電測與計量 實驗報告

1、北京交通大學電氣工程學院北京交通大學電氣工程學院電測與計量實驗報告 實驗一 示波器波形參數(shù)測量 實驗報告一、實驗目的 1）了解示波器的結構。2）掌握波形顯示的基本原理、掃描及同步的概念。3）了解電子示波器的分類及主要技術性能指標。4）掌握通用示波器的基本組成及各部分的作用。5）了解各種信號發(fā)生器如正弦信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、超低頻信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器等的工作原理和性能指標以及信號選擇。二、實驗預習 若水平偏轉板上無掃描信號，則從熒光屏上什么也看不見或只能看到一條垂直的直線。因此，只有當X偏轉板加上鋸齒電壓后才有可能將波形展開，看到信號的時間波形。一般說來，Y偏轉板上所加的待觀測信號的

2、周期與X偏轉板上所加的掃描鋸齒電壓的周期是不相同的，也不一定是整數(shù)倍，因而每次掃描的起點對待觀測信號來說將不固定，則顯示波形便會不斷向左或向右移動，波形將一片模糊。這就有一個同步問題，即怎樣使每次掃描都在待觀測信號不同周期的相同相位點開始。近代電子示波器通常是采用等待觸發(fā)掃描的工作方式來實現(xiàn)同步的。只要選擇不同的觸發(fā)電平和極性，掃描便可穩(wěn)定在待觀測信號的某一相應相位點開始，從而使顯示波形穩(wěn)定、清晰。在現(xiàn)代電子示波器中，為了便于同時觀測兩個信號（如比較兩個信號的相位關系），采用了雙蹤顯示的辦法，即在熒光屏上可以同時有兩條光跡出現(xiàn)，這樣，兩個待測的信號便可同時顯示在熒光屏上，雙蹤顯示時，有交替、斷

3、續(xù)兩種工作方式。交替、斷續(xù)工作時，掃描電壓均為一種，只是把顯示時間進行了相應的劃分而已。由于雙蹤顯示時兩個通道都有信號輸入，因此還可以工作于疊加方式，這時是將兩個信號逐點相加起來后送到Y偏轉板的。這種工作方式可模擬諧波疊加，波形失真等問題。同時，如果改變其中一個的極性，也可以實現(xiàn)相減的顯示功能。這相當于兩個函數(shù)的相加減。三、實驗儀器與設備1. 信號發(fā)生器2. 示波器3. 電阻、電容等四、實驗內容1 測量1kHz的三角波信號的峰峰值及其直流分量。2 測量1kHz的三角波經(jīng)下圖阻容移相平波后的信號Vo的峰峰值及其直流分量。3 測量1kHz的三角波的周期及頻率。4 用單蹤方式測量三角波Vi、輸出Vo

4、兩信號間的相位差。5 用雙蹤方式測量三角波Vi、輸出Vo兩信號間的相位差。6 信號改為10Hz，重復上述步驟15。五、實驗步驟一、作好使用示波器前的調亮、聚焦和校正等準備工作1） 打開示波器的電源開關后，先將示波器的兩個通道的耦合方式置為地，然后分別通過調節(jié)示波器的輝度按鈕“”來改變熒光屏亮點的輝度即熒光屏的亮度，調節(jié)聚焦按鈕“”和輔助聚焦按鈕“”來使得電子束具有較細的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。2）分別對示波器的兩個通道進行調零，然后調節(jié)示波器的CH1的“位移”旋鈕及CH2的“位移”旋鈕，分別將通道1的掃描線及通道2的掃描線調至中心位置，以便更好的觀察波

5、形。3）調節(jié)“掃描微調”旋鈕至校準位，將校準信號接入通道1，觀測顯示是否正確（其中示波器提供的是標準的1KHZ）。4）按下“CH2”按鈕，顯示通道2的掃描線，調節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕至鎖定位置。二、測量1kHz、100Hz三角波以及經(jīng)阻容移相后的正弦信號峰峰值及直流分量。1）打開示波器預熱，將CH1接入信號三角波（1kHz）；2）耦合接地，調整到中間位置；3）選擇AC，將三角波調整到屏幕中央，使波形合適，測量峰峰值并記錄。將其中一條測量線置于峰值處，另一條測量線置于波谷處；4）選擇DC，測得直流分量記錄；5）正弦波測量方法一致。三、測量1KHZ的三角波的周期及頻率。1）將其中一條豎測量線置于峰值處

6、，另一條豎測量線置于下一個波峰處，讀出時間差即是周期；2）周期的倒數(shù)算出頻率。四、用單蹤方式測量兩信號間的相位差。1）選擇外觸發(fā)EXT，觸發(fā)源用1kHz三角波，觸發(fā)極性為+，觸發(fā)電平為0；2）在CH1中加入三角波，調整波形使上升0點在屏幕中央，記錄周期格數(shù)；3）在CH1上接入經(jīng)阻容移相后的正弦波，X增益、移位旋鈕均不可調，調節(jié)靈敏度旋鈕，使0點明顯，記錄從屏幕中心到0點的格數(shù)。五、用雙蹤方式測量兩信號間的相位差。1）將三角波和正弦波分別接入CH1和CH2；2）選擇CH1作為觸發(fā)源，觸發(fā)急性為+，觸發(fā)電平0；3）將三角波零點調到屏幕中心線上，調整使兩信號電壓零線對齊，記錄兩個零點之間的格數(shù)，和每

