实验一 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、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 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。 二、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。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
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1－1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，直流电源的接线用普通导线。
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参数的测量。现着重指出下列几点：
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底时使用。
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。
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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，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数 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 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20VP－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。 3、 交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，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量程。 三、实验设备与器件 1、函数信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 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 “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 2 / 18 “Y2”。调节X轴“扫描速率”开关 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 幅度 Up-p(V> 频 率 f(KHz> 上升沿时间 μS 下降沿时间 μS 标 准 值 实 测 值 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“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1。 c．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<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，从显示屏上清楚的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有关旋钮，使输出频率分别为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 信号电示波器测量值 信号电压 毫伏表读数 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ui和uR，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< ）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ui及uR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，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 4 / 18 式中： XT—— 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 一周期格数 两波形 X轴差距格数 相 位 差 实 测 值 计 算 值 X＝ XT＝ θ＝ θ＝为数读和计算方便，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、实验总结 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，以便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？ a> 显示方式选择 d) 内触发源选择 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＝0.1μf、R＝1K，计算图1－2 RC移相网络的阻抗角θ。 5 / 18
计算机科学技术《模拟电路实验讲义》
