1、 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、实验设备与器件器材名称 器材名称函数信号发生器 双踪示波器交流毫伏表 频率计直流稳压电源 导线若干三、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
2、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11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11 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“Y 1”或“Y 2”，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
3、： 适当调节亮度旋钮。 触发方式开关置“自动” 。 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“Y 1”、 “Y2”、 “Y1Y 2”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
4、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
5、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 PP ）。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
6、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（Y 1或 Y2），输入耦合方式开关置
7、“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（Y 1或Y 2），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“Y 1”或“Y 2”。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。 校准“校正信号
8、”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11。表11标 准 值 实 测 值幅 度Up-p(V)频 率f(KHz)上升沿时间（S ）下降沿时间（S ）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。 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11。 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”
9、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11。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12。表12示波器测量值 示波器测量值信号电压频率周期（ms）频率（Hz）信号电压毫伏表读数（V）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3. 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
10、的特点Y 1、Y 2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0.5sdiv挡）和扫速较高挡位（如5 Sdiv 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 按图 12 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 12 两波形间相位差测量电路 把显示方
11、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、Y 2 的 Y 轴移位旋钮，使两条扫描基线重合。 将 Y1、Y 2 输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y 2 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 13 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 13 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 13。表 13相 位 差一周期格数两波形X 轴差距格数 实 测 值 计 算 值XT
12、 X 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？ 显示方式选择（Y 1；Y 2；Y 1Y 2；交替；断续） 触发方式（常态；自动） 触发源选择（内；外） 内触发源选择（Y 1、Y 2、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 C0.01f、 R10K ，计算图 12 RC 移相网络的阻抗角 。0T36(div)
