實踐初步實驗報告

1、東南大學電工電子中心實驗報告課程名稱：電工電子實踐初步第12次實驗實驗名稱：常用電子儀器的使用院（系）：自動化學院專業(yè)：自動化姓名：XXX學號：0800XX實驗室：8室實驗組別:XX同組人員：實驗時間： 2010年8月219月9日評定成績：審閱教師:一、實驗目的1、掌握常用電子儀器的使用方法；2、掌握幾種典型信號的幅值、有效值和周期的測量；3、學會識別常用電子元器件；4、學會用萬用表測量電阻、電容的方法。二、實驗儀器設備1、TDS1001型數(shù)字示波器；2、F05A型數(shù)字合成函數(shù)/任意波信號發(fā)生器/計數(shù)器；3、UT803型數(shù)字萬用表4、YB2172型交流毫伏表三、實驗內(nèi)容1、示波器測量前的調(diào)節(jié)與

2、準備內(nèi)容：根據(jù)測量要求設置菜單變量。2、機內(nèi)標準信號測量a內(nèi)容：將機內(nèi)的標準方波信號輸入到 CH1通道，用示波器測量這個信號，將 波形畫在坐標紙上，測量數(shù)據(jù)記錄到表 3中并分析討論（峰峰值和周期要按 所列格式記錄）。用數(shù)字示波器測量電壓峰峰值、高電平、低電平、周期時 必須用三種方法：第一種方法是直接使用面板上的“ MEASURE ”按鈕，然 后在顯示屏上讀數(shù)；第二種方法是先讀出波形垂直所占格數(shù)或水平所占格數(shù)， 然后用“格數(shù)X倍率（V/DIV，S/DIV ）”方式計算相應電壓或時間；第三種 方法是用游標來測量。b、操作過程： 將機內(nèi)標準方波信號接入CH1通道； 設置合適的電壓靈敏度或掃描時基因數(shù)

3、或使用自動設置功能(AUTOSET以獲得穩(wěn)定、清晰、觀察效果好的波形； 分別使用數(shù)字示波器的三種測量方法測量電壓峰峰值、高電平、低電平、周 期，并記錄數(shù)據(jù)和波形。波形如下：圖1機內(nèi)標準方波信號c、實驗數(shù)據(jù):測量 方法示波器標注示波器實測峰峰 值(V)頻率(Hz)峰峰值(V)低電平 電壓(V)高電平 電壓(V)周期(s)頻率(Hz)-一一51K5.20-0.085.121.000m1.000K二二二51K5.000.005.001.000m1.000K-三51K5.040.005.041.000m1.000K注：三種測量方法的順序與實驗內(nèi)容 a中所述順序一致。d、數(shù)據(jù)分析：三種方法的測量值均與示

4、波器上的標注值吻合，因方法不同而略 有差異，但屬正常誤差范圍內(nèi)，說明實驗結(jié)果正確。e、實驗結(jié)果分析討論要點： 在這個實驗中我們顯然需要選擇 DC輸入耦合方式，那么為什么不能選擇 AC 輸入耦合方式呢，如果選擇了 AC輸入耦合方式，測得的波形、峰峰值、低電 平電壓、高電平電壓各會有什么變化呢？答：因為所觀測的機內(nèi)標準信號為方波，含有直流分量。若選擇AC輸入耦合方式，信號中的直流分量被隔開而只能觀測到交流成分，從而使測量值錯誤， 測得的波形下移(如圖2所示)、峰峰值不變、低電平電壓和高電平電壓均 為原值減去峰值。圖2AC耦合時的機內(nèi)標準方波信號 以YB4320示波器為例，該示波器提供的標準信號是f

5、 1kHz,Up p 0.5V的方波。假設示波器的讀數(shù)誤差為土 0.1格，試計算示波器靈敏度分別選擇 1V、 0.5V、0.2V、0.1V時的相對誤差分別為多少。并分析自己在上面的測試中選 擇的靈敏度是否合適。答：靈敏度為1V/DIV時相對誤差100%20% ；0.5 1靈敏度為0.5V/DIV時相對誤差=0.1100%10% ；0.5 0.5靈敏度為0.2V/DIV時相對誤差-0.1C L C C100%4% ；0.5 0.2靈敏度為0.1V/DIV時相對誤差=100%2%。0.50.1可見，測量峰峰值為0.5V的方波時，電壓靈敏度選擇0.1V/DIV最合適，測 量誤差最小。 同樣假設示波器