7、個波形周期的格數(shù)。六、信號改為100Hz，重復上述實驗。1）將信號發(fā)生器的頻率改為100Hz；2）步驟重復一到五。六、實驗數(shù)據(jù)及分析一、測量1kHz、100Hz三角波以及經(jīng)阻容移相后的正弦信號峰峰值及直流分量。頻率/波形峰-峰值(V)直流分量(V)實際測量頻率1kHz三角波3.25550mV1.0200kHz100Hz三角波1.32100mV100.05Hz二、測量1KHZ的三角波的周期及頻率。周期頻率100Hz9.925ms100.75Hz1kHz0.970ms1.0200kHz部分實驗截圖：三、用單蹤方式測量兩信號間的相位差。頻率峰值相差時間周期相位差1kHz0.204ms0.960ms8

8、6.74100Hz1.904ms10.015ms69.45四、用雙蹤方式測量兩信號間的相位差。頻率峰值相差時間周期相位差1kHz0.208ms0.970ms88.33100Hz1.908ms9.925ms68.48七、思考題1）調整信號發(fā)生器的直流偏移電壓，當偏置過大時，為什么產生波形失真？是示波器的原因還是信號發(fā)生器的問題？答：信號發(fā)生器直流偏置超出了信號發(fā)生器輸出幅度范圍，會發(fā)生削波現(xiàn)象，是信號發(fā)生器的原因。2）測量相位差時，你認為雙蹤、單蹤測量哪種方式更準確？為什么？答：單蹤測量更準確。雙蹤測量通道為兩個通道，本身存在一定的系統(tǒng)誤差。3）你認為在實驗過程中，雙蹤示波器的掃描是工作在交替、

9、還是斷續(xù)方式？為什么？答： 信號頻率高時，工作在交替方式；信號頻率低時，工作在斷續(xù)方式。4）對于同一組移相電路，1KHZ和100HZ三角波經(jīng)過移相變換后，其相位、幅值有何不同？為什么？答 ： 由分壓公式可知，經(jīng)過阻容移相后1kHz的幅值更小，相位變化也更大。8、 結論與體會這次實驗做的時候需要耐心，因為示波器有時候自身出問題了。有時候不懂示波器的觸發(fā)原理，亂做一通，真是不好完成實驗。實驗二 圖示儀的使用及晶體管特性參數(shù)測量 實驗報告1、 實驗目的 1）學會用圖示儀測量晶體三極管的特性參數(shù)。2）學會用圖示儀測量二極管的特性參數(shù)。3）學會用圖示儀測量穩(wěn)壓二極管的特性參數(shù)。二、實驗預習一般使用簡介：

10、(1)“電壓(v)度”旋鈕開關此旋鈕開關是一個具有4種偏轉作用共17擋的旋鈕開關，用來選擇圖示儀x軸所代表的變量及其倍率。在測試小功率晶體管的輸出特性曲線時，該旋鈕置VCE的有關擋。測量輸入特性曲線時，該旋鈕置VBE的有關擋。(2)“電流度”旋鈕開關此旋鈕開關是一個具有4種偏轉作用共22擋的旋鈕開關，用來選擇圖示儀Y軸所代表的變量及其倍率。在測試小功率晶體管的輸出特性曲線時，該旋鈕置Ic的有關擋。測量輸入特性時，該旋鈕置“基極電流或基極源電壓”擋(儀器面板上畫有階梯波形的一擋)。(3)“峰值電壓范圍”開關和“峰值電壓”旋鈕“峰值電壓范圍是5個擋位的按鍵開關?！胺逯惦妷骸笔沁B續(xù)可調的旋鈕。它們的

11、共同作用是用來控制“集電極掃描電壓”的大小。不管“峰值電壓范圍”置于哪一擋，都必須在開始時將“峰值電壓”置于0位，然后逐漸小心地增大到一定值。否則容易損壞被測管。一個管子測試完畢后，“峰值電壓”旋鈕應回調至零。(4)“功耗限制電阻”旋鈕“功耗限制電阻”相當于晶體管放大器中的集電極電阻，它串聯(lián)在被測晶體管的集電極與集電極掃描電壓源之間，用來調節(jié)流過晶體管的電流，從而限制被測管的功耗。測試功率管時，一般選該電阻值為1k。(5)“基極階梯信號”旋鈕此旋鈕給基極加上周期性變化的電流信號。每兩級階梯信號之間的差值大小由“階梯選擇毫安級”來選擇。為方便起見，一般選10A。每個周期中階梯信號的階梯數(shù)由“級族

