常用电子仪器的正确使用

一、实验目的：

（1）掌握用双踪示波器观测周期信号波形和读取波形参数的方法。

（2）了解示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等常用电子仪器的主要技术指标、性能及正确的使用方法。

二、实验内容：

 实验仪器设备与元器件：

（1）双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表

（2）直流稳压电源、数字万用表

 实验流程：

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亮度适中的扫描基线。然后调节“X扫描位移”和“Y扫描位移”旋钮，使扫描线位于屏幕中央。

（2）测试“校正信号”波形的幅度、频率

     将示波器的“校正信号”通过专用电缆引入选定的Y通道Y1（或Y2），将Y输入耦合方式开关置于AC或DC，触发源选择开关置于“内”，内触发源选择开关置Y1（或Y2）。调节X轴“扫描速率开关”和Y轴“输入灵敏度”开关，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。

?校准“校正信号”幅度。将“Y轴灵敏度微调”旋钮校准“校准”位置，“Y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校准信号幅度记录如下表：

?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，读取校正信号周期，记录如下表：

2.用示波器和万用表测量直流电压

              

按图所示接好线之后，将示波器Y输入耦合方式开关置于GND，使屏幕上出现一条扫描基线。将“Y轴灵敏度”开关置于适当位置，将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于校准位置。在调节“Y轴位移”旋钮，使扫描基线位于屏幕下不某一水平刻度线上。基线定位后不再调“Y轴位移”旋钮。

将耦合开关改置于DC位置，再将被测直流信号经探头输入示波器Y轴，扫描线将位移，读出扫描线位移为h；Y轴灵敏度开关标称值为Ku，探头衰减系数为K，则被测直流电压为：V=Ku×h×K。

3.用示波器和交流毫伏表测量信号参数

由函数发生器输出频率1kHz、峰峰值为150mV的正弦信号，用示波器测量此信号的频率和峰峰值，并用毫伏表测量器有效值，以函数发生器示数为“真值”，计算测试量的相对误差。

三、思考题：

（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？

答：

清晰：调节亮度与灰度、波形的粗细、选择合适的触发信号。

稳定：选择触发极性；调节触发电平。

（2）用示波器测量周期信号的周期和电压时，垂直微调和扫描微调应放在什么位置？

答：

置于零位。

（3）万用表、毫伏表、示波器的用途，比较它们的优缺点。

答：

示波器的作用：利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

优点：可以观察到信号随时间的变化波形图，可以动态的观察到信号的变化过程。

缺点：观察的值不太准确，测量的误差大，不适合精确测量。

万用表的作用：一般的万用表主要是测量阻值、电压、电流，还有有的还能测频率，三极管、温度等。

优点：使用方便，可以测量许多变量，用途较广，测量较准。

缺点：测量值不太准确，不能精确测量。只能测量某一信号在某一时刻的值，不能得知其前一刻的变化。

毫伏表的作用：毫伏表的用途是测量毫伏级以下的毫伏，微伏交流电压。例如电视机和收音机的天线输入的电压，中放级的电压等。这个等级的其它电压。

优点：测量精确

缺点：测量范围较小，使用范围较小。

四、实验心得

通过此次实验，我对常用电子仪器使用有了一个初步的了解，对示波器的工作原理也有了一定的认识，同时也锻炼了我的实践动手能力，还开拓我分析问题与解决问题的能力，相信此次实验对我以后走向工作岗位都具有十分积极的作用。

 

第二篇：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

   函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表  

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，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、，计算图1－2 RC移相网络的阻抗角θ。