實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用

1、實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的示波器、穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、萬(wàn)用表等儀器的使用 方法有基本了解,為今后的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。2. 學(xué)會(huì)對(duì)有源單口網(wǎng)絡(luò)等效內(nèi)阻的測(cè)量。3. 利用示波器觀察信號(hào)波形,測(cè)量振幅和周期 (頻率 。二、 常用電子儀器的介紹1. 直流穩(wěn)壓電源(DC REGULATED POWER SUPPLY 本實(shí)驗(yàn)室采用 DF1733和 DF1731SB2A 兩種穩(wěn)壓電源。 DF1733是采用三只電源變壓器, 三路完全獨(dú)立輸出的三路直流穩(wěn)壓電源,三路完全相同,其中一路的原理如圖 1-1所示。 圖 1-1 DF1733其中一路穩(wěn)壓原理框圖由圖 1-1可

2、見(jiàn),直流穩(wěn)壓電源由整流濾波電路、輔助電源基準(zhǔn)電壓、電壓 (電流 采樣 電路、比較放大器、調(diào)整電路和保護(hù)電路組成。輸入 220V 的交流電壓經(jīng)過(guò)降壓變壓器分別供給主回路整流器和輔助電源整流器。 主回 路變壓器的付邊有二組抽頭,使輸出直流電壓為 015V和 1530V兩檔。主回路整流濾波電路是由四只二極管構(gòu)成橋式整流電路,每只二極管的最大電流為 3A 和一只大電容 (2200F 組成。輔助電源產(chǎn)生三組電壓, 一組電壓為 (+12V供比較放大器和集成電路的直流電源用。 另 兩組電壓經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓后, 分別提供電壓比較放大器的基準(zhǔn)電壓和過(guò) 載放大器的基準(zhǔn)電壓。電壓采樣電路將輸出電壓采

3、樣送到電壓比較放大器的反相端, 基準(zhǔn)電壓送到電壓比較放 大器的同相端,經(jīng)過(guò)電壓比較放大器 (實(shí)際上為差動(dòng)放大器 ,比較放大去控制調(diào)整電路,使 輸出電壓為 015V和 1530V。電流采樣過(guò)載放大器的原理與電壓比較放大器相似, 區(qū)別只在于一旦發(fā)生過(guò)載, 使調(diào)整 管截止 (約為 1.5A , 輸出電流大小變小, 保護(hù)穩(wěn)壓電源不至因電流過(guò)大而燒毀。 這時(shí)面板上的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光。調(diào)整電路由大功率晶體管和中功率推動(dòng)管組成。主要技術(shù)參數(shù):輸入電壓:220V ±10%額定輸出電壓:DC 015V, 1530V二檔連續(xù)可調(diào)額定輸出電流:01A電源電壓調(diào)整率: 0.1%負(fù)載調(diào)整率: 0.5%紋波

4、電壓: 1mV(rms電表精度:±3%保護(hù)方式:過(guò)載或短路,自動(dòng)保護(hù)使用方法:DF1733穩(wěn)壓電源使用方法比較簡(jiǎn)單,先選擇好輸出電壓的范圍為 015V或 1530V, 然后開(kāi)機(jī),調(diào)節(jié)電壓旋鈕至需要的值 (當(dāng)需要精度較高時(shí)可用數(shù)字萬(wàn)用表作監(jiān)視 。由于每路 電源共用一只電壓表和電流表,可以通過(guò)電表選擇開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)打開(kāi)在 U 時(shí),電表作電壓表 指示,打開(kāi) I 時(shí),電表作電流表指示。當(dāng)發(fā)生輸出過(guò)載時(shí)或短路時(shí),不論是電壓或電流,告 警指示燈亮 (PROECTION,電源自動(dòng)保護(hù),輸出為低電壓。本實(shí)驗(yàn)室采用的另一種直流穩(wěn)壓電源為 DF1731SB2A 。 它與 DF1733穩(wěn)壓電源的主要區(qū) 別是:

5、(1二路獨(dú)立輸出 030V連續(xù)可調(diào), 最大電流為 2A ; 二路串聯(lián)輸出時(shí), 最大電壓為 60V , 最大電流為 2A ;二路并聯(lián)輸出時(shí),最大電壓為 30V ,最大電流為 4A 。另一路為固 定輸出電壓 5V ,最大電流為 2A 的直流電源。(2主回路變壓器的付邊無(wú)中間抽頭,故輸出直流電壓為 030V不分檔。(3獨(dú)立 (INDEP,串聯(lián) (SERLES,并聯(lián) (PARALLEL。是由一組按鈕開(kāi)關(guān)在不同的組合狀態(tài)下完成的。根據(jù)兩個(gè)不同值的電壓源不能并聯(lián),兩個(gè)不同值的電流源不能串聯(lián)的原則,在電路設(shè)計(jì)上將兩路 030V直流穩(wěn)壓電源在獨(dú)立工作時(shí)電壓 (VOLTAGE,電流 (CURRENT獨(dú)立可調(diào),并

