實(shí)驗(yàn)四常用電子儀器的使用練習(xí).doc

實(shí)驗(yàn)三 常用電子儀器的使用練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解Multisim中虛擬示波器、虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器與虛擬交流毫伏表的主要性能和使用方法。2初步掌握用雙通道虛擬示波器觀察信號(hào)波形及測(cè)量信號(hào)參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理Multisim虛擬實(shí)驗(yàn)提供了很多儀器儀表，如萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、功率表、示波器、波特圖儀、頻率計(jì)等。在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中大都使用雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、萬(wàn)用表來(lái)完成電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)量。根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不同：如直流、交流電壓、電流、頻率、相位等等，實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器儀表進(jìn)行綜合使用。首先要搞清楚各種電子儀器儀表的主要性能、基本技術(shù)指標(biāo)、正確使用方法。在使用過(guò)程中，要以連線簡(jiǎn)潔、調(diào)節(jié)順手、觀察讀數(shù)方便等為原則，進(jìn)行合理布局。圖1是各儀器與被測(cè)對(duì)象之間的連接圖，為防止外界電磁場(chǎng)和工頻干擾，示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表的引線通常使用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，這種線的外層金屬編織線為屏蔽層，與儀器的公共接地端連接在一起。測(cè)量時(shí)，各儀器的公共接地端（黑夾子）應(yīng)連在一起，如圖1中所示，此種連接方法稱共地連接。直流電源的接線用普通導(dǎo)線。雙通道交流毫伏表 函數(shù)發(fā)生器直流穩(wěn)壓源被測(cè)實(shí)驗(yàn)電路示波器紅黑紅黑UCC 圖1實(shí)驗(yàn)儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)電路的連接圖1、示波器的使用（1）用虛擬雙通道示波器測(cè)量信號(hào)電壓、周期和頻率如圖2所示，交流電源參數(shù)為有效值：15V，頻率：50Hz，采用雙通道示波器的A通道測(cè)量交流電源參數(shù)。圖2 包含直流分量的電路測(cè)量仿真開始后，雙擊示波器圖標(biāo)，可以看到如圖3所示的示波器測(cè)試結(jié)果。調(diào)整Timebase，可以調(diào)整每一個(gè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可以將波形拉長(zhǎng)或縮短，此處我們顯示兩個(gè)波形，時(shí)間軸的Scale設(shè)為5ms/Div；調(diào)整ChanelA下方的Scale可以調(diào)整波形的橫向標(biāo)尺，拉長(zhǎng)或縮短波形，一般情況下，調(diào)整標(biāo)尺，使示波區(qū)域能夠現(xiàn)實(shí)兩個(gè)周期的波形。圖3 包含直流分量的信號(hào)波形測(cè)量將紅色和藍(lán)色的標(biāo)線在圖中移動(dòng)，盡量使其處于信號(hào)的峰值和谷值處，即半個(gè)周期處，則可以直接顯示出電壓的峰值約為21.212V，半個(gè)周期的時(shí)間為9.949ms。所以，可以計(jì)算輸入信號(hào)電壓的周期與頻率為：周期：頻率：可見，峰值電壓為；谷值電壓為；峰谷值之差為。所以可以計(jì)算其中的直流分量為： 交流分量的峰、谷值電壓分別為；。（2）相位的測(cè)量?jī)赏l率的被測(cè)信號(hào)分別送入通道A和B，電路圖如圖4所示。圖4 測(cè)量相位差的電路圖仿真結(jié)果見圖5、圖6。由圖5可以周期T為20.026ms；由圖6可知曲線B落后曲線A。則二波形的相位差為： 圖5 示波器測(cè)量周期圖6：示波器測(cè)量相位差除基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器之外，Multisim8 還提供了安捷倫（Agilent）函數(shù)發(fā)生器和泰克（Tektronix）函數(shù)發(fā)生器，同學(xué)們可以自行學(xué)習(xí)。