6、的讀數(shù)誤差為土 0.1格，試計算示波器掃描速率取 2ms 1ms 0.5ms、0.2ms和0.1ms時測量的相對誤差是多少，并分析自己在上面的測試 中選擇的掃描速率是否合適。答：掃描速率為2ms/DIV時相對誤差=01 100%20% ；1 20 1掃描速率為1ms/DIV時相對誤差=0 100%10% ；11掃描速率為0.5ms/DIV時相對誤差:=0.11 0.5100%5% ;掃描速率為0.2ms/DIV時相對誤差:=0.11 0.2100%2% ；掃描速率為0.1ms/DIV時相對誤差:=0.11 0.1100%1%。可見，測量頻率為1KHz周期為1ms的方波時，掃描速率選擇0.1ms

7、/DIV測量 誤差最小，但為了在示波器上看到 12個完整周期的波形應選擇0.2ms/DIV的 掃描速率。 請總結(jié)一下示波器測量標準信號的基本步驟和必須注意的要點。答：基本步驟：（以模擬示波器為例）假設示波器使用的是CH1通道1）示波器上，顯示方式選擇 CH1，輸入耦合方式選擇DC，掃描方式置于自動，調(diào)節(jié)電平旋鈕、位移旋鈕、垂直電壓靈敏度旋鈕和掃描時基因數(shù)旋鈕，同時將垂直電壓靈敏度微調(diào)旋鈕和掃描時基因數(shù)微調(diào)旋鈕置于校準位置，使信號波形以合適的大小穩(wěn)定地出現(xiàn)在屏幕中間，調(diào)節(jié)亮度、聚焦旋鈕，使信號波形的亮度適中， 線條清晰；2）讀出低電平線與高電平線之間垂直方向所占的格數(shù)，用格數(shù)與垂直電壓靈敏 度旋

8、鈕的指示值相乘即為該波形的峰峰值 UP-P;3）將輸入耦合方式選擇在GND，記下地線所在的位置，然后再將輸入耦合方式 轉(zhuǎn)到DC，讀出波形的高電平線到地線所占的格數(shù)，用格數(shù)與垂直電壓靈敏度旋 鈕的指示值相乘即為該波形的高電平值 UH ;4）將垂直電壓靈敏度調(diào)高，并使低電平線顯示在屏幕上，然后輸入耦合方式選 擇在GND，記下地線所在的位置，再將輸入耦合方式轉(zhuǎn)到DC,讀出波形的低電 平線到地線所占的格數(shù)，用格數(shù)與垂直電壓靈敏度旋鈕的指示值相乘即為該波形 的低電平值UL ;注意要點：TRIGMEN中“觸發(fā)方式”要選擇“自動”，根據(jù)測量信號由CH1還是CH2通道輸入選擇“信源”；CH1或CH2MENU的

9、“耦合方式”要選擇“直流”；探頭倍率要選擇X 1。3、TTL脈沖信號測量a、內(nèi)容： 從函數(shù)發(fā)生器的TTL輸出口接出一個TTL脈沖信號到示波器的輸入端，示波 器探頭的衰減為“X1”根據(jù)表4的要求完成實驗，并在坐標紙上記錄每個實驗的 波形，測量結(jié)果記錄在表4中； 將示波器的探頭的衰減變?yōu)?“X 10”重復1)的實驗。b、操作過程： 調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生所需信號，接入示波器； 先將示波器探頭的衰減置為“X” ，測量完各項值后再將示波器的探頭的衰減 變?yōu)椤癤 10”重復測量； 測量上升時間和下降時間時，將掃描速率調(diào)到最小，TRIGMEN中 “斜率”分別選擇“上升”和“下降”。c、實驗數(shù)據(jù)：信號源示波器

10、探頭示波器測量結(jié)果頻率(Hz)占空比(%)衰減峰峰值(V)高電平 電壓(V)低電平 電壓(V)周期(us)頻率(Hz)50“X 1”5.445.28-160m100.010.00K“X 105.765.44-320m100.010.00K50“X 1”5.525.20-320m1.0001.000M“X 105.685.36-320m1.0001.000M20“X 1”5.445.36-80.0m100.010.00K“X 105.685.36-320m100.010.00K頻率占空比衰減正脈寬(us)負脈寬(us)占空比(%)上升時 間(ns)下降時 間(ns)50“X 1”49.9250.