6、由兩個(gè)電壓表和兩個(gè)電流表分別指示,在用作串聯(lián)或并聯(lián)時(shí),兩 個(gè)電源分為主路電源 (MASTER和從路電源 (SLAVE 。使用方法:(1雙路可調(diào)電源獨(dú)立使用按鈕開(kāi)關(guān)處于 INDEP 狀態(tài) (即 位置 ,將穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕 (CURRENT順時(shí)針調(diào)節(jié)到最大,然后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),并調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕 (VOLTAGE,使從路和主路 輸出直流電壓至所需要的電壓值。此時(shí)穩(wěn)壓狀態(tài)指示燈 (CV發(fā)光。(2可調(diào)電源作穩(wěn)流源使用在打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后,先將穩(wěn)壓調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針調(diào)節(jié)到最大,同時(shí),將穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小, 然后接上所需負(fù)載, 再順時(shí)針調(diào)節(jié)穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕, 使輸出 電流至所需要的穩(wěn)定電流值。此時(shí)穩(wěn)壓狀態(tài)指示燈

7、(CV熄滅,穩(wěn)流狀態(tài)指示燈 (CC發(fā)光。 (3雙路可調(diào)電源串聯(lián)使用將按鈕開(kāi)關(guān)置于 SERIES 狀態(tài) (即左 ,右 位置 。調(diào)節(jié)主路電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕, 從路的輸出電壓嚴(yán)格跟蹤主路輸出電壓, 使輸出電壓最高可達(dá)兩路額定電 壓之和。 (注意:在串聯(lián)聯(lián)接時(shí),主路和從路的聯(lián)接片不能與地短路;從路的電流調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針旋到最大, 否則因從路輸出電流超過(guò)限流保護(hù)點(diǎn), 從路輸出電壓將不再跟蹤主路的輸 出電壓。 (4雙路可調(diào)電源并聯(lián)使用將按鈕開(kāi)關(guān)置于 PARALLEL 狀態(tài) ( 即左 ,右 位置 。調(diào)節(jié)主路電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕, 兩路輸出電壓一樣, 同時(shí)從路穩(wěn)流指示燈 (CC發(fā)光, 而從路穩(wěn)流調(diào)節(jié) 旋鈕不起作用。當(dāng)

8、電源做穩(wěn)流源使用時(shí), 只要調(diào)節(jié)主路的穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕, 此時(shí)主、 從路的輸出電流均受 其控制并相同,其輸出電流最大可達(dá)二路輸出電流之和。2. 數(shù)字萬(wàn)用表(DIGITAL MULTIMETER 本實(shí)驗(yàn)室采用 UT56和 DT1000兩種四位半數(shù)字萬(wàn)用表?？捎脕?lái)測(cè)量直流和交流電壓及電流、電阻、電容、二極管、三極管、頻率以及電路通斷,具有 LCD 顯 示,最大顯示值為 19999 ,過(guò)量程顯示 1 ,和讀數(shù)保持功能。主要技術(shù)參數(shù)及使用方法:(1電阻測(cè)量量程:200, 2K , 20K , 200K , 2M , 20M , 200M 。使用時(shí)需要注意: 被測(cè)電路不能帶電,電容電荷要放盡。 被測(cè)阻值超出量

9、程時(shí)或開(kāi)路時(shí),顯示 1 。 對(duì)于大于 1M 或更高的電阻,要幾秒鐘后讀數(shù)才能穩(wěn)定,這是正常現(xiàn)象。 使用 200檔時(shí),先將表筆短接,顯示表筆線的電阻值,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)減去這一電 阻值,得到的才是實(shí)際被測(cè)值。 200M 短路時(shí)有 1000個(gè)字,測(cè)量時(shí)應(yīng)從讀數(shù)中減去。如測(cè)量 100M 電阻時(shí), 顯示為 110.00, 1000個(gè)字應(yīng)被減去 (即 110.00-10.00=100.00M 。(2直流電壓測(cè)量量程:200mV , 2V , 20V , 200V , 1000V 。輸入阻抗:所有量程為 10M 。使用時(shí)需要注意: 測(cè)試表筆并接到待測(cè)電路上,紅表筆所接端子的極性將同時(shí)顯示。 如果顯示器只顯示 1

