實驗：常用電子儀器的使用

1、實驗：常用電子儀器的使用和常用元器件的測試1、示波器測量前的調(diào)節(jié)與準(zhǔn)備。模擬示波器在測量之前首先打開電源開關(guān)， 按照表1所示正確調(diào)節(jié)和設(shè)置各 旋鈕，使得屏幕上能看到兩條亮度適中、清晰的掃描線，然后再將探頭接入測試 點。表1測量前示波器各旋鈕調(diào)節(jié)和設(shè)置列表旋鈕設(shè)置情 況對測量的主要影響輝度居中輝度太低，顯示波形太暗，太咼，影響顯示管壽命聚焦合適聚焦不好，波形模糊,無法精確觀察和讀數(shù)觸發(fā)源CH 1根據(jù)測量信號處于C H1還是CH 2通道來選擇觸 發(fā)源,觸發(fā)源必須和待測通道相同才能有助于波 形穩(wěn)定，如果是雙蹤顯示，選擇頻率較低的那個通 道做觸發(fā)源。如果選擇交替，則無法觀察兩個通 道之間的相位關(guān)系觸發(fā)

2、極性+選擇上/下升沿觸發(fā)是控制示波器在檢測到觸發(fā) 源的第一個上/下升延時開始觸發(fā)觸發(fā)耦合DC觸發(fā)信號的耦合方式，選擇 DC是要考慮觸發(fā)信 號的直流電平,AC則不考慮通道選擇雙蹤選擇屏幕上顯示哪個通道的信號，選擇雙蹤顯示， 則能在屏幕上同時顯示兩個信號掃描方式自動如果沒選擇自動，在沒信號輸入的時候無法看到 掃描線CH1、CH2 垂直位移居中上下調(diào)節(jié)波形到一個合適的位置CH1、C H2輸入耦合接地在測量需要考慮直流分量的信號時必須選擇DC耦合，如方波、階梯波等。反之如果只是測量輸 入信號的交流值，則可選擇A C耦合，如純正弦波。 調(diào)整基準(zhǔn)線的時候選擇接地.CH 1、CH 2電壓靈敏度0。1V/ d

3、 iv用于調(diào)節(jié)信號屏幕丫軸方向的顯示大小。X位移居中用于調(diào)節(jié)信號在屏幕上左右位置掃描速率用于調(diào)節(jié)信號屏幕X軸方向的顯示大小。觸發(fā)電平LEV ER合適探頭倍率X 1測量的信號頻率不太咼時，多置于X1 .數(shù)字示波器在測量之前要調(diào)出兩條掃描線還是比較簡單的，只要按一下“ AUTO SE T”按鍵即可，關(guān)鍵是如何根據(jù)測量要求設(shè)置菜單變量，表2是示波器面板上各個菜單設(shè)置情況。表2 Tek tr o ni x數(shù)字示波器面板各按鈕、菜單設(shè)置按鍵菜單可選項備注AU TOS ET（自動設(shè)置）使用“自動設(shè)置”功能可獲得穩(wěn)定的波形顯 示效果?？梢栽O(shè)置示波器的靈敏度、時基及 觸發(fā)條件以便獲得最佳的信號觀察效果類型邊沿

4、、視頻、 脈沖通常選擇“邊沿”信源CH1、CH2、E X T、EX T/5、市電根據(jù)測量信號處于CH1還是CH2通道來選 擇觸發(fā)源，觸發(fā)源必須和待測通道相同才能 有助于波形穩(wěn)定。丄 K I G IVIE N U（觸發(fā)采單）斜率上升、下降選擇上/下升沿觸發(fā)是控制示波器在檢測到 觸發(fā)源的第一個上/下升延時開始觸發(fā)觸發(fā)方式自動、正常通常選擇“自動”耦合交流、直流、 噪音抑制、高 頻抑制、低頻 抑制觸發(fā)耦合僅影響通過觸發(fā)系統(tǒng)的信號，它不 影響顯示屏上所顯示信號的帶寬或耦合 觸發(fā)信號的耦合方式，選擇DC是要考慮觸 發(fā)信號的直流電平，AC則不考慮C H 1 ME NU耦合直流、交流、 接地在測量需要考慮直