11、0950.0919.9219.74“X 1049.9050.1050.106.9806.38050“X 1”501.5 ns498.3ns49.8319.0020.17“X 10500.6ns499.2ns49.927.5836.73320“X 1”79.9020.1020.1020.4420.34“X 1079.9020.1020.107.0206.440d、 數(shù)據(jù)分析：對比示波器探頭衰減 “X和“X 1 的測量結(jié)果可知，衰減為“X 10” 時測得的上升時間和下降時間更為準確。e、實驗結(jié)果分析討論要點：查閱示波器的說明書，根據(jù)說明書上的示波器頻帶寬度，考慮示波器的頻帶寬 度是否對測量結(jié)果有影

12、響。答：本實驗室所用示波器為TDS1001型數(shù)字示波器，頻帶寬度為40MHz而本實 驗中所測信號的最高頻寬僅為1MHz示波器帶寬為被測信號頻率的23倍以上, 故沒有影響。 根據(jù)測量值和示波器說明書分析是否需要對測得的上升時間進行修正?？梢赃m當增加地線長度，觀察阻尼振蕩現(xiàn)象。答：因本實驗室所用示波器為數(shù)字示波器，故不需對測得的上升時間進行修正。4、正弦波的測試a、內(nèi)容：將函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生頻率為1KHz （由LED屏幕指示），有效值為2V （用交流毫伏表測量）的正弦波。再用示波器顯示該正弦交流電壓波形， 測出其周期、頻率、峰峰值和有效值。數(shù)據(jù)填入表 5中。b、操作過程： 將函數(shù)發(fā)生器、交流毫伏表與示

13、波器相連，并將函數(shù)發(fā)生器的波形輸出調(diào)為正 弦波，頻率設置為1KHz 調(diào)節(jié)示波器，顯示該正弦波 在波形正確情況下調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓，使交流毫伏表的讀數(shù)為2V; 在示波器上讀出正弦波的周期、峰峰值，填入表中。c、實驗數(shù)據(jù)：使用儀器正弦波周期頻率峰峰值有效值函數(shù)發(fā)生器1KHz交流毫伏表 12V示波器1.000ms1.000KHz5.72V2.03Vd、數(shù)據(jù)分析：示波器測量值與函數(shù)發(fā)生器和交流毫伏表的顯示值完全吻合，測 量結(jié)果十分準確。e、思考：用示波器觀測正弦波形時，已知示波器良好，測試電路正常，當熒光屏上出現(xiàn)如下圖所示波形時，試分析每種波形產(chǎn)生的原因，如何調(diào)整示波器的相 關(guān)旋鈕，才能正常測量

14、。答：圖1可能原因與排除方法：a可能原因：電源未開 排除方法：打開電源按鈕，電源指示燈亮b、可能原因：按下了觸發(fā)掃描按鈕 NORM排除方法：彈起觸發(fā)掃描按鈕 NORM，按下自動掃描按鈕AUTOc、可能原因：垂直位移旋鈕不在適當?shù)奈恢门懦椒ǎ赫{(diào)節(jié)垂直位移旋鈕，使得波形顯示在熒光屏上合適的 位置d、可能原因：水平位移旋鈕不在適當?shù)奈恢门懦椒ǎ赫{(diào)節(jié)水平位移旋鈕，使得波形顯示在熒光屏上合適的位置 e可能原因：灰度旋鈕不在適當?shù)奈恢门懦椒ǎ赫{(diào)節(jié)灰度旋鈕，使得波形亮度適中f、可能原因：未選擇觸發(fā)方式，即 AUTO和NORM均未按下排除方法：根據(jù)被測信號的頻率選擇 AUTO或NORM圖2可能原因與排除

15、方法：可能原因：選擇了 x-y顯示方式，且CH1通道和CH2通道均沒有信號輸入 排除方法：取消x-y顯示方式，接入信號 圖 3 可能原因與排除方法：a可能原因：未接信號排除方法：接入信號b、可能原因：探頭線或開路線壞排除方法：將輸入耦合方式調(diào)致 AC或DC,用手去碰探頭線接信號的一端或開路線的紅夾子，若波形有反應，則探頭線或 開路線是好的；若沒有反應,則說明探頭線或開路線是壞的,更換即可c、可能原因：輸入耦合方式選擇了 GND 排除方法：輸入耦合方式選擇 AC 或 DCd、可能原因：顯示方式錯，如波形接的是 CH1通道，而顯示方式選擇的是 CH2 通道排除方法：顯示方式選擇 CH1e可能原因：

16、選擇了 x-y顯示方式，且只有CH1通道有輸入信號排除方法：取消 x-y 顯示方式，且調(diào)節(jié)掃描時基因數(shù)旋鈕于合適的位f、可能原因：電壓靈敏度旋鈕調(diào)得太大 排除方法：將電壓靈敏度旋鈕調(diào)小至合適的位置 圖 4 可能原因與排除方法：a可能原因：選擇了 x-y顯示方式，且只有CH2通道有輸入信號 排除方法：取消 x-y 顯示方式，且調(diào)節(jié)掃描時基因數(shù)旋鈕于合適的位b、可能原因：掃描時基因數(shù)旋鈕調(diào)得太大排除方法：調(diào)節(jié)掃描時基因數(shù)旋鈕于合適的位置 圖 5 可能原因與排除方法：可能原因：探頭線或開路線上的地線壞 排除方法：更換探頭線或開路線 圖 6 可能原因與排除方法：可能原因：電壓靈敏度旋鈕調(diào)得太小 排除方

