电气工程学院
电子测量技术 实验报告
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教 师：
实验日期： 20XX.11.2
示波器波形参数测量
一、实验目的
通过示波器的波形测量，进一步巩固加强示波器的波形显示原理的掌握，熟悉示波器的使用技巧。
1、熟练掌握用示波器测量电压信号的峰峰值、有效值及其直流分量；
2、熟练掌握用示波器测量电压信号周期及其频率；
3、熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。
二、实验预习
1、认真阅读示波器（SS-7802A/7804）的使用手册，熟悉示波器常用旋钮以及使用步骤。
2、电压信号的峰峰值可以直接从示波器的显示屏中光标的读数读出；有效值则是用峰值（峰值=峰峰值×0.5）除以
即可得到；直流分量则是可以通过示波器的DC/AC按键来改变其分量从而测得。
3、电压信号的频率可以直接从示波器的显示屏中读出数据，再用1除以此数据即可得到该电压信号的周期。
4、单踪方式：把待测的两个信号分别与示波器连接，记录下两个信号起始点的差值即可计算出相位差。（触发源选择外触发）
5、双踪方式：把待测的两个信号一起接入示波器的两个通道，记录下两个信号的起始点的差值即可计算出相位差。（触发源选择外触发）
三、实验仪器与设备
1、信号发生器、示波器
2、电阻、电容
四、实验内容
1、测量1kHz的三角波信号的峰峰值及其直流分量。
2、测量1kHz的三角波经过下图阻容移相平波后的信号V0的峰峰值及其直流分量。
3、测量1kHz的三角波的周期及其频率。
4、用单踪方式测量三角波、VO两信号间的相位差。
5、用双踪方式测量三角波、VO两信号间的相位差。
6、将信号改变为100Hz，重复上述步骤1～5。
五、实验步骤
1、打开信号发生器和示波器的开关，检查示波器的光标是否水平（如果不是水平则需要用合适的起子调节前面板上的TRACE ROTATION），再将信号发生器调出1kHz的三角波，并将探头接入示波器的通道1（CH1）。
2、调节示波器（SOURCE置于CH1、扫描模式置于NORM、TIME/DIV、TRIG LEVEL使TRIG’D指示灯亮着、COUPL置于DC），使得示波器显示屏幕正确出现三角波波形。
3、调节光标使得两光标分别置于波形的最上端和最下端，读出三角波的峰峰值，记录数据U1。
4、按下DC/AC按键，使得COUPL置于AC。如果有直流分量，此时观察显示屏即可看到波形整体上下平移，再将光标置于DC的波形的最上端（或最下端）和AC的波形的最上端（或最下端），读出读数；如果没有直流分量，此时观察显示屏波形则没有任何变化。记录下数据U2。
5、将信号发生器的探头接入阻容移相电路，再接入示波器。调节示波器（SOURCE置于CH1、扫描模式置于NORM、TIME/DIV、TRIG LEVEL使TRIG’D指示灯亮着、COUPL置于DC），使得示波器显示屏幕正确出现正弦波波形。
6、调节光标使得两光标分别置于波形的最上端和最下端，读出正弦波的峰峰值，记录数据U3。
7、按下DC/AC按键，使得COUPL置于AC。如果有直流分量，此时观察显示屏即可看到波形整体上下平移，再将光标置于DC的波形的最上端（或最下端）和AC的波形的最上端（或最下端），读出读数；如果没有直流分量，此时观察显示屏波形则没有任何变化。记录下数据U4。
8、将阻容移相电路断开，直接用信号发生器接入示波器，直接从示波器的显示屏上读取频率，记录数据f1 ，计算出周期T1。（T=1/f）
9、用信号发生器直接与示波器连接，作为示波器的外触发信号。将示波器的SOURCE置于EXT（外触发模式）。用信号发生器直接与示波器连接，待示波器出现三角波后找出波形的峰值点，用一条光标记录下位置。再用信号发生器与阻容移相电路相连接之后与示波器连接，待示波器出现正弦波后找出波形的峰值点，用另一条光标记录下位置。读下并记录示波器显示屏上的Δt1，计算出相位差θ1 。
10、用信号发生器直接与示波器连接，作为示波器的外触发信号。将示波器的SOURCE置于EXT（外触发模式）。用信号发生器直接与示波器的CH1通道连接，用信号发生器经过阻容移相电路之后与示波器的CH2通道连接。待显示屏上出现三角波和正弦波（把CH1和CH2通道都打开）之后，用两条光标分别记录下两个波形的峰值。读下并记录示波器显示屏上的Δt2，计算出相位差θ2 。
11、把信号发生器产生的信号频率调为100Hz，重复以上10个步骤，分别记录下数据：三角波峰峰值U5、三角波直流分量U6、正弦波峰峰值（经过阻容移相电路）U7、正弦波直流分量U8、三角波的频率f2 、三角波周期T2、单踪方式Δt3、单踪方式相位差θ3、双踪方式Δt4、双踪方式相位差θ4 。