10、,表示過(guò)量程。 輸入電壓高于 1000V 時(shí),顯示電壓值是可能的,但有可能損壞儀表。(3交流電壓測(cè)量量程:2V , 20V , 200V , 750V 。輸入阻抗:所有量程為 2M 。使用時(shí)需要注意: 測(cè)試表筆并接到待測(cè)電路上。 如果顯示只顯示 1 ,表示過(guò)量程。 輸入電壓高于 750V 時(shí),顯示電壓值是可能的,但有可能損壞儀表。(4直流電流測(cè)量量程:20mA , 200mA , 20A 。測(cè)量電壓降:滿量程為 200mV 。過(guò)載保護(hù):200mA 以下為 0.3A/250V保險(xiǎn)絲保護(hù), 20A 無(wú)保險(xiǎn)絲保護(hù)。(5交流電流測(cè)量量程:2mA , 20mA , 200mA , 20A 。測(cè)量電壓降和

11、過(guò)載保護(hù)與直流電流測(cè)量相同。 因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中我們不提倡學(xué)生使用電流 表, 但需要測(cè)量電流時(shí), 我們都是將電流轉(zhuǎn)換為電壓, 測(cè)出電壓值后, 然后計(jì)算出電流, 所以直流、交流電流的測(cè)量方法不再介紹。(6二極管和蜂鳴連續(xù)性測(cè)量 量程:置于二極管 時(shí),顯示二極管正向電壓值,單位為伏,此時(shí),正向直流電 流約為 1mA ,反向直流電壓約為 3.0V 。量程:置于蜂鳴 時(shí), 電阻 50時(shí), 機(jī)內(nèi)蜂鳴器響, 顯示電阻近似值, 單位為千歐。(7頻率測(cè)量量程:20KHz輸入靈敏度: 200mV rms測(cè)量范圍: 30V rms使用時(shí)需要注意: 將功能開(kāi)關(guān)置于 KHz 量程,將測(cè)試表筆并接到被測(cè)頻率源上,可直接從顯

12、示 屏上讀取頻率值。 被測(cè)值超過(guò) 30V rms 時(shí),不能保證測(cè)量精度,并應(yīng)注意安全,因?yàn)榇藭r(shí)電壓已 屬危險(xiǎn)帶電范圍。(8晶體管 h FE 測(cè)量量程:可測(cè) NPN 型或 PNP 型晶體管 h FE 。顯示范圍:01000(9電容測(cè)量量程:2nF , 20nF , 200nF , 2F , 20F(1nF=10-3F 。測(cè)試信號(hào)為:約 400Hz , 40mV rms使用時(shí)需要注意: 測(cè)量大電容時(shí),要先放電,然后進(jìn)行測(cè)試,以防損壞儀器或引起測(cè)量誤差。 將待測(cè)電容插入電容測(cè)試座中,待穩(wěn)定后,直接從顯示屏上讀取讀數(shù)。3. 交流毫伏表(A V MILIVOLTMETER 本實(shí)驗(yàn)室采用 DF2173B

13、毫伏表。 具有測(cè)量精度高, 輸入阻抗高, 通頻帶范圍寬的特點(diǎn), 且有監(jiān)視輸出功能,可作放大器使用。毫伏表的原理框圖如圖 1-2所示。當(dāng)輸入電壓過(guò)大時(shí), 輸入保護(hù)電路工作, 有效的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管。 衰減器用來(lái)控制各檔衰 減的開(kāi)通, 使儀器在各量程檔均能高精度地工作。 監(jiān)視輸出功能可使本儀器當(dāng)在放大器使用。 直流電壓由集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生,供給放大器直流電源。 圖 1-2 毫伏表的原理框圖主要技術(shù)參數(shù):電壓測(cè)量范圍:100V300V電壓刻度:1, 3, 10, 100, 300mV , 1, 3, 10, 30, 100, 300VdB 刻度:-60 +50dB頻率響應(yīng):100Hz 100KHz 

14、7;5%10Hz1MHz ±8%輸入阻抗:1M /45PF電源:220V ±10% , 50±2Hz使用方法:(2機(jī)械調(diào)零。在通電前,先調(diào)整電表指示的機(jī)械零位。(3接通電源。按下電源開(kāi)關(guān),發(fā)光二極管燈亮,儀器立刻工作,為保證性能穩(wěn)定,可 預(yù)熱 10分鐘后使用。(4將量程開(kāi)關(guān)置于適當(dāng)量程,再加入測(cè)量信號(hào)。若測(cè)量電壓未知,應(yīng)將量程開(kāi)關(guān)置于 最大檔,然后逐漸減小量程。(5當(dāng) 輸 入 電 壓在 任 何 一個(gè) 量 程 檔指 示 為 滿度 時(shí) , 監(jiān)視 輸 出 端的 輸 出電 壓 均 為 0.1V rms(rms /root mean square /均方根值 。(6毫伏表是

