模擬電路實(shí)驗(yàn)——常用電子儀器的使用

1、模擬電路實(shí)驗(yàn)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。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)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

2、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 1 1 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?，F(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(kāi)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。觸發(fā)方式開(kāi)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

3、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”、“Y1Y 2 ”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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)于 “常態(tài) ”，通過(guò)調(diào)節(jié) “觸發(fā)電平 ”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測(cè)試的

4、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(kāi)關(guān)及 “Y軸靈敏度 ”開(kāi)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(tīng)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(tīng)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(kāi)關(guān)指示值（ v/div ）的乘積

5、，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(kāi)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) 20VP P。通過(guò)輸出衰減開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)置于量程

6、較大位置上，然后在測(cè)量中逐檔減小量程。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、交流毫伏表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用機(jī)內(nèi)校正信號(hào)對(duì)示波器進(jìn)行自檢。1) 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開(kāi)關(guān)置于“單蹤 ”顯示（ Y 1或Y 2），輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置 “GND”，觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置于 “自動(dòng) ”。開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié) “輝度 ”、“聚焦 ”、“輔助聚焦 ”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié) “X軸位移 ”（ ）和 “Y軸位移 ”()旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動(dòng)自如。2）測(cè)試 “校正信號(hào) ”波形的幅度、頻率將示波器的 “校正信號(hào) ”通過(guò)專用電纜線引入選定的

7、Y 通道（ Y1 或Y 2），將Y 軸輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置于 “AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置 “內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置 “Y1”或“Y2”。調(diào)節(jié) X軸“掃描速率 ”開(kāi)關(guān)（ t/div ）和 Y軸 “輸入靈敏度 ”開(kāi)關(guān)（ V/div ），使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。a. 校準(zhǔn) “校正信號(hào) ”幅度將“y軸靈敏度微調(diào) ”旋鈕置 “校準(zhǔn) ”位置，“y軸靈敏度 ”開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置， 讀取校正信號(hào)幅度，記入表 11。表11標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值幅度 Up-p(V)頻率 f(KHz)上升沿時(shí)間S下降沿時(shí)間S注：不同型號(hào)示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請(qǐng)按所使用示波器將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。b. 校準(zhǔn) “

8、校正信號(hào) ”頻率將“掃速微調(diào) ”旋鈕置 “校準(zhǔn) ”位置， “掃速 ”開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置， 讀取校正信號(hào)周期， 記入表11。c 測(cè)量 “校正信號(hào) ”的上升時(shí)間和下降時(shí)間調(diào)節(jié) “y軸靈敏度 ”開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動(dòng)波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對(duì)稱，便于閱讀。通過(guò)掃速開(kāi)關(guān)逐級(jí)提高掃描速度，使波形在 X?軸方向擴(kuò)展（必要時(shí)可以利用 “掃速擴(kuò)展 ”開(kāi)關(guān)將波形再擴(kuò)展 10倍），并同時(shí)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚的讀出上升時(shí)間和下降時(shí)間，記入表 11。2、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)生器有關(guān)旋鈕， 使輸出頻率分別為 100Hz、1KHz 、10KHz 、100KH

9、z ，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(kāi)關(guān)及 “Y軸靈敏度 ”開(kāi)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 12。表12信號(hào)電示波器測(cè)量值信號(hào)電壓示波器測(cè)量值毫伏表讀數(shù)壓頻率周期（ ms） 頻率（ Hz）峰峰值（ V ）有效值（ V ）（ V ）100Hz1KHz10KHz100KHz3、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、Y 2均不加輸入信號(hào)， 輸入耦合方式置 “GND”，掃速開(kāi)關(guān)置掃速較低擋位 （如 0.5s div擋）和掃速較高擋位（如 5Sdiv擋），把顯示方式開(kāi)關(guān)分別置 “交替 ”和

10、 “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相位差值為2V按圖 1 2 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)ui1KHz ，幅和 uR ，分別加到雙蹤示波器的Y 1 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 1 2 兩波形間相位差測(cè)量電路把顯示方式開(kāi)關(guān)置 “交替 ”擋位，將Y 1 和 Y2 輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置 “”擋位，調(diào)節(jié)Y1 、Y 2 的（）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將 Y 1、Y 2 輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置 “”擋位

11、，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、 掃速開(kāi)關(guān)及Y1、Y2 靈AC敏度開(kāi)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 1 3 所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X ，及信號(hào)周期 X T，則可求得兩波形相位差。圖 1 3 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波 X(div) 3600XT(div)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13。表 13一周期格數(shù)兩波形相位差X 軸差距格數(shù)實(shí)測(cè)值計(jì)算值T X X為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。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(kāi)關(guān)的位置？a) 顯示方式選擇（ Y 1；Y 2；Y 1 Y 2；交替；斷續(xù)）b) 觸發(fā)方式（常態(tài)；自動(dòng)）c) 觸發(fā)源選擇（內(nèi)；外）d) 內(nèi)觸發(fā)源選擇（ Y 1、Y 2、交替）3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應(yīng)該接在哪個(gè)接線柱上?4、