实验二常用电子仪器使用与测量.doc

实验二 常用电子仪器使用与测量1.实验目的(1)学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要性能、各旋钮开关的作用及正确使用方法2)初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法2.实验设备与器材1) 双踪示波器 一台2) 函数信号发生器 一台3) 万用表 一台4) 交流毫伏表 一台5) 直流稳压电源 一台3.实验原理与说明在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表及频率计等它们和万用表一起，可完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2-1所示接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线。

图2-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图(1)示波器示波器是电子行业广泛应用的重要测量仪器之一，主要用以观测各种周期性或非周期性变化的电信号之波形、电压幅度、周期时间（T）、不同波形的相位关系等要素示波器的种类大致分为低频（或超低频，即≤5MHZ）示波器、通用（10～30MHZ）示波器、高频（≥40 MHZ）示波器等；它们的型号虽然很多，但在基本原理和使用方法上均是大同小异的本实验主要采用DF4318型双踪示波器，下面介绍其一般使用方法及操作要点，也可供其它型号的示波器作为一般用法的‘操作指南’其原理和详尽的使用资料请参阅有关《产品说明书》1）开机前预置揿入‘扫描方式选择’（SWEEP MODE）开关的‘AUTO’（即自动）键调整‘亮度控制’（INTEN SITV）旋钮于旋转全行程的中间位置置“扫描速率”（SEC/DIV）开关（t/div）于0.1mS位置置‘输入状态’Y1（或Y2）于GND（或⊥）位置（‘⊥’键揿入）调整垂直（↓↑）和水平（）‘移位’（POSITION）旋钮均于1/2全行程的位置将 ‘内触发选择’（TRIGGER）‘Y1’键揿入将Y轴‘工作方式选择’（MODE）开关 ‘Y1’键揿入2）测量状态的预置当上述步骤完成后，可开启电源待机预热，若半分钟后屏幕仍无任何显示时，a.可顺时针试调节亮度控制旋钮，直至出现一条水平状扫描线（光栅）为止；b.试调节垂直（↓↑）和水平（）‘移位’旋钮，令光栅移位至屏幕的正中央为止，若仍无任何光栅显示的迹象时，可能预示着机内扫描电路有故障，须关机送修；如光栅已出现时，应根据该扫描线的显示状态，反复并交替调节‘亮度控制’旋钮及‘聚焦控制’（FOCUS）旋钮，使光栅既清晰可辨，又不感到刺眼为止。

3）测量精度的考证及一般使用方法示波器属精密测量仪器，故而它的准确度(又称精度)就显得尤为重要了，这可以利用每台示波器自我设置的、具有固定频率（f=1KHZ）、固定电压输出幅度的‘机内标准信号源’进行校准（又称为‘自校信号源’）；因型号不同，‘自校信号源’的电压输出幅度可能有所不同，应根据信号输出端的标识加以确认；‘自校信号源’所产生的波形为标准方波，在检测时若被测量数据（包括Vp与T）与标称数据相吻合，说明该台示波器的准确度合格，否则为不合格a）精度考证弹（揿）出Y1的‘输入状态’（AC、DC）键，弹（揿）出‘⊥’键（两键均为‘自锁’式开关，揿入为DC或⊥状态，再揿则会弹出为AC或非接地状态）；按照频率f=1KHZ计算出周期时间T（T与f互为倒数，故此T=1/f=1/1000HZ=1/1000S=1mS）由Y1输入端口处接入专用‘探头线’，将探头线的‘热端’（用于传输信号的非‘接地’端，通常配以红色标识；否则为‘冷端’，配以黑色标识，意为‘接地’）‘鳄鱼夹’夹在‘自校信号源’的电压输出端口处（此时为本机内 ‘共地’，故‘黑夹’可悬空）；顺时针调节‘扫描微调控制’（CAL）旋钮到底（处于‘校准’位）；‘扫描扩展控制键’（PUSH×5）须弹出；调整Y1通道选择开关（VOLTS/DIV）所处位置，顺时针调节Y轴 ‘微调控制CAL’钮到底，使之处于‘校准’位，令方波波形幅度占据屏幕垂直方向的80%左右；调节“扫描速率”开关（SEC/DIV），令指针指在‘0.1mS’位置，此时方波波形每周期应占屏幕水平方向的十格（即0.1mS×10格=1mS，此时显示为一个周期时间），若“扫描速率”开关指针指在‘0.2mS’位置时，方波波形每周期应占屏幕水平方向的五格，全屏显示为两个周期时间（每周期时间各占五格，即0.2mS×5格=1mS）。

