实验一、常用电子仪器的使用

一、实验目的

1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。

2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。

电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。

二、实验原理

在模拟电子电路实验中，要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以接线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。

1．信号发生器

信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。

操作要领：

1）按下电源开关。

2）根据需要选定一个波形输出开关按下。

3）根据所需频率，选择频率范围（选定一个频率分挡开关按下）、分别调节频率粗调和细调旋钮，在频率显示屏上显示所需频率即可。

4）调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。

注意：信号发生器的输出端不允许短路。

2．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300伏以下正弦交流电压的有效值。

操作要领：

1）为了防止过载损坏仪表，在开机前和测量前（即在输入端开路情况下）应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。

2）读数：当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时，应读取0～10标度尺上的示数。当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时，应读取0～3标度尺上的示数。

3）仪表使用完后，先将量程开关置于较大量程位置后，才能拆线或关机。

3．双踪示波器

示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。

操作要领：

1）时基线位置的调节 开机数秒钟后，适当调节垂直（↑↓）和水平（←→）位移旋钮，将时基线移至适当的位置。

2）清晰度的调节 适当调节亮度和聚焦旋钮，使时基线越细越好（亮度不能太亮，一般能看清楚即可）。

3）示波器的显示方式 示波器主要有单踪和双踪两种显示方式，属单踪显示的有“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”，作单踪显示时，可选择“Y1”或“Y2”其中一个按钮按下。属双踪显示的有“交替”和“断续”，作双踪显示时，为了在一次扫描过程中同时显示两个波形，采用“交替”显示方式，当被观察信号频率很低时（几十赫兹以下），可采用“断续”显示方式。

4）波形的稳定 为了显示稳定的波形，应注意示波器面板上控制按钮的位置：a）“扫描速率”（t/div）开关------根据被观察信号的周期而定（一般信号频率低时，开关应向左旋。反之向右旋）。b）“触发源选择”开关------选内触发。c）“内触发源选择”开关------应根据示波器的显示方式来定，当显示方式为单踪时，应选择相应通道（如使用Y1通道应选择Y1内触发源）的内触发源开关按下。当显示方式为双踪时，可适当选择三个内触发源中的一个开关按下。d）“触发方式”开关------常置于“自动”位置。当波形稳定情况较差时，再置于“高频”或“常态”位置，此时必须要调节电平旋钮来稳定波形。

5）在测量波形的幅值和周期时，应分别将Y轴灵敏度“微调”旋钮和扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时针旋到底）。

三、实验设备

1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、万用表

四、实验内容

1．示波器内的校准信号

用机内校准信号（方波：f=1KHz VP—P=1V）对示波器进行自检。

1）输入并调出校准信号波形

①校准信号输出端通过专用电缆与Y1（或Y2）输入通道接通，根据实验原理中有关示波器的描述，正确设置和调节示波器各控制按钮、有关旋钮，将校准信号波形显示在荧光屏上。

②分别将触发方式开关置“高频”和“常态”位置，然后调节电平旋钮，使波形稳定。

2）校准“校准信号”幅度

将Y轴灵敏度“微调”旋钮置“校准”位置（即顺时针旋到底），Y轴灵敏度开关置适当位置，读取信号幅度，记入表1—1中。

表1—1

3）校准“校准信号”频率

将扫速“微调”旋钮置“校准”位置，扫速开关置适当位置，读取校准信号周期，记入表1—1中。

2．示波器和毫伏表测量信号参数

令信号发生器输出频率分别为500Hz、1KHz、5KHz，10KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。

调节示波器扫速开关和Y轴灵敏度开关，测量信号源输出电压周期及峰峰值，计算信号频率及有效值，记入表1—2中。

表1—2

3．交流电压、直流电压及电阻的测量

1）打开模拟电路实验箱的箱盖，熟悉实验箱的结构、功能和使用方法。

2）将万用表水平放置，使用前应检查指针是否在标尺的起点上，如果偏移了，可调节“机械调零”，使它回到标尺的起点上。测量时注意量程选择应尽可能接近于被测之量，但不能小于被测之量。测电阻时每换一次量程，必须要重新电气调零。

3）用交流电压档测量实验箱上的交流电源电压6V、10V、14V；用直流电压档测量实验箱上的直流电源电压±5V、±12V；用电阻档测量实验箱上的10Ω、1KΩ、10KΩ、100KΩ电阻器，将测量结果记入自拟表格中。

五、实验报告

1．画出各仪器的接线图。

答：各仪器的接线图如下：

或

2．列表整理实验数据，并进行分析总结。

表1—1的实验数据与标准值完全相同，表1—2的实验数据中与示波器测得的有效值（1.03V）与毫伏表的数据（1V）略有出入（相对误差3%）。产生误差的原因可能是：

（1）视觉误差

（2）仪表误差

3．问答题：

1）某实验需要一个f=1KHz、ui=10mv的正弦波信号，请写出操作步骤。

答：操作步骤：

将信号发生器和交流毫伏表的黑夹子与黑夹子相接，红夹子与红夹子相接。在开机前先将交流毫伏表量程开关置于较大量程处，待接通电源开关开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。