15、按正弦電壓有效值刻度的, 如果被測(cè)信號(hào)不是正弦波, 則會(huì)引起很大誤差。(7毫伏表輸入端開(kāi)路時(shí),由于外界感應(yīng)信號(hào)的影響,指針可能超量程偏轉(zhuǎn)。為了避免 指針碰彎,不測(cè)量時(shí),量程應(yīng)選在較大位量。 4. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(FUNCTION GENERATOR 本實(shí)驗(yàn)室采用 DF1641D 和 EE1641D 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。能直接產(chǎn)生正弦波,三角波,方波,鋸齒波和脈沖波,且具有 VCF 輸入控制功能。TTL / CMOS 與 OUTPUT 同步輸出。直流電平可連續(xù)調(diào)節(jié),頻率計(jì)可作內(nèi)部頻率顯示,也 可作外測(cè)頻率,電壓用 LED 顯示。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作時(shí),由 V / I電壓-電流變換器產(chǎn)生 down up

16、 I I 的二個(gè)恒流源。恒流源對(duì)時(shí)基電容 C 進(jìn)行充電和放電,電容的充電和放電使電容上的電壓隨時(shí)間分別呈線性上升和線性下降, 因而在電容兩端得到三角波電壓。 三角波電壓經(jīng)方波形成電路得到方波電 壓。三角波電壓經(jīng)正弦波形成電路得到正弦波電壓,最后經(jīng)過(guò)功率放大輸出。主要技術(shù)參數(shù):頻率范圍: 0.1Hz2MHz 分七檔CMOS 輸出脈沖波:低電平 0.5V ,高電平 514V連續(xù)可調(diào)輸出阻抗: 50±10%輸出幅度: 20U P-P (空載 輸出衰減: 20dB , 40dB直流偏置: 0±10V 連續(xù)可調(diào)VCF 輸入: DC1KHz, 05V頻率計(jì): 1Hz10MHz,靈敏度

17、100mV rms ,最大 15V(AC+DC電源: 220±10%, 50±2Hz函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理框圖如圖 1-3所示。DF1641D 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器使用并不復(fù)雜,主要問(wèn)題是面板上的一些符號(hào),初學(xué)者不易 識(shí)別,造成使用困難,為此作如下介紹:電源開(kāi)關(guān)鍵 / POWER,按下電源接通 (ON,彈起關(guān)斷電源 (OFF量程選擇鍵 / RANGE(Hz,有七個(gè)鍵,即 2, 20, 200, 2K , 20K , 200K , 2M功能鍵 / FUNCTION ,有三個(gè)鍵,即方波(占空比為 50%三角波 (正、負(fù)斜率相等 和正弦波 。 頻率調(diào)節(jié)旋鈕 / FREQUENCY , 與

18、量程選擇鍵配合使用,如果量程鍵按下 2KHz ,改變 頻率調(diào)節(jié)可獲得 0.2KHz2KHz范圍內(nèi)的任一頻率信號(hào),其余依次類推。輸出 / OUTPUT,為被測(cè)電路提供信號(hào),輸出阻抗約 50。輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕 / AMPLITUDE,用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度大小, V U P P 20-。上述一些鍵和旋鈕是經(jīng)常使用的,為獲得一些特殊場(chǎng)合所需要的電信號(hào),還有如下幾 個(gè)旋鈕:拉出輸出信號(hào)倒相旋鈕 / PULL TO INV ,與輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕在一起,拉出時(shí)使輸出 信號(hào)倒相 (相位差為 1800 ,按下輸出信號(hào)不倒相。輸出衰減鍵 / A TTENUA TOR ,按下 20dB 鍵,使輸出相對(duì)衰減 10倍

19、,按下 40dB 鍵, 使輸出相對(duì)衰減 100倍。拉出可改變斜率 /脈沖旋鈕 / PULL TO VAR RAMP/PULSE, 其功能是如果按下功能鍵中 的三角波鍵 ,按下斜率 /脈沖旋鈕,這時(shí)輸出為正、負(fù)斜率相等的三角波,此時(shí)若拉 出該旋鈕并旋轉(zhuǎn)時(shí),則可獲得正、負(fù)斜率不等的鋸齒波。如果按下功能鍵的方波鍵, 按下斜率 /脈沖旋鈕,這時(shí)輸出為占空比 50%的方波,此時(shí)若拉出該旋鈕,并旋轉(zhuǎn),則可獲 得占空比為 5%95%的脈沖波。拉出可改變直流偏置旋鈕 / TULL TO VAR DC OFFSET, 其功能是不拉出時(shí), 由前述方 法中獲得的正弦波,方波,三角波,脈沖波或鋸齒波,其直流分量均為零

20、。拉出該旋鈕并旋轉(zhuǎn),則可以在輸出信號(hào)獲得 -10V10V的直流分量。TTL / CMOS輸出端口,該端口專門為晶體管邏輯電路 (TTL設(shè)置。TTL / CMOS調(diào)節(jié)旋鈕,其功能是拉出可得 TTL 脈沖波,按下為 CMOS 脈沖波,且其 幅度可調(diào)。電壓控制端口 / VCF,因?yàn)樵摵瘮?shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形不是采用 RC 或 LC 振蕩 器的原理, 而是采用電壓控制振蕩頻率的原理, 因此可以采用外加電壓控制來(lái)獲得所需要頻 率的各種波形。計(jì)數(shù)器作頻率計(jì)使用鍵 / COUNTER EXT 20dB ,在儀器的背后,將外部測(cè)試信號(hào)輸入,按下 EXT 健,即將內(nèi)部信號(hào)斷開(kāi),用于測(cè)量外部信號(hào)頻率。 -20