此时均应顺时针调节X轴 ‘微调控制CAL’钮到底，使之处于‘校准’位b）测量时应注意的要点当“扫描速率”（SEC /DIV开关所指示数值）为被测周期时间的整数倍率时，波形在屏幕上能够较稳定地显示，否则（例如出现波形向左、右移动，多个叠加或闪烁等不稳定现象时）应调节‘触发电平控制LEVEL’旋钮，可使波形的显示状态稳定重要提示：但凡需要读取周期时间或电压幅值之前，必须先将X或Y轴的‘微调控制CAL’钮顺时针旋到底（即处于‘校准’位），否则测量无意义波形每周期占水平方向的格数及幅度占垂直方向的格数愈多，测量愈精确c）数据的读取方法调节垂直（↓↑）或水平（）‘移位’（POSITION）旋钮，将波形的起始点（线）移位并恰好相交（或重叠）于屏幕左方标尺上的垂直与水平轴线的交叉点（线）处；以标尺的此点（或线）作为波形测量时的基点（线），由基点（线）至波形的终点（线）在X轴上所占的格数，的格数，与“扫描速率”（SEC/DIV即‘t/DIV’）开关所指之时间数值的乘积即是被测波形的周期时间；由基点（线）向上至波形的顶点在Y轴上所占的格数，与通道选择开关（VOLTS/DIV）即‘V/DIV’)所指之电压值的乘积即是被测波形的电压幅度值（VP或VPP）。

注意：示波器只能直接观察及读取到被测信号的周期时间与电压幅值VP或VPP4）示波器的双踪（双通道）显示功能的使用方法当需要对两簇不同的信号波形进行比对时，可采用从两Y轴（即Y1或CH1、Y2或CH2;以下同）同时输入两个不同信号并显示在屏幕上进行即时比对，方法如下：a）将示波器的Y1、Y2轴输入端分别（需要输入两路信号时）接入示波器的‘探头线’，探头线的‘测试端’（红色）及‘接地端’（黑色）分别夹在‘待测点’及‘共地点’端b）置Y1及Y2的‘输入耦合开关’（AC/DC）于‘AC’位（若测量信号中含有直流成份时，应置于‘DC’位），即Y1及Y2的‘输入耦合开关’置于非接地位（⊥）c）选择Y轴的工作方式：（由工作方式选择开关‘MODE’所处的位置确定）当‘MODE’开关置于‘Y1’位置时，只有进入Y1输入端的信号可显示在屏幕上；当‘MODE’开关置于‘Y2’位置时，只有进入Y2输入端的信号可显示在屏幕上；当‘MODE’开关置于‘ALT’位置时，进入Y1、Y2输入端的信号以交替显示的方式显示在屏幕上，此工作模式通常适用于观察信号频率较高的情况；当‘MODE’开关置于‘CHOP’位置时，进入Y1、Y2输入端的信号受机内产生的250KHZ自激振荡电路所控制，两信号将同时显示在屏幕上，此工作模式通常适用于观察信号频率较低的情况；当‘MODE’开关置于‘ADD’位置时，进入Y1、Y2输入端的信号将以代数和的形式显示在屏幕上。

2)函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形输出电压最大可达20V通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路操作要点简介如下1) 接通并开启交流电源，电源指示灯被点亮2) 选择或设置所需要的信号波形(正弦波、方波、三角波)3) 选择或设置所需要的信号频率(单位：Hz，kHz、MHz)，先“粗调”用以确定频率的大致范围，再综合“细调”的调节使所需频率锁定在较准确的位置上4) 当选择或设置所需要的信号波形为标准(占空比为1:1)的正弦波、方波、三角波时，“占空比”调节钮置于“校准”位(CAL位)5) 以“TTL”输出端子作为信号输出端时，得到的是方波(“占空比”调节钮置于“校准”位)或是脉冲信号(“占空比”调节钮移出“校准”位)，此时信号发生器无法改变波形只能改变频率且信号输出幅度固定(约4~5Vpp)；当以非“TTL”(常规)输出端子作为信号输出端时，其可输出设置范围内的任意一种信号波形，频率、占空比、输出幅度均可调 6) 当无从获取较小信号或欲获得较小信号但“幅度”调节变化剧烈难以调到预定值时，可键入“衰减”键，使输出信号在被衰减的基础上再行调节即可。

20 dB时为原输出量的1/10，-40 dB时为原输出量的1/100，-60 dB时为原输出量的1/1000)(3)交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值为了防止过载而损坏，测量前先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量逐挡减少量程交流毫伏表接通电源后，将输入端短接，进行调零，然后断开短路线，即可进行测量主要操作如下1)短接调零：毫仪表的灵敏度较高，外界干扰信号将通过输入线反映到表头，为了减小测量误差，特别是在测量100 mv以下的信号电压时，需将外接线短接调零每换一次量程都要重新调零 2)读数：当量程旋钮拨在10mv， 100mv，1v等挡时，指针表示的测量值读表盘上方“0-10”的刻度；当拨在30mv，300mv，3v等挡时，则读表盘下方“0-30”的刻度4)直流稳压电源接通电源，指示灯亮，预热 5 分钟后即可使用，如做精密测量需预热半小时接通稳压电源输出与负载，注意“＋”、“－”极不要接错，此时电流表指出流过负载的电流4、实验内容及步骤(1)用示波器机内校正信号对示波器进行自检1）扫描基线调节将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。

开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线然后调节“X轴位移”（ ）和“Y轴位移”（↑↓）旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如2）测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（V/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形 a．校准“校正信号”幅度 将“Y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“Y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表2-1表 2-1标准值实测值幅度Up-p（V）频率f（KHz）上升沿时间（μS）下降沿时间（μS）注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中b．校准“校正信号”频率将“扫速微调”旋钮置“校正”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，并换算成频率记入表2-1 c．测量“校正信号”的上。