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是用來(lái)產(chǎn)生正弦波、方波和三角波信號(hào)的儀器，對(duì)于三角波和方波可以設(shè)置其占空比（Duty cycle）大小，對(duì)偏置電壓的設(shè)置（Offset）可將正弦波、方波和三角波疊加到設(shè)置的偏置電壓上輸出。其圖標(biāo)和面板如圖7所示。 圖7 基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器圖標(biāo)和面板除基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器之外，Multisim8 還提供了安捷倫（Agilent）函數(shù)發(fā)生器和泰克（Tektronix）函數(shù)發(fā)生器，同學(xué)們可以自行學(xué)習(xí)。3、交流毫伏表交流毫伏表主要用于測(cè)量正弦交流電壓的有效值，在Multisim中沒有單獨(dú)的交流毫伏表，通過(guò)雙擊電壓表圖標(biāo)，更改其中的參數(shù)，則可以將電壓表設(shè)為交流表或者直流表，如圖7所示。且電壓表不在儀器儀表列表中，在“指示”模塊中。 圖7 虛擬毫伏表使用時(shí)需要注意電壓表內(nèi)阻值的設(shè)置，當(dāng)需要測(cè)量的電路電阻值很大時(shí)，可以通過(guò)調(diào)高電壓表內(nèi)阻值來(lái)提高測(cè)量精度；但是當(dāng)被測(cè)量電路的電阻值不是很大時(shí)，調(diào)高電壓表內(nèi)阻值可能會(huì)帶來(lái)軟件運(yùn)行的錯(cuò)誤。三、預(yù)習(xí)要求1. 閱讀“Multisim 使用指南”中的“示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”及“電壓表”的使用說(shuō)明，熟悉儀器面板各調(diào)節(jié)鈕的作用。2. 正弦波信號(hào)的有效值與峰峰值的關(guān)系為： 。正弦波信號(hào)電壓的有效值U=1V，則峰值UP-P= V。3. 正弦波信號(hào)的有效值用 表測(cè)量，峰峰值用 測(cè)量。4. 改變波形在屛幕上顯示的幅度，要調(diào)節(jié) ；改變波形在屛幕上顯示的周期個(gè)數(shù)，要調(diào)節(jié) 。5. Multisim基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有哪幾種基本輸出波形？頻率在多少范圍內(nèi)可調(diào)？信號(hào)峰峰值最大是多少？折合多大的有效值？ 6. 交流毫伏表是用來(lái)測(cè)正弦波電壓還是非正弦電壓？工作頻率范圍是多少？可否測(cè)直流電壓？四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量正弦波的幅值和頻率（1）測(cè)頻率（周期）調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，輸出頻率分別為200Hz、5kHz、10kHz、100kHz，用交流毫伏表測(cè)得有效值均為1.414V的正弦波，用示波器測(cè)量上述信號(hào)并記入表1，并給出5KHz信號(hào)的周期、頻率測(cè)量過(guò)程圖片以及必要的計(jì)算過(guò)程：表1 頻率測(cè)量正弦波信號(hào)頻率光標(biāo)測(cè)量值周期頻率200 Hz5kHz100kHz（2）測(cè)峰峰值調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，輸出頻率為1kHz，輸出幅值分別為5mV、200mV、2V的正弦波，用示波器測(cè)量上述信號(hào)并記入表2。表2 峰峰值測(cè)量正弦波信號(hào)有效值峰峰值格數(shù)（div）垂直靈敏度(V/div) 光標(biāo)測(cè)量峰峰值(mv)或(v)計(jì)算有效值(v)5mV200mV2V2、測(cè)量同頻率信號(hào)的相位差被測(cè)電路為RC移相電路，實(shí)驗(yàn)電路如圖8所示。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為100Hz、幅值為10V，偏置電壓為0的正弦波，經(jīng)RC移相電路可獲得頻率相同而相位不同的正弦信號(hào)，用示波器測(cè)出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，并記入表3。圖8