21、dB 按下鍵,使信號(hào)衰減 10倍。5. 示波器 (OSCILLOSCOPE示波器是一種能在示波管屏幕上顯示出電信號(hào)變化曲線的儀器,它不但能象電壓表,電流表那樣讀出被測(cè)信號(hào)的幅度 (注意:電壓表,電流表如無(wú)特殊說(shuō)明,讀 出的數(shù)值為有效值 ,還能象頻率計(jì),相位計(jì)那樣測(cè)試信號(hào)的周期(頻率和相位,而且還 能用來(lái)觀察信號(hào)的失真,脈沖波形的各種參數(shù)等。本實(shí)驗(yàn)室采用的示波器有三種型號(hào),即 V -252, YB4320G 和 DF4320。這三種示波器均為雙蹤示波器,可同時(shí)測(cè)試兩路從直流(DC 到交流(AC 20MHz 的電 信號(hào)。靈敏度為 1mV/DIV。由于型號(hào)不同,面板結(jié)構(gòu)不同,各種旋鈕(或按鍵功能有的

22、 用中文表示,有的用英文表示,但其基本組成部分都有:電源系統(tǒng),垂直系統(tǒng)(Y 軸 ,水 平系統(tǒng)(X 軸和觸發(fā)系統(tǒng)(TRIGGER ,這四部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 1-4所示。 圖 1-4 示波器結(jié)構(gòu)框圖為了有的放矢使用有關(guān)的功能開(kāi)關(guān), 并對(duì)一些中文或英文述語(yǔ)有所了解, 下面結(jié)合結(jié)構(gòu) 框圖 1-4簡(jiǎn)要介紹其工作原理。(1示波管示波管是進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換的器件,把被測(cè)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),在示波管的熒光屏上顯示出來(lái)。 示波管由三大部分組成。 電子槍, 用于產(chǎn)生纖細(xì)而高速的電子 束,由輝度(INTEN 和聚焦(FOCUS 旋鈕控制;偏轉(zhuǎn)系統(tǒng),使電子束隨 X 軸或 Y 軸的 信號(hào)而偏轉(zhuǎn),由移位旋鈕(POST

23、TION 和衰減器旋鈕(VOLTS/DIV控制;顯示屏,即熒 光屏,在高速電子束轟擊下發(fā)光,顯示出圖形。(2Y 軸放大器(垂直系統(tǒng) /(VERTICAL Y 軸放大器或垂直通道 (簡(jiǎn)稱 Y 通道 。被測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭 (又稱探極 與示波器連接,探頭實(shí)際上是一個(gè)脈沖分壓器,具有 -20dB (即 10 1的衰減,保證不失 真地把被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)绞静ㄆ鲀?nèi)部。 (因?yàn)樘筋^極易損壞,實(shí)驗(yàn)室中不用 -20dB 的衰減 。經(jīng) 過(guò)探頭后的信號(hào)由交流 AC (電容耦合-地(GND -直流 DC (直接耦合健(或按鈕 的位置決定進(jìn)入到示波器內(nèi)的衰減信號(hào)。衰減器的基本作用是把很大的幅度變化范圍 (1mV50V縮窄,

24、以利于 Y 通道放大器的正常工作,衰減器在面板上,用 VOLT/DIV表 示(DIV=0.8cm ,調(diào)節(jié)衰減量,即改變示波器的 Y 軸偏轉(zhuǎn)靈敏度(或偏轉(zhuǎn)因子 。測(cè)試時(shí), 用衰減器開(kāi)關(guān)指示的數(shù)值,乘以垂直方向信號(hào)所占的格數(shù),即為被測(cè)信號(hào)的幅度。 (這時(shí), 微調(diào)旋鈕 V AR/VARIA TION 不能打開(kāi), 應(yīng)在校正位置 。 經(jīng)過(guò)衰減器后的信號(hào)到達(dá) Y 軸放大 器。 Y 軸放大器實(shí)際上是平衡式直流放大器,要求具有低噪聲、寬頻帶、高增益。在面板上 沒(méi)有幾個(gè)旋鈕。一個(gè)是 Y 軸增益微調(diào)旋鈕,即 V AR ,是改變放大器的增益,使屏幕上波形 幅度得到連續(xù)的調(diào)節(jié),但這時(shí)不能按偏轉(zhuǎn)因子來(lái)讀數(shù),因?yàn)?Y 軸

