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?、學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。3、學(xué)習(xí)用萬(wàn)用表判別二極管、三極管管腳的方法及判斷它們的好壞。二、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用電表一起，可以完成對(duì)模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號(hào)流向，以連線簡(jiǎn)捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)

2、裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1、示波器示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器，它既能直接顯示電信號(hào)的波形，又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。在電路分析中我們介紹過(guò)其結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法，現(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn)：1）、尋找掃描光跡將示波器Y軸顯示方式置“Y1”或“Y2”，輸入耦合方式置“GND”，開機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。觸

3、發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)”。適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直（）、水平（）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。（若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。） 2）、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。“交替”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較高時(shí)使用。“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較底時(shí)使用。3）、為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形，“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的Y通道。4）、觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動(dòng)”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過(guò)調(diào)節(jié)“觸發(fā)電

4、平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時(shí)，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測(cè)信號(hào)的波形不在X軸方向左右移動(dòng)，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5）、適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)使屏幕上顯示一二個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí)，應(yīng)注意將“Y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。在測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)注意將“X軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根據(jù)被測(cè)波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“Y軸靈敏度”開關(guān)指示值（v/div）的乘

5、積，即可算得信號(hào)幅值的實(shí)測(cè)值。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)（div或cm）與“掃速”開關(guān)指示值（t/div）的乘積，即可算得信號(hào)頻率的實(shí)測(cè)值。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出電壓最大可達(dá)20VPP。通過(guò)輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級(jí)到伏級(jí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率可以通過(guò)頻率分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍(20Hz1MHz)之內(nèi)，用來(lái)測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過(guò)載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開關(guān)

6、置于量程較大位置上，然后在測(cè)量中逐檔減小量程。 4.用萬(wàn)用表判斷二極管的極性1）、晶體二極管管腳極性、質(zhì)量的判別晶體二極管由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻小（一般為幾百歐）而反向電阻大（一般為幾十千歐至幾百千歐），利用此點(diǎn)可進(jìn)行判別。（1）管腳極性判別將萬(wàn)用表?yè)艿絉×100（或R×1K）的歐姆檔，把二極管的兩只管腳分別接到萬(wàn)用表的兩根測(cè)試筆上，如圖1-3所示。如果測(cè)出的電阻較小（約幾百歐），則與萬(wàn)用表黑表筆相接的一端是正極，另一端就是負(fù)極。相反，如果測(cè)出的電阻較大（約百千歐），那么與萬(wàn)用表黑表筆相連接的一端是負(fù)極，另一端就是正極。圖12萬(wàn)用表電阻檔等值電路1-3

7、圖判斷二極管極性（2）判別二極管質(zhì)量的好壞一個(gè)二極管的正、反向電阻差別越大，其性能就越好。如果雙向電值都較小，說(shuō)明二極管質(zhì)量差，不能使用；如果雙向阻值都為無(wú)窮大，則說(shuō)明該二極管已經(jīng)斷路。如雙向阻值均為零，說(shuō)明二極管已被擊穿。利用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔也可判別正、負(fù)極，此時(shí)紅表筆（插在“V·”插孔）帶正電，黑表筆（插在“COM”插孔）帶負(fù)電。用兩支表筆分別接觸二極管兩個(gè)電極，若顯示值在1V以下，說(shuō)明管子處于正向?qū)顟B(tài)，紅表筆接的是正極，黑表筆接的是負(fù)極。若顯示溢出符號(hào)“1”，表明管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。5. 用萬(wàn)用表判斷三極管的管腳1）晶體三極管管腳、

8、質(zhì)量判別可以把晶體三極管的結(jié)構(gòu)看作是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，對(duì)NPN型來(lái)說(shuō)基極是兩個(gè)PN結(jié)的公共陽(yáng)極，對(duì)PNP型管來(lái)說(shuō)基極是兩個(gè)PN結(jié)的公共陰極，分別如附圖14所示。（a）NPN型 （b）PNP型圖1-4晶體三極管結(jié)構(gòu)示意圖（1）管型與基極的判別萬(wàn)用表置電阻檔，量程選1K檔（或R×100），將萬(wàn)用表任一表筆先接觸某一個(gè)電極假定的公共極，另一表筆分別接觸其他兩個(gè)電極，當(dāng)兩次測(cè)得的電阻均很?。ɑ蚓艽螅?，則前者所接電極就是基極，如兩次測(cè)得的阻值一大、一小，相差很多，則前者假定的基極有錯(cuò)，應(yīng)更換其他電極重測(cè)。根據(jù)上述方法，可以找出公共極，該公共極就是基極，若公共極是陽(yáng)極，該管屬NPN型管，反之