12、”來選擇，階梯信號每簇的級數(shù)，實際上就是在圖示儀上所能顯示的輸出特性曲線的根數(shù)。階梯信號每一級的毫安值的大小，就反映了圖示儀上所顯示的輸出特性曲線的疏密程度。(6)“零電壓”、“零電流”開關此開關是對被測晶體管基極狀態(tài)進行設置的開關。當測量管子的擊穿電壓和穿透電流時，都需要使被測管的基極處于開路狀態(tài)。這時可以將該開關設置在“零電流”擋(只有開路時，才能保證電流為零)。當測量晶體管的擊穿電流時，需要使被測管的基、射極短路，這時可以通過將該開關設置在“零電壓”擋來實現(xiàn)。 為保證儀器的合理使用，既不損壞被測晶體管，也不損壞儀器內部線路，在使用儀器前應注意下列事項：1 )對被測管的主要直流參數(shù)應有一個

13、大概的了解和估計，特別要了解被測管的集電極最大允許耗散功率PCM、最大允許電流ICM和擊穿電壓BVEBO、BVCBO 。2 )選擇好掃描和階梯信號的極性，以適應不同管型和測試項目的需要。3 )根據(jù)所測參數(shù)或被測管允許的集電極電壓，選擇合適的掃描電壓范圍。一般情況下，應先將峰值電壓調至零，更改掃描電壓范圍時，也應先將峰值電壓調至零。選擇一定的功耗電阻，測試反向特性時，功耗電阻要選大一些，同時將X、Y偏轉開關置于合適擋位。測試時掃描電壓應從零逐步調節(jié)到需要值。4 )對被測管進行必要的估算，以選擇合適的階梯電流或階梯電壓，一般宜先小一點，再根據(jù)需要逐步加大。測試時不應超過被測管的集電極最大允許功耗。

14、5 )在進行ICM的測試時，一般采用單簇為宜，以免損壞被測管。三、實驗儀器與設備1）XJ4180圖示儀2）二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管9015、9013四、實驗內容 1）測量二極管的導通特性曲線。9013特性曲線2）測量穩(wěn)壓二極管的正反性特性曲線。 3）測量晶體管9012的特性曲線，計算Vces、Vceo、Iceo、hfe。 4）測量晶體管9013的特性曲線，計算Vces、Vceo、Iceo、hfe。5） 測量電容、MOSFET、SCR等電力電子器件的擊穿特性。實驗結果記錄元器件電流度Y（mA）電壓度X（V）功耗限制電阻k電壓/電流級（uA）二極管（正向）0.10.150.5二極管（反向）0.2

15、0.25190130.50.2190150.50.252五、思考題1） 測量二極管、穩(wěn)壓二極管的特性曲線時，如何注意Rc及掃描電壓的檔位？答：當圖示儀所示的曲線突然上升或下降時，所用的RC及掃描電壓檔位便是適當?shù)摹?）測量晶體管的特性曲線時，為什么增加簇數(shù)時，屏幕上的波形為什么會閃動？請你計算掃描一簇曲線所用的時間？答：增加蔟數(shù)，圖示儀掃描完所有蔟所花費的時間變長，視覺暫留導致我們看到的波形閃動。3）如何進行階梯波的調零？答：顯示部分中間按下，調整起始位置在右上角，級數(shù)選一，最左位置。按下測量板上零電流I=0，松開零電流，使第一條線與Iceo重合，即階梯調節(jié)旋鈕。實驗三 數(shù)字化測量儀的使用 實

16、驗報告一、實驗目的 1）用數(shù)字化測量儀測量信號的周期和頻率。2）分析數(shù)字化測量的誤差來源。3）如何減少測量誤差的措施。二、實驗預習1)初始時將SENSITIVITY開關打到1/10，如果此計頻器不計數(shù)，將SENSITIVITY開關打到1/1范圍并進行測量。此步驟可以降低損壞輸入電路的危險性。2) 選擇交流電源100V，120V，220V，或230V±10%。3) 在 040的環(huán)境溫度下使用該計數(shù)器。不要將儀器放在高溫設備的頂上。并保證儀器周圍環(huán)境的通風。4) 不要讓水滲進儀器，也不要劇烈振動儀器。5) 若儀器在特別嘈雜的環(huán)境中使用,在電源里加入噪聲濾波器。6) 測量低頻時,按下低通濾波器開關，可以削弱高頻成分，以防止可能出現(xiàn)錯誤觸發(fā)。三、實驗儀器與設備1）信號發(fā)生器2）數(shù)字頻率計四、實驗步驟將信號發(fā)生器置于30Vpp檔，衰減置20dB，壓入偏置電壓開關，分別用測頻、測周的方法測量100Hz、1kHz、10kHz的方波，將測量數(shù)據(jù)添入下表。 測頻方法（Hz） 測周方法（ms）檔位 0.1s 1s 10s ´1 ´10100Hz100.000100.0005100.00539.999489.99801kHz1000.001000.0041000.0050.999470