5、流分量的信號時必須選 擇DC耦合，如方波、階梯波等。反之如果 只是測量輸入信號的交流值，則可選擇AC耦合,如純正弦波。調(diào)整基準(zhǔn)線的時候選 擇接地。帶寬限制關(guān)4 OMH z、開 20M Hz可以選用帶寬4 0 M Hz或2 0MH z伏/格粗調(diào)、細調(diào)設(shè)置電壓靈敏度旋鈕調(diào)節(jié)時是粗調(diào)還是細 調(diào)探頭1 x、10x、100x、1 0 0 0x實際測量值是讀數(shù)除以該探頭倍率反相開啟、關(guān)閉開啟時，示波器上顯示的波形與實際波形反 相D I SPLAY（顯示）類型矢量、點“矢量”設(shè)置將填充顯示中相鄰取樣點間的 空白，“點”設(shè)置只顯示取樣點。 通常，視頻信號設(shè)置為“點”，F(xiàn)FT譜設(shè)置為“矢量。持續(xù)關(guān)閉、1秒、2秒

6、、5秒、無限設(shè)疋保持每個顯示的取樣點顯示的時間長 度格式Y(jié)T、X Y丫T格式顯示相對于時間（水平刻度）的垂直 電壓;X丫格式顯示每次在通道1和通道2 米樣的點，通道1的電壓確定點的X坐標(biāo)（水 平）,而通道2的電壓確定Y坐標(biāo)（垂直）。對比度增 加使顯示變暗，能夠更容易地從余輝中辨別通 道波形對比度減 小使顯示變亮CURSOR（光標(biāo)）類型電壓、時間、 關(guān)閉按下此按鈕可使用光標(biāo).當(dāng)類型選擇“電壓” 時，電壓光標(biāo)在顯示屏上以水平線出現(xiàn)，可信源CH 1、關(guān)閉測量“信源所設(shè)置的通道波形的垂直參 數(shù)；當(dāng)類型選擇 時間 時，電壓光標(biāo)在顯 示屏上以垂直線出現(xiàn)，可測量“信源”所設(shè) 置的通道波形的水平參數(shù).ME A

7、SUR E（測量）平均值2 7。9m v計算整個記錄內(nèi)的算術(shù)平均電壓峰峰值5。12 v計算整個波形最大和最小峰值間的絕對差 值均方根值計算波形第一個完整周期的實際均方根值 測定最大值檢查全部2500個點波形記錄并顯示最大值最小值 2.5 6v檢查全部2500個點波形記錄并顯示最小值上升時間測定波形第一個上升邊沿的 10%和9 0% 間的時間下降時間1。771測定波形第一個下降邊沿的 90%和10 % 電平之間的時間.正脈沖寬測定波形第一個上升邊沿和鄰近的下降邊 沿50%電平之間的時間負脈沖寬測定波形第一個下降邊沿和鄰近的上升邊 沿5 0%電平之間的時間ACQU I RE（采集）采樣用于采集和精

8、確顯示多數(shù)波形；這是默認模 式峰值檢測用于檢測毛刺并減少假波現(xiàn)象的可能性平均值用于減少信號顯示中的隨機或不相關(guān)的噪 聲.平均值的數(shù)目是可選的.平均值次 數(shù)4、16、64、128選擇平均值的數(shù)目。DE FAULTSETUP可以取消上述的預(yù)設(shè)設(shè)置2、機內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)信號測量將機內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸入到 CH1通道，用示波器測量這個信號，在坐標(biāo) 紙上記錄波形，并標(biāo)注好參數(shù).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“MEASUR E”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

9、數(shù)或水平所占格數(shù)，然后用“格數(shù)X倍率（V/DI V，S/D I V）”方式計算相應(yīng)電壓或時間；第三種方法 是用游標(biāo)來測量。如果是模擬示波器，只用第二種方法即可.表3視內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)信號的測量測量 方法示波器標(biāo)注示波器實測峰峰 值頻率峰峰值低電平 電壓高電平 電 壓周期頻率15v1 0 00 hz5。04 v5. 04v1. 000 ms1。00 Okhz25 v1 0 00hz5。00v1000ms1。000knz35 v100 0hz1. 00 0ms實驗技巧：1）用“格數(shù)x倍率（V /D I V ,S/DI V）方式測量信號高、低電平時的步驟輸入信號從某個通道輸入后，首先將該通道的耦合方式撥到 G