9、則是PNP型管。（2）發(fā)射極與集電極的判別為使三極管具有電流放大作用，發(fā)射結(jié)需加正偏置，集電結(jié)加反偏置。如圖1-5所示。（a）NPN型 (b)PNP型圖1-5晶體三極管的偏置情況當(dāng)三極管基極B確定后，便可判別集電極C和發(fā)射極E，同時(shí)還可以大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)ß的大小。以PNP型管為例，若用紅表筆（對(duì)應(yīng)表內(nèi)電池的負(fù)極）接集電極C，黑表筆接E極，（相當(dāng)C、E極間電源正確接法），如圖1-6所示，這時(shí)萬(wàn)用表指針擺動(dòng)很小，它所指示的電阻值反映管子穿透電流ICEO的大小（電阻值大，表示ICEO小）。如果在C、B間跨接一只RB100K電阻，此時(shí)萬(wàn)用表指針將有較大擺動(dòng)，它指示的電阻

10、值較小，反映了集電極電流ICICEOßIB的大小。且電阻值減小愈多表示ß愈大。如果C、E極接反（相當(dāng)于C-E間電源極性反接）則三極管處于倒置工作狀態(tài)，此時(shí)電流放大系數(shù)很?。ㄒ话?）于是萬(wàn)用表指針擺動(dòng)很小。因此，比較C-E極兩種不同電源極性接法，便可判斷C極和E極了。同時(shí)還可大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)的大小，如萬(wàn)用表上有hFE插孔，可利用hFE來(lái)測(cè)量電流放大系數(shù)。圖1-6晶體三極管集電極C、發(fā)射極E的判別三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 2、雙蹤示波器3、交流毫伏表、萬(wàn)用表4、二極管、三極管四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用示波器和交流毫伏表測(cè)量信號(hào)參數(shù) 調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

11、有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V（交流毫伏表測(cè)量值）的正弦波信號(hào)。改變示波器“掃速”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)等位置，測(cè)量信號(hào)源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表11。表11信號(hào)電壓頻率示波器測(cè)量值信號(hào)電壓毫伏表讀數(shù)（V）示波器測(cè)量值周期（ms）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz2、測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相位差1) 觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點(diǎn)Y1、Y2均不加輸入信號(hào)，輸入耦合方式置“GND”，掃速開關(guān)置掃速較低擋位（如0.5sdiv擋）和掃速較高擋位（如5Sdiv擋），把顯示方式開關(guān)分別置

12、“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點(diǎn)，記錄之。2) 用雙蹤顯示測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相位差按圖12連接實(shí)驗(yàn)電路， 將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1KHz，幅值為2V的正弦波，經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號(hào)ui和uR，分別加到雙蹤示波器的Y1和Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號(hào)取自被設(shè)定作為測(cè)量基準(zhǔn)的一路信號(hào)。圖 12兩波形間相位差測(cè)量電路 把顯示方式開關(guān)置“交替”擋位，將Y1和Y2輸入耦合方式開關(guān)置“”擋位，調(diào)節(jié)Y1、Y2的（ ）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將Y1、Y2 輸入耦合方式開關(guān)置“AC”擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開關(guān)及 Y1、Y2

13、靈敏度開關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個(gè)相位不同的正弦波形ui及uR，如圖13所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X，及信號(hào)周期XT，則可求得兩波形相位差。圖13 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波 式中： XT 一周期所占格數(shù) X 兩波形在X軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表12。 表12一周期格數(shù)兩波形X軸差距格數(shù)相 位 差實(shí) 測(cè) 值計(jì) 算 值XTX為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。3. 用萬(wàn)用表判斷二極管的管腳、質(zhì)量4. 用萬(wàn)用表判斷三極管的管腳、管型。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。2、問(wèn)題討論1）如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2)用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時(shí)，為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)怎樣選擇下列開關(guān)的位置？a)顯示方式選擇（Y1；Y2；Y1Y2；交替；斷續(xù)）b)觸發(fā)方式（常態(tài)