17、法：將電壓靈敏度旋鈕調(diào)大至合適的位置 圖 7 可能原因與排除方法：可能原因：電壓靈敏度旋鈕調(diào)得太大 排除方法：將電壓靈敏度旋鈕調(diào)小至合適的位置 圖 8 可能原因與排除方法：a、可能原因：不同步排除方法：調(diào)節(jié) LEVEL 旋鈕使得波形穩(wěn)定b、 可能原因：觸發(fā)源選擇錯誤，如單蹤顯示時，CH1通道的波形用CH2 信號觸發(fā)排除方法：CH1通道的波形用CH1信號觸發(fā)；CH2通道的波形用 CH2 信號觸發(fā)5、疊加在直流上的正弦波的測試a、內(nèi)容：調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生一疊加在直流電壓上的正弦波。由示波器顯示 該信號波形，并測出其直流分量為1V,交流分量峰峰值為5V,周期為1ms如 圖2所示。再用萬用表（直流電

18、壓檔）交流毫伏表分別測出該信號的直流分量電 壓值和交流電壓有效值，用函數(shù)發(fā)生器測出（顯示）該信號的頻率。數(shù)據(jù)填入表6中。b、操作過程： 將函數(shù)發(fā)生器的函數(shù)輸出口與示波器的某通道相接，調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，在示波器上顯示出一峰峰值為5V，周期為1ms的正弦波； 在正弦波已經(jīng)調(diào)好的基礎上，調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器給正弦波疊加1V的直流分量，按【shift】-【偏移】，調(diào)節(jié)直流分量值，使示波器上顯示的信號平均值為1V; 將將函數(shù)發(fā)生器的函數(shù)輸出口與交流毫伏表相接，測量信號中交流分量的有效值； 用函數(shù)發(fā)生器測出（顯示）該信號的頻率。c、實驗數(shù)據(jù)：使用儀器直流分量交流分量峰峰值有效值周期頻率示波器1V5V1.768V1

19、ms1.000KHz交流毫伏表1.73V函數(shù)發(fā)生 器1.050V4.926V1.742V1.000ms1.000KHz注意：用數(shù)字示波器測量有效值（均方根值）時耦合方式應選擇 AC耦合。 c、數(shù)據(jù)分析：示波器顯示值與函數(shù)發(fā)生器和交流毫伏表的測量值完全吻合，測 量結(jié)果十分準確。&幾種周期性信號的幅值、有效值及頻率的測量a內(nèi)容：調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，使它的輸出信號波形分別為正弦波、方波和三角波， 信號的頻率為2KHz（由函數(shù)發(fā)生器頻率指示），信號的大小由交流毫伏表測量 為IV。用示波器顯示波形，且測量其周期和峰值，計算出頻率和有效值，數(shù)據(jù) 填入表7中。b、操作過程：正弦波測量時（方波、三角波同理） 使用

20、函數(shù)發(fā)生器上的函數(shù)輸出口輸出信號； 在函數(shù)發(fā)生器中選擇輸出信號波形形狀為正弦波，頻率設為2KHz 將函數(shù)發(fā)生器與交流毫伏表相接，調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓使交流毫伏表測 得的信號有效值為1V; 將函數(shù)發(fā)生器與示波器相接，由示波器顯示波形，用“ MEASURE功能測出信 號的周期和峰峰值，峰峰值除以2得到信號的峰值； 由測量所得的周期和峰值計算出信號的頻率和有效值； 更換波形時，需重新調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓，保證交流毫伏表的讀數(shù)為1V。c、實驗數(shù)據(jù)：信號波形函數(shù)發(fā)生 器頻率指 示（KHz）交流毫伏 表指示（V）示波器【則量值計算值周期峰值頻率有效值正弦波21500.0us1.44V2.000KH