10、ND位置，在屏幕上 會顯示一條掃描基線，該掃描基線代表0V電壓的位置，調(diào)節(jié)上下位移旋鈕使基線 固定于某個標(biāo)尺上，記住該位置然后將耦合方式調(diào)節(jié)到 DC耦合,屏幕上顯示脈 沖信號，參考標(biāo)尺讀出高、低電平等電壓值注意耦合方式由GN D調(diào)至D C后， 上下位移旋鈕不可再調(diào)。2）用數(shù)字示波器測量電壓時，注意面板上探頭設(shè)置的倍率，實際測量值是讀數(shù) 除以探頭倍率。3）探頭檢測示波器的探頭線接入波形以后，一般要將示波器面板上的部分旋鈕作相應(yīng)調(diào) 整，比如根據(jù)被測信號電壓大小調(diào)節(jié) CHI、C H2電壓靈敏度旋鈕，根據(jù)被測信 號頻率大小調(diào)節(jié)掃描速率等等但如果出現(xiàn)的仍然是掃描線，最常見的是示波器 的探頭和連接電纜損壞

11、，此時應(yīng)首先檢查探頭。探頭故障絕大部分出現(xiàn)在學(xué)生使 用中操作不當(dāng)造成地線接觸不良或斷開。測量一根探頭是否已經(jīng)損壞可按以下 步驟進行： 示波器按上述方法做好測試前準(zhǔn)備，其中輸入耦合選擇 AC或DC,靈敏 度旋鈕設(shè)置到最小檔； 用手指接觸探頭的尖端，如果有雜波出現(xiàn)則探頭的信號線連接正常，如果 顯示的仍然是一條直線的話，則說明信號線可能開路了 ； 如果2正常，再將探頭的信號線和地線短接，再用手指接觸探頭的尖端，如 果示波器上顯示的是一條水平線，說明探頭的地線正常，反之如果有很多 雜波出現(xiàn)，說明探頭的地線可能開路了 有時探頭和電纜本身是好的，但是電纜和示波器的連接處接觸不良，可以試著用手扶著連接處，重

12、復(fù)上述測試。實驗結(jié)果分析討論要點：1、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？2、以丫 B 4320示波器為例，該示波器提供的標(biāo)準(zhǔn)信號是f 1kHz ,Up p 0.5V的方波。假設(shè)示波器的讀數(shù)誤差為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。3、同樣假設(shè)示波器的讀數(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時測量的相

13、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.4、請總結(jié)一下示波器測量標(biāo)準(zhǔn)信號的基本步驟和必須注意的要點。3、T TL脈沖信號測量1) 從函數(shù)發(fā)生器的TT L輸出口接出一個T TL脈沖信號到示波器的輸入端，示 波器探頭的衰減為“X”根據(jù)表4的要求完成實驗，并在坐標(biāo)紙上記錄每個實驗 的波形，測量結(jié)果記錄在表4中；2) 將示波器的探頭的衰減變?yōu)?“X 1,重復(fù)1)的實驗表4TTL脈沖信號測量信號源示波器 探頭示波器測量結(jié)果頻率(Hz)占空 比(%)衰減峰峰 值高電平 電壓低電 平電 壓周期頻率10 10350“X 1”5。36v528v80。0 mv10khz“X 10,5。52

14、v5. 36v-2 40m v100。01 0 khz1 10650“X 1”5。28v5。20v-80mv1 000999。9 k h z“XI0H640mv9 9 9。7k h z頻率占空比衰減正脈 寬負脈寬占空比(%)上升時間下降時間310 1050“X ”4 7。93“XQ ”5 2。004 & 005 290.3 2n s8& 8 9n s1 10650“X 152 0。0482。45 269. 20ns“X 104 7 7。451。9820. 80ns 對于無法直接顯示占空比值的信號源，可以對照示波器顯示的波形來調(diào)整輸出占空比。 在這個實驗里所用的示波器探頭一定是廠家推薦的配套探頭