按下信号发生器的正弦波形输出开关，选择频率范围1K开关按下，然后分别调节频率粗调和细调旋钮，在频率显示屏上显示1KHz即可。

调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。交流毫伏表量程选择“30mV”档，读数从“0~3”标尺上读取。

2）为了仪器设备的安全，在使用信号发生器和交流毫伏表时，应该注意什么？

答：在使用信号发生器时，应该注意信号发生器的输出端不允许短路。

在使用交流毫伏表时，为了防止过载损坏仪表，在开机前和输入端开路情况下,应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。

3）要稳定不同输入通道的波形时，应如何设置内触发源选择开关？

答：要稳定不同输入通道的波形时，可按下表设置内触发源选择开关？

4）一次实验中，有位同学用一台正常的示波器去观察一个电子电路的输出波形，当他把线路及电源都接通后，在示波器屏幕上没有波形显示，请问可能是什么原因，应该如何操作才能调出波形来？

答：

第二篇：实验报告 常用电子仪器的使用

 实验六　常用电子仪器的使用

一、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、频率计等的主要性能、技术指标及正确使用方法。

    2. 初步掌握使用双踪示波器观察信号波形和测量波形参数的方法。

二、实验设备与器件

三、实验原理

　　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、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

在实验中，各种电子仪器要进行综合使用，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通常如图1－1所示。为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号发生器和交流毫伏表的连接线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器的连接线使用专用电缆线，直流电源的连接线用普通导线。

图1－1  模拟电子电路中常用电子仪器布局图

1.示波器

示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种基本参数的测量，其基本功能和主要使用方法如下：

（1）寻找扫描光迹

将示波器Y轴显示方式置“Y₁”或“Y₂”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：

① 适当调节亮度旋钮。

② 触发方式开关置“自动”。

③ 适当调节垂直、水平“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。） 

（2）双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y₁”、“Y₂”、“Y₁＋Y₂”三种单踪显示方式和“交替”、“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示方式一般适宜于输入信号频率较高时使用，“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。

（3）为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。

（4）触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。

有时由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。

（5）适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋转到底并听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋转到底并听到关的声音，同时将“X轴扩展”旋钮保持逆时针的最左位置。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。

根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可计算得出信号频率的实测值。

2. 函数信号发生器

函数信号发生器通常用作电子电路中的信号源，它的输出端严禁短路。根据需要，信号发生器可以输出正弦波、方波、三角波三种信号波形，输出电压最大可达20V（U_P－P）。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（mV）级到伏（V）级范围内连续调节。输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。

3. 直流稳压电源

直流稳压电源通常用来为电子电路提供工作电源电压，其负极通常作为电路的共地端，使用时注意接线方式，严禁出现电源的短路情况。

4. 交流毫伏表

交流毫伏表可在其工作频率范围内测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小，选择合适的量程。

5. 频率计

数字频率计的作用是测量实验过程中经历的时间，测量频率（周期）以及记录次数等在实验中常配合信号发生器使用，可在显示屏上直接读数。

四、实验内容

1. 用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。

　　① 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1－1。

表1－1

   

注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器的标准值填表。

② 校准“校正信号”频率

    将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，读取校正信号周期，记入表1－1。

    ③ 测量“校正信号”的上升时间和下降时间

    调节“Y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展到出现细部特征（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上读出上升时间和下降时间，记入表1－1。

    2. 用示波器和交流毫伏表测量信号参数

调节函数信号发生器，使其输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。

改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。

表1－2

3. 测量两波形间相位差

　 （1）观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点

　　Y₁、Y₂均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s／div挡）和扫速较高挡位（如5μS／div挡），把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。

（2）用双踪模式显示测量两波形间相位差

① 按图1－2连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号u_i和u_R，分别加到双踪示波器的Y₁和Y₂输入端。

为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。

图 1－2  两波形间相位差测量电路

② 把显示方式开关置“交替”挡位，将Y₁和Y₂输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y₁、Y₂的Y轴移位旋钮，使两条扫描基线重合。

③ 将Y₁、Y₂ 输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y₁、Y₂灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形u_i及u_R，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期X_T，则可求得两波形相位差。

图 1－3  双踪示波器显示两相位不同的正弦波

   　

式中： X_T—— 一周期所占格数

　　　　　 X—— 两波形在X轴方向差距格数

记录两波形相位差于表1－3。

     

表1－3

为读数方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。

五、实验报告

　　1. 整理实验数据，并进行分析。

　　2. 问题讨论

（1）如何操纵示波器有关旋钮，从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？　　　　

（2）用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？

　　① 显示方式选择（Y₁；Y₂；Y₁＋Y₂；交替；断续）

　　② 触发方式（常态；自动）

　　③ 触发源选择（内；外）

④ 内触发源选择（Y₁、Y₂、交替）

3. 函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上？

4. 交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？

六、预习要求

　　1. 阅读实验附录中有关示波器部分内容。

    2. 已知C＝0.01μf、R＝10K，计算图1－2 RC移相网络的阻抗角θ。