25、增益已離開(kāi)了校正點(diǎn)。還 有一個(gè)是 Y 軸移位(POSITION ,調(diào)節(jié)它能使波形上下移動(dòng),以便觀察和讀數(shù)。再一個(gè)是 “極性”選擇按鈕(或拉出、按下旋鈕和穩(wěn)定調(diào)節(jié)旋鈕(LEVEL 。 “極性”選擇容易理 解,是將信號(hào)反相或不反相。 LEVEL 旋鈕的功能比較難于理解,這里作簡(jiǎn)要說(shuō)明:因?yàn)槭?波器具有觸發(fā)掃描功能,即由被測(cè)信號(hào)(或電源,或外接來(lái)觸發(fā) X 軸掃描。但 X 通道從 接受觸發(fā)信號(hào)到開(kāi)始掃描(產(chǎn)生鋸齒波 ,要有一段延遲,即掃描電壓的產(chǎn)生要滯后一段時(shí) 間,使被測(cè)信號(hào)與掃描信號(hào)不易同步,所以在 Y 通道加入延時(shí)電路,即穩(wěn)定調(diào)節(jié)旋鈕 (LEVEL ,實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)延時(shí),或稱調(diào)節(jié)穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)延遲的被測(cè)信

26、號(hào)放大到足夠的幅度,以 便推動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板,使電子束在垂直方向能滿偏轉(zhuǎn)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明雙蹤顯示原理。為了同時(shí)顯示兩個(gè)被測(cè)試信號(hào),在 Y 通道中加入通道轉(zhuǎn) 換器, 實(shí)際上是電子開(kāi)關(guān), 按照時(shí)間分隔原理構(gòu)成雙蹤示波器。 電子開(kāi)關(guān)在面板上是由方式 選擇 MODE 開(kāi)關(guān) (或按鈕 控制,共有五種狀態(tài), DODE 打在 CH 1時(shí),只讓第一路被測(cè)信號(hào) 通過(guò), 而 CH 2被關(guān)斷, 屏幕上只顯示第一路信號(hào)的波形, 相當(dāng)于單蹤功能。 DODE 打在 CH 2時(shí) , 屏 幕 上 只 顯 示 第 二 路 信號(hào) 的 波 形 , 相 當(dāng) 于單 蹤 功 能 。 當(dāng) DODE 打 在 “ 交 替 ” (ALT/AL

27、TERNATE ,適合于交替顯示兩路較高頻率的信號(hào)。按“交替”方式工作時(shí), 第一次掃描電子開(kāi)關(guān)接通第一路信號(hào), 第二次掃描接通第二路信號(hào), 如此重復(fù), 只要掃描頻 率超過(guò) 25HZ ,盡管每個(gè)信號(hào)波形是交替顯示,但由于人眼的滯留效應(yīng),圖象也不會(huì)閃爍。 為了使每個(gè)信號(hào)至少有一個(gè)完整的周期顯示, 輸入信號(hào)的頻率不能低于掃描頻率, 因此交替 方式不適用于頻率很低的信號(hào)。當(dāng) DODE 打在“斷續(xù)” (CHOP ,適合于同時(shí)顯示兩路較低 頻率的信號(hào)。 按斷續(xù)工作時(shí), 每次掃描過(guò)程中, 電子開(kāi)關(guān)高速輪流接通兩個(gè)被測(cè)信號(hào), 顯示 的圖象實(shí)際上是由若干斷續(xù)的線段組成, 當(dāng)這些線段足夠密時(shí), 圖象就看不出中斷點(diǎn)

28、。 顯然 被測(cè)信號(hào)的頻率必須遠(yuǎn)低于電子開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率,因此斷續(xù)方式不適用于較高頻率的信號(hào), 而能觀測(cè)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于間斷時(shí)間的單次信號(hào)。當(dāng) DODE 打在 ADD (迭加 ,第一路信號(hào)和 第二路信號(hào)同是時(shí)通過(guò)電子開(kāi)關(guān),互相迭加,顯示兩路信號(hào)迭加在一起的波形,即 Y 1+Y2; 與“極性”選擇開(kāi)關(guān)(或按鍵相配合,即可實(shí)現(xiàn) Y 1-Y 2功能。(3X 通道(或稱水平通道,時(shí)基電路 /(HORIZONTAL X 通道主要作用是產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波掃描電壓,加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上,使電子束沿水平方向隨時(shí)間而線性偏轉(zhuǎn),形成時(shí)間基線 (簡(jiǎn)稱時(shí) 基 。X 通道的主要由掃描發(fā)生器環(huán),觸發(fā)脈沖發(fā)生器和