12、拆除电路，收拾好试验台。
六、实验数据及分析
（1）频率为1kHz的三角波
三角波峰峰值U1 =22.95V
三角波直流分量U2 =0V
正弦波峰峰值U3 =54V
正弦波直流分量U4 =17mV
频率f1 =1.0031kHz
单踪方式Δt1 =0.206ms
双踪方式Δt2 =0.24ms
计算：
三角波有效值U’=×(U1 / 2)=16.23V
正弦波有效值U’’=×(U3 / 2)=38.18V
周期T1=1/ f1 =0.997ms
单踪方式相位差θ1=（Δt1 / T1 ）×360°=74.38°
双踪方式相位差θ2=（Δt2 / T1 ）×360°=86.65°
（2）频率为100Hz的三角波
三角波峰峰值U5 =22.7V
三角波直流分量U6 =0V
正弦波峰峰值U7 =11.45V
正弦波直流分量U8 =30mV
频率f2 =100Hz
单踪方式Δt3 =0.68ms
双踪方式Δt4 =0.66ms
计算：
三角波有效值U’=×(U5 / 2)=16.05V
正弦波有效值U’’=×(U7 / 2)=8.10V
周期T2=1/ f2 =0.01s
单踪方式相位差θ3=（Δt3 / T2 ）×360°=24.48°
双踪方式相位差θ4=（Δt4 / T2 ）×360°=23.76°
（3）分析
由于电阻值和电容值的不同，经过阻容移相电路之后，波形会产生不同的相位差。经过比对可以看出，单踪方式测量两个波形的相位差比双踪方式测量两个波形的相位差稍为准确。主要原因是双踪方式的波形为交替或者断续显示的，仪器本身就存在系统误差。因此，通过此实验可以知道，单踪方式能得到准确的相位差，测量方法如上实验步骤9所示。
七、思考题
1、测量相位差时，你认为双踪、单踪测量哪种方式更准确？为什么？
答：我认为单踪方式测量相位差更加准确。首先，通过上述实验的实验数据可以看出单踪方式测量相位差会更准确。其次，由于单踪方式每次测量都能够实时的显示出波形，双踪方式每次测量是交替或者断续显示两个通道中的信号，由此知道双踪方式会产生系统误差，因此我认为单踪方式测量会得到更加准确的相位差。
2、你认为在实验过程中，双踪示波器的扫描是工作在交替、还是断续的方式？为什么？
答：我认为两者都有。
①当测量1kHz的信号时，我认为双踪示波器的扫描是工作在交替方式的。所谓交替显示方式就是第一次电子开关接通A门时，扫描电压对A通道信号进行扫描显示。第一次扫描结束后，电子开关马上接通B门，则第二次扫描电压对B通道信号进行扫描显示。如此不断重复，在荧光屏上轮流显示出A和B的波形。这种显示方式电子开关转换的速率就是扫描电压的频率，只要扫描电压频率大于每秒25次，那么由于荧光屏的余辉时间和人眼的滞留效应，我们能在显示屏上同时观测两个波形。
②当测量100Hz的信号时，我认为双踪示波器的扫描是工作在断续方式的。所谓断续方式就是将两个通道的被测信号用同一个周期的扫描电压进行扫描展开的。在这种显示方式时，开关信号在一次扫描中，高速地轮流接通A和B信号，把不同的信号分别送到Y偏转板上。当接通A通道信号时，B通道被切断；而接通B通道信号时，A通道被切断；由于转换速率比被测信号的频率高得多，割断的亮点取得很紧，所以能在显示屏上看到连续的信号。
3、对于同一组移相电路，1kHz和100Hz三角波经过移相变换后，其相位、幅值有何不同？为什么？
答：移相变换后通过计算可以得到
， 
，
因此可以知道频率减小，三角波移相后正弦波的幅值会变大，相位差变小。
八、结论与体会
通过此次实验，我对示波器的操作更加熟悉，对示波器的原理也更加清楚。在进行示波器的操作时，首先应该对仪器进行调节，然后通过适当的方式去进行测量。
图示仪的使用及晶体管特性参数测量
一、实验目的
通过图示仪对晶体管参数的测量使用，加强对图示仪的波形显示原理的掌握，熟悉图示仪的使用方法。
1、学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数；
2、学会用图示仪测量二极管的特性参数；
3、学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。
二、实验仪器与设备
1、图示仪（BJ4814）
2、二极管、稳压二极管、晶体管9012、9013
三、实验内容
1、测量二极管的导通特性曲线。
2、测量稳压二极管的正向、反向特性曲线。
3、测量晶体管9012的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。
4、测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。
四、实验原理