21、z1.018V方波21500.0us0.93V2.000KHZ0.93V三角波21500.0us1.80V:2.000KHZ1.0026Vd、數(shù)據(jù)分析：示波器測量所得的頻率完全正確，由峰值計算所得的有效值基本 正確。7、電阻的測量a、實驗數(shù)據(jù)：標稱阻值10Q120Q1K10K1M Q色環(huán)棕黑黑金棕棕紅黑黑棕棕黑黑棕棕棕黑黑紅棕棕黑黑黃棕測量值10.1Q119.3Q0.998K9.99K1.001M Q誤差（）10.580.20.10.1b、操作過程： 找到對應電阻，讀出色環(huán)標稱阻值； 將紅表筆插入“ ”插孔，黑表筆插入“ COM ”插孔； 將功能旋鈕開關(guān)置于“ ”測量檔，按SELECT鍵選擇電

22、阻測量，并將表筆 并聯(lián)到待測電阻兩端上。測量電阻元器件時也可通過轉(zhuǎn)接插座再插入萬用表； 讀出測量電阻值。c、數(shù)據(jù)分析：測量值與標稱值十分接近，測量誤差均在允許偏差范圍內(nèi)，且阻 值越大，測量誤差越小。d、 思考：對于模擬萬用表，如果紅黑表筆短接時，不能調(diào)至0,為何原因？如 何解決？答：如“調(diào)零”電位器不能將表針調(diào)到零位，說明電池電壓不足，需更換新電池， 或者內(nèi)部接觸不良需修理。四、思考題1、如何用萬用表大致判斷電容的大小與好壞？答：判斷電容大小可與已知電容量的電容器作測量比較，指針開始偏轉(zhuǎn)角越大， 回的速度越慢，表明電容量越大。用萬用表的歐姆擋根據(jù)被測電容器的容量選擇適當量程來測量電容的好壞。

23、在兩次測量（調(diào)換表筆前后）中，若指針一點都不偏轉(zhuǎn)，表明電容器已經(jīng)斷路； 如果指針偏轉(zhuǎn)到零歐姆處不再返回，表明電容器已擊穿短路；指針距離零歐姆近， 或漏電阻到達位置后，又向零歐姆方向擺動，表明漏電嚴重，電容器也不能使 用；如果開始指針快速正偏一個角度，然后逐漸向方向退回，再互換表筆測量， 指針偏轉(zhuǎn)角度比上次更大，這表明電容器的充放電正常，電容器完好。2、 如何用萬用表識別二極管正極和負極，如何用萬用表識別三極管的e、b、c? 答：二極管極性判別：將萬用表撥到RX 100或RX 1K的電阻擋上，兩支表筆分 別接觸二極管的兩個電極測其阻值。兩支表筆調(diào)換，再測一次電阻，兩次測量中， 阻值小的那一次，測

24、出的是二極管的正向電阻，黑表筆接觸的電極是二極管的正 極，紅表筆接觸的是二極管的負極。三極管的e、b、c判別：首先判斷b極，即：將萬用表撥到RX100或RX 1K的電阻擋上，如果是PNP型三極管，用紅表筆任意接觸三極管的一個電極， 黑表筆依次接觸另外兩個電極，分別測量它們之間的電阻值，若均為幾百歐姆的 低電阻，則紅表筆所接觸的是b極；如果是NPN型三極管，用黑表筆任意接觸 三極管的一個電極，紅表筆依次接觸另外兩個電極，分別測量它們之間的電阻值， 若均為幾百歐姆的低電阻，則黑表筆所接觸的是 b極。然后判斷e、c極，其操 作方法是：任意假定一個電極為e極，另一個電極為c極，將萬用表撥在RX 1K擋

25、上，對于PNP型管，令紅表筆接其c極，黑表筆接e極，再用手同時捏一下 管子的b、c極，注意觀察此時萬用表向右擺動的幅度，然后使假設的e、c極對調(diào)，重復上述的測試步驟， 比較兩次測量中表針向右擺動的幅度， 擺幅大的一次 測量中，對e、c極的假定是正確的；對NPN型管e、c極的判斷法與上述類似， 只是以黑表筆接其c極，紅表筆接e極，擺幅大的一次測量中，黑表筆所接的為 c極，紅表筆所接的為e極。3、用萬用表RX 100檔和RX1K檔分別測量二極管的正向電阻，結(jié)果數(shù)值不同， 用RX 100檔測得結(jié)果小，用RX 1K檔測得的結(jié)果大，這是為什么？ 答：因為二極管是非線性器件， 當用萬用表不同的歐姆擋測二極管的正向電阻時， 由于各歐姆擋的中心電阻值不同，通過二極管的電流是不一樣的，用RX 100檔時通過的電流大，貝U測出來正向電阻小，用RX 1K檔時通過的電流小，則測出來正向電阻大。3、一只磁電式電流表，量程原為 5A，內(nèi)阻為0.228Q,將它與一只0.012Q的分 流電阻并聯(lián)后量