29、 X 放大器組成。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明各部 分的作用及原理,以便對(duì)面板上一些控制旋鈕 (或按健 的作用,有較深入的理解。掃描發(fā)生器環(huán)是由掃描發(fā)生器,電壓比較器,時(shí)基閘口和釋放電路組成的一個(gè)閉環(huán)控 制系統(tǒng),產(chǎn)生與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波掃描電壓,波形如圖 1 5所示。 圖 1 5 掃描電壓波形圖 1 5中, t f 稱為掃描時(shí)間或掃描正程時(shí)間,在這段時(shí)間里,光點(diǎn)從屏幕的左端均勻 地向右端移動(dòng)。面板上的掃速開(kāi)關(guān)(TIME/DIV ,表示每格所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。測(cè)試時(shí),將微調(diào) 開(kāi)關(guān) (V AR 關(guān)上, 就可以根據(jù)波形在水平方向所占的格數(shù)來(lái)讀取時(shí)間。 掃描開(kāi)關(guān)的內(nèi)部實(shí) 際上就是不同的 R 、 C 定時(shí)元件。 t b

30、稱為掃描回程時(shí)間,電子束在這段時(shí)間迅速?gòu)钠聊坏挠?端回到左端(要求 t b 越小越好 。為了在屏幕上不顯示回掃光跡,一些較高質(zhì)量的示波器在 t b 時(shí)間內(nèi)有一個(gè)消隱信號(hào)加在示波管上,用于抑制電子束的強(qiáng)度,故在回掃時(shí)不顯示光跡。 t w 為等待時(shí)間,此時(shí)掃描發(fā)生器等待下一次觸發(fā)。所以一次掃描的周期 T =tf + tb + tw 。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器:掃描發(fā)生器環(huán)是在觸發(fā)脈沖觸發(fā)下開(kāi)始工作的,而觸發(fā)脈沖是由觸 發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)加工后得到的。根據(jù)觸發(fā)信號(hào)來(lái)源的不同,有取 Y 通道的被測(cè)信號(hào) CH 1或 CH 2的內(nèi)觸發(fā),有取自“外接”的外部觸發(fā)信號(hào),還有取自機(jī)內(nèi) 50HZ 的工頻信號(hào)等。觸發(fā)脈沖 發(fā)生器的

31、任務(wù)是將這些頻率、 幅度、 極性和波形各異的觸發(fā)信號(hào)變成掃描發(fā)生器環(huán)所能接受 的、 規(guī)范的觸發(fā)脈沖。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器主要包括觸發(fā)信號(hào)選擇開(kāi)關(guān), 觸發(fā)極性選擇開(kāi)關(guān), 觸 發(fā)放大器和觸發(fā)脈沖形成器等幾個(gè)部分組成。 觸發(fā)信號(hào)選擇開(kāi)關(guān) (TRIGGER MODES在面板 上有自動(dòng)(AUTOMA TIC ,常態(tài)(NORMAL ,單次, TV H 或 TV -V 等不同的開(kāi)關(guān)(或 按鍵 根據(jù)觸發(fā)源 (TRIGGER SOURCE 的不同在面板上由內(nèi)部 (INTERNAL 機(jī)內(nèi) 50HZ 的工頻信號(hào)(LINE 和外部(EXTERNAL 開(kāi)關(guān)(或按鈕控制。觸發(fā)極性選擇開(kāi)關(guān)有正 極性(+和負(fù)極性(-兩種。正極性

32、是指觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)信號(hào)的正斜率,負(fù)極性則為負(fù)斜 率,在面板上用觸發(fā)斜率(TRIGGER SLOPE 表示。觸發(fā)斜率旋鈕與面板上的延時(shí)調(diào)節(jié) (LEVL 旋鈕配合使用能在示波器上顯示穩(wěn)定的波形。觸發(fā)放大和觸發(fā)形成器是為了獲得 前沿陡峭、寬度、幅度合適的觸發(fā)脈沖。X 放大器的作用是放大掃描電壓, 并將其加到 X 偏轉(zhuǎn)板 (水平偏轉(zhuǎn)板 , 使電子束能在水 平方向得到滿偏轉(zhuǎn)。此處還有水平移位旋鈕,有的機(jī)型還有水平擴(kuò)展按鍵等。圖 1 6表示 U Y 被測(cè)信號(hào)電壓加在示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上, U X 掃描電壓加在示波管的 水平偏轉(zhuǎn)板上,當(dāng)電子束進(jìn)入偏轉(zhuǎn)區(qū),同時(shí)受到 Y 方向和 X 方向偏轉(zhuǎn)電壓的作用,則在熒

33、光屏上顯示出被測(cè)電壓隨時(shí)間變化的波形圖。 圖 1 6 示波器顯示正弦波主要技術(shù)參數(shù):因?yàn)槭静ㄆ鞯姆N類很多,我們只將本實(shí)驗(yàn)室示波器共同的幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)列出,供 使用時(shí)心中有數(shù)。Y 軸頻帶寬度:DC20MHz , AC 耦合,頻率下限 -3dB , 10Hz輸入阻抗:1M ±2% 25pF偏轉(zhuǎn)系數(shù):1mV5V/DIV, 1 2 5進(jìn)制 分 21檔工作方式:CH 1, CH 2,雙蹤,疊加X(jué) 軸頻帶寬度:DC2MHz偏轉(zhuǎn)系數(shù):1S 0.5S /DIV, 1 2 5進(jìn)制 分 21檔X Y 工作方式:DC2MHzX Y 相位差: 30 DC100KHz觸發(fā)源:CH 1, CH 2,電源,外接