15、。 如果發(fā)現(xiàn)比較明顯的阻尼振蕩現(xiàn)象 ，一般是由于電纜總長太長造成的，可 以不用信號源輸出電纜，而將示波器的探頭尖端直接接入信號的輸出端口進行測量來減少阻尼振蕩。實驗技巧：脈沖上升時間測量也是一個常用的測量，因此很多示波器除了在屏幕的內(nèi)表 面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線標(biāo)尺外，還有標(biāo)明0%和100%的特別線，如圖1(a)所示.這些特別的線和標(biāo)明10%和9 0%的標(biāo)尺配合使 用可以很方便的進行上升時間的測量。具體方法，使用上下位移旋鈕和垂直微 調(diào)旋鈕將被測信號的頂部和底部分別調(diào)至和標(biāo)有0%和1 0 0%的線對齊。然后找出信號和標(biāo)尺上標(biāo)有10%和90%的兩條線的交點。這樣，上升時間就可

16、以從這兩個交點沿X軸方向的時間間隔讀出來。此時我們還可以利用中間一條水 平標(biāo)尺和信號上升沿和下降沿的兩個交點來測量正脈寬和負脈寬，如圖1 (b )所注意:對于模擬示波器，這里可以調(diào)節(jié)垂直微調(diào)旋鈕，主要是由于我們測的是時間 參數(shù)，如果測的是幅度參數(shù)的話，垂直微調(diào)旋鈕必須打在 校準(zhǔn)”的位置；對于數(shù) 字示波器，垂直微調(diào)旋扭不存在“未校準(zhǔn)”位置。由于大部分脈沖信號的上升時間都很小， 在實際測量中往往把掃描速率調(diào)到 最小，整個上升沿在水平方向仍然只占據(jù)很少的格數(shù)。但為了提高測量精度，我 們又希望待測的上升沿占據(jù)盡量多的格數(shù)。此時就可以用到水平擴展X5按鈕。將此按鈕按下后，時基放大功能將X軸偏轉(zhuǎn)掃描放大5

17、倍這樣在屏幕上看到的 等效時基掃描速率也變快5倍。一臺未經(jīng)時基放大的掃描速度為 20ns/格的示 波器經(jīng)時基放大后可以以4ns/格的速度掃描。和簡單的直接選擇更快的時基速度思考：測量1M HZ TTL信號的上升時間需要選擇“水平擴展5嗎?為什 么？通過實驗比較分析。相比，這種方法的好處是能夠在保持原信號不變的情況下更加詳細的觀察信號的 細節(jié).但要注意使用擴展功能測的數(shù)值要除以 5才是真正的結(jié)果。4、正弦波的測試將函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生頻率為1KHz，有效值為2V的正弦波。用示波器觀察該正 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：表5使用儀器正弦波周期頻率峰峰值有效值函數(shù)發(fā)生器1

18、KH z交流毫伏表n-2V示波器實驗技巧:先將函數(shù)發(fā)生器、交流毫伏表與示波器相連，并將函數(shù)發(fā)生器的波形輸出調(diào) 為正弦波，頻率設(shè)置為lKHz ;然后調(diào)節(jié)示波器，顯示該正弦波；在波形正確的情 況下調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓，使得交流毫伏表的讀數(shù)為2V;最后再在示波 器上讀出正弦波的周期、峰峰值，填入表中。5、疊加在直流上的正弦波的測試調(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IV,交流分量峰峰值為 5V,周期為1ms，如圖2所 示。再用萬用表、交流毫伏表分別測出該信號的各參數(shù)，數(shù)據(jù)填入表 6中.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

19、常 ，當(dāng)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，才能正常測量圖2 疊加在直流上的正弦波 表6實驗內(nèi)容5數(shù)據(jù)表格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1V5V1m s萬用表交流毫伏 表-函數(shù)發(fā)生 器&幾種周期性信號的幅值、有效值及頻率的測量調(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1 V。用示波器觀察波形，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。表7典型信號的測量信號波形函數(shù)發(fā)生 器頻率指示(KHz)交流毫伏 表指示(V)示波器

20、測量值計算值周期峰值頻率有效值正弦波21方波21三角波21注意：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。7、正負電源的接法將穩(wěn)壓電源輸出接為如圖 3所示的正負電源形式，輸出直流電壓土 12V，用 示波器、萬用表測量正負電源。圖3正負電源接線圖8、電阻的測量用萬用表的歐姆檔來直接測量電阻阻值并和色標(biāo)電阻標(biāo)稱值相比較，結(jié)果填入表8中。表8 電阻的測量標(biāo)稱阻值色環(huán)標(biāo)注誤差測量值實測誤差實驗技巧：測量時被測電阻不能帶電；使用模擬萬用表時，倍率的選擇要使指針偏 轉(zhuǎn)到容易讀數(shù)的中段，每次測量時都要先調(diào)零；與模擬萬用表不同，數(shù)字萬用表的 電阻檔，其面板上標(biāo)注的是量程(即最大

21、可測量范圍 )，使用前選擇好量程即可， 不需要進行調(diào)零對于大阻值電阻，不能用手捏著電阻引出線來測量 ；對于小阻值 電阻，要將引線刮干凈，保證表筆與電阻引出線的良好接觸.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？9、檢查電容器的極性和質(zhì)量用模擬萬用表判定電解電容器的極性：第一次測量時，將萬用表撥到歐姆擋(RX1 K),然后測量并記錄電容器的漏電阻；第二次測量時，交換表筆，再次測 量并記錄電容器的漏電阻，根據(jù)測量結(jié)果判斷電容器引腳的正負極性。 結(jié)果填入 表9中。表9電容的測量標(biāo)稱容量漏電阻極性判斷第一次測量第二次測量33uF第一次測量時，黑表筆接觸的是電容的 極1

22、 0 0uF第一次測量時，黑表筆接觸的是電容的極實驗技巧:此方法僅適用于模擬萬用表，在交換表筆進行第二次測量時，應(yīng)先將電容短路 一下，防止表針打表。對于剛使用不久的電解電容器進行測量時 ，先把電容兩極 短路一下然后再測，防止電容器內(nèi)積存的電荷經(jīng)萬用表放電，燒壞表頭.若電容器容量較小時，應(yīng)選擇萬用表的RX 10K擋測量.10、相位差的測量按圖4接線，函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波頻率為 2KHz，有效值為2V (由交流 毫伏表測出)。利用示波器的工作方式 CH1 + (CH 2)來測量電阻兩端的電壓峰峰值Vrp-P,用雙蹤法測量u與u c間的相位差R 10kQ,Ih* CHI函數(shù) 發(fā)生 器1皿CH2ju

23、0.01 1 F 二a二uc示波器I1圖4RC串聯(lián)電路思考：（1）該題中能否用示波器直接觀察電阻兩端的電壓？（2）簡述用示波器觀察 CH1 +（ CH2）波形的操作步驟。此時對 CH1、C H2兩個通道的電壓靈敏度旋鈕的位置有什么要求 ？11、測量紋波電壓f=100HzUi=5VIN40011k Q10k Q33(1 FU0圖5半波整流電路測量紋波電壓1）判斷二極管的極性用模擬萬用表判定二極管的極性：將萬用表撥到歐姆擋（RX 100或RX 1K）, 把二極管I N400 1的兩個管腳分別接到萬用表的兩根測試筆上，記錄二極管的 電阻；交換表筆，再次測量并記錄二極管的電阻，填入表1 0中。根據(jù)測量

24、結(jié)果判 斷二極管的正負極性。表10二極管的測量二極管電阻寸值極性判斷第一次測量r第二次測量I N4001第一次測量時，黑表筆接觸的是 極思考:分析數(shù)字萬用表，并使用數(shù)字萬用表對二極管進行測量，總結(jié)測量方法2）用示波器測量圖5所示的半波整流電路的紋波電壓Uo，記錄Uo波形.思考：查閱資料,理解紋波的概念。測量紋波時示波器的輸入耦合方式撥在什么位 置？DC可以嗎？1 2、直流