整机原理方框图见下图。
从图中可见，本机主要由集电极扫描电源，阶梯波发生器X，Y放大器，高频高压电路及低压供电电源几大部分组成,集电极电源提供被测管的扫描电压（C，E端）阶梯波发生器供给B端注入信号，通过X，Y放大器将电压及电流调理后供给由高频高压驱动加亮的示波管，显示出被测器件的特性曲线供观测。
五、实验数据及分析
1、二极管特性曲线
2、三极管特性曲线
3、三极管特性曲线
六、思考题
1、测量二极管、稳压二极管的特性曲线时，如何注意及扫描RC电压的档位？
答：RC应该调至适当的档位，保护被测电阻。测量正向特性时应将RC适当调大，使扫描的电流小于稳压管的最大电流，以免烧坏器件。扫描电压应调至“0”处，待实验开始后逐渐增大，但应小于器件的最大电压。
2、测量晶体管的特性曲线时，为什么增加级数时，屏幕上的波形为什么会闪动？请你计算扫描一簇曲线所用的时间？
答：增加簇数，使n增大，
，则TS要增大，阶梯波发生器开关速度低，重新产生增大后的阶梯信号会出现闪动。
3、如何进行阶梯波的调零？
答：以PNP型三级管为例，显示部分中间按钮按F，调零起始位置在右上角，级数选择“1”，按下测量板上的“零电流”，调整Vce=10V，松开“零电流”，应使第一条线与Iceo重合。
七、结论与体会
通过观看老师测量二极管、三极管的特性曲线，我对图示仪的操作有初步的了解。对于仪器的使用我有一点感触，无论是要升高电压还是降低电压，都必须保证仪器操作时候不超过其最大电压或者最大电流，不能因为使用不当而对仪器产生损坏。对于任何实验，我们都要在接触之前对其有一定的了解，否则有可能把仪器烧坏，更严重的可能会伤到自己。
数值化测量仪的使用
一、实验目的
通过数字化测量仪的使用，进一步巩固加强对数值化测量原理的掌握，不同数值化测量的误差分析及影响因素。
1、学会用数字化测量仪测量信号的周期和频率。
2、学会分析数字化测量的误差来源。
3、掌握如何减少测量误差的措施。
二、实验预习
1、查找并掌握测量周期、测量频率的工作原理。
2、仔细阅读数字频率计数器GFC-8010H说明书。
3、结合实验指导书，弄清楚具体的实验内容和实验步骤。
三、实验仪器与设备
1、信号发生器
2、数字频率计
四、实验内容
分别用测频、测周的方法测量100Hz、1kHz、10kHz的方波，将测量数据添入下表中。
五、实验步骤
1、打开信号发生器和数字频率计，让信号发生器产生100Hz的方波，再将信号发生器的探头与数字频率计的相连接。
2、首先进行频率的测量，选择数字频率计的频率档（按下FREQ按钮），再分别测量0.1s、1s、10s三个档位（即每次测量分别按下0.1s、1s、10s三个按钮），直接读取数据并记录再表格中。
3、接着进行周期的测量，选择数字频率计的周期档（按下PRID按钮），再分别测量×1、×10、×100三个档位（即每次测量分别按下0.1s、1s、10s三个按钮），直接读取数据并记录再表格中。
4、把信号调节为1kHz和10kHz，分别重复步骤2和步骤3，记录数据。
六、实验数据
七、思考题
1、通过以上实验数据，请你分析该测量系统的误差来源，以及减少测量误差的措施和方法。
答：测量系统的误差来源以及减少测量误差的措施和方法如下：
（1）在测频时，相对误差由量化误差和标准频率误差两部分组成。当频率一定，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定是，频率越高，测量准确度越高。
解决方法有①选择准确性高、稳定性高的晶振作为时标信号发生器；②在不使计数器产生溢出的情况下加大分频器的分频系数，扩大主门的开启时间；③对于随机的计数误差可提高信噪比或调小通道增益来减小误差。
（2）在测周时，误差有量化误差、转换误差、标准频率误差。当频率一定，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定时，频率越小，测量准确度越高。
解决方法有①采用多周期测量；②选用小时标；③测量过程中尽可能提高信噪比。
2、为什么在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量数值相差会突然增大？
答：在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量无法满足计数器要求的触发电平，所以相位差会突然增大。
八、结论与体会
在测量周期的时候，数字频率计的表盘没有出现×1、×10、×100三个档位，但是可以通过观察按下0.1s、1s、10s三个按钮时数字频率计显示的数值的小数部分（或者小数点的位置）从而确定。这就要求我们要对测量周期和测量频率的原理十分熟悉。通过这个实验，我对数字频率计的使用有了进一步的认识。