34、電源:220V ±10% 50±2Hz前面簡(jiǎn)要介紹了普通雙蹤示波器的原理,一些部件的功能和主要技術(shù)參數(shù)。對(duì)于了解 一臺(tái)完整的儀器及要深入研究某些部件的特點(diǎn)定會(huì)所有啟發(fā), 并為將來(lái)學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基 礎(chǔ)。 但對(duì)于初學(xué)者, 無(wú)疑因難度過(guò)大不易掌握。 為此, 下面列出面板上的一些旋鈕 (或按鈕 的中英、文名稱及作用,這些都有其通用性,分為四部分:電源部分1 電部開(kāi)關(guān)(POWER 2 輝度(INTENSITY 3 聚焦(FOCUS 4 校正信號(hào)(CAL , 1KHz 非過(guò)零方波, 0.5V P (或 0.3V P 。垂直通道(VERTRICAL 1 CH 1(X , CH 2(Y

35、,輸入(INPUT 2 AC/GND/DCAC/信號(hào)經(jīng)過(guò)電容耦合至放大器輸入GND/放大器輸入端接地DC/信號(hào)直接耦合至放大器輸入3 伏 /格(VOLTS/DIV 衰減器開(kāi)關(guān), 1 2 5進(jìn)制,示波管垂直方向分為 8格。4 移位(POSITION 5 垂直工作方式(VERTICAL MODECH 1屏幕上僅顯示 CH 1的信號(hào)CH 2屏幕上僅顯示 CH 2的信號(hào)DUAL (ALT , CHOP ,屏幕上顯示 CH 1, CH 2兩路信號(hào), (ALT 為“交替” ,用于 較高頻率, CHOP 為“斷續(xù)” ,用于較低頻率 。疊加(ADD 顯示 CH 1和 CH 2信號(hào)的代數(shù)和。水平通道(HORIZ

36、ONTAL 1 掃描時(shí)間選擇開(kāi)關(guān)(TIME/DIV ,按 1 2 5進(jìn)制。示波器水平方向分為 10格2 X Y ,3 CH 1信號(hào)作為 X 軸, CH 2信號(hào)作為 Y 軸觸發(fā)系統(tǒng)(TRIGGER 1 觸發(fā)源選擇(SOURCE 輸入信號(hào)觸發(fā)(INT 電源信號(hào)觸發(fā)(LINE 外部信號(hào)觸發(fā)(EXT 2 輸入信號(hào)觸發(fā)(INT TRIGCH 1, CH 1輸入信號(hào)觸發(fā)CH 2, CH 2輸入信號(hào)觸發(fā)交替觸發(fā)(VERT MODE ,用于穩(wěn)定顯示二個(gè)不同頻率的信號(hào),故不能用于測(cè)信 號(hào)的相位差。3 觸發(fā)方式選擇(TRIGE MODE自動(dòng)掃描(AUTO ,無(wú)信號(hào)輸入時(shí)有掃描基線常態(tài)掃描(NORM ,有觸發(fā)信號(hào)才

37、有掃描基線,當(dāng)輸入信號(hào)低于 50Hz 時(shí),請(qǐng)用 “常態(tài)”觸發(fā)掃描。(4示波器使用舉例直流電壓測(cè)量1 將觸發(fā)方式置自動(dòng)(AUTO ,使屏幕上出現(xiàn)掃描基線, Y 軸微調(diào)置校正(CAL 2 CH 1,或 CH 2的輸入接地(GND ,此時(shí)的基線,即為 0V 基準(zhǔn)線。3 加入被測(cè)信號(hào), 輸入置 DC , 觀察掃描基線在垂直方向平移的格數(shù), 與 VOLTS/DIV開(kāi)關(guān)指示的值相乘,即為信號(hào)的直流電壓。例如, VOLTS/DIV置 0.5V/DIV,讀得 掃描線上移為 3.4格,則被測(cè)電壓為:U=0.5/DIV×3.4DIV=1.7V(如果采用 10:1的探頭,則為 17V 。交流電壓測(cè)量1 將輸入置 AC (或 DC 2 利用垂直移位旋鈕, 將波形移至屏幕中心位置, 按波形所占垂直方向的格數(shù), 即可 測(cè)出電壓波形的峰峰值。例如, VOLTS/DIV置 0.2V/DIV,被測(cè)波形占 5.2格, 則被測(cè)電壓為:U P-P =0