(duì)每一位學(xué)生的操作結(jié)果進(jìn)行檢查,并記錄使用情況。
測(cè)試結(jié)果:實(shí)驗(yàn)組46人中,44人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成操作且正確無(wú)誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p,1人沒(méi)有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對(duì)稱。對(duì)照組46人中,能正確操作且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯(cuò)的5人,頻率范圍鍵按錯(cuò)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(duì)稱且影響頻率的8人,OFFSET ADJ按鍵沒(méi)有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人,不會(huì)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(duì)92名本科生測(cè)試結(jié)果表明,在規(guī)定的5分鐘時(shí)間內(nèi),實(shí)驗(yàn)組正確操作的學(xué)生占95.65%,而對(duì)照組僅占23.91%。盡管為對(duì)照組學(xué)生提供使用說(shuō)明書(shū),但說(shuō)明書(shū)繁瑣,仍有76.09%的學(xué)生無(wú)法正確操作GFG8026H信號(hào)源,分析原因,可能是學(xué)生不愛(ài)做筆記,對(duì)老師講過(guò)的操作方法記憶不深。該操作步驟簡(jiǎn)明扼要,一目了然,能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號(hào)源的能力,從而有效解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)。endprint
四、操作步驟的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),對(duì)于儀器操作,無(wú)論如何強(qiáng)調(diào)操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)生都記不牢。若把操作步驟列出擺放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,能取到很好的效果。為此,編制了一個(gè)操作步驟和兩個(gè)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(jì)思路
針對(duì)學(xué)生在操作時(shí)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)操作步驟時(shí),將DUTY旋扭置于CAL位置,這樣既保證了輸出波形的對(duì)稱,同時(shí)又使之不會(huì)影響頻率,且INV對(duì)輸出波形沒(méi)有影響。OFFSET ADJ按鍵彈起,無(wú)論OFFSET旋扭處于什么位置,輸出波形都不會(huì)被截割。頻率的調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)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(duì)于不會(huì)諧調(diào)使用AMPL旋扭和40dB、20dB的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一個(gè)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(kāi)關(guān)與輸出幅度對(duì)應(yīng)表
GFG8026信號(hào)源使用操作步驟:
壓入POWER打開(kāi)電源
信號(hào)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(shí)驗(yàn)課中使用并完善
操作步驟在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課中試用,廣泛聽(tīng)取學(xué)生的反饋意見(jiàn),經(jīng)多次修改后確定。
(2)進(jìn)行分組對(duì)比測(cè)試
選未使用過(guò)操作步驟的一個(gè)本科班級(jí),學(xué)生總數(shù)92人,隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,每組46人。實(shí)驗(yàn)組提供信號(hào)源操作步驟;對(duì)照組提供信號(hào)源使用說(shuō)明書(shū)。測(cè)試之前,對(duì)所有開(kāi)關(guān)和旋扭進(jìn)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(cè)試時(shí)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(shí)間。教師對(duì)每一位學(xué)生的操作結(jié)果進(jìn)行檢查,并記錄使用情況。
測(cè)試結(jié)果:實(shí)驗(yàn)組46人中,44人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成操作且正確無(wú)誤。1人因粗心把2.8 Vp-p看成2.8 mVp-p,1人沒(méi)有將DUTY旋扭反轉(zhuǎn)到CAL位置導(dǎo)致輸出波形不對(duì)稱。對(duì)照組46人中,能正確操作且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的僅11人。頻率單位讀錯(cuò)的5人,頻率范圍鍵按錯(cuò)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(duì)稱且影響頻率的8人,OFFSET ADJ按鍵沒(méi)有壓入導(dǎo)致輸出波形被截割的6人,不會(huì)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(duì)92名本科生測(cè)試結(jié)果表明,在規(guī)定的5分鐘時(shí)間內(nèi),實(shí)驗(yàn)組正確操作的學(xué)生占95.65%,而對(duì)照組僅占23.91%。盡管為對(duì)照組學(xué)生提供使用說(shuō)明書(shū),但說(shuō)明書(shū)繁瑣,仍有76.09%的學(xué)生無(wú)法正確操作GFG8026H信號(hào)源,分析原因,可能是學(xué)生不愛(ài)做筆記,對(duì)老師講過(guò)的操作方法記憶不深。該操作步驟簡(jiǎn)明扼要,一目了然,能顯著提高學(xué)生正確操作GFG8026H信號(hào)源的能力,從而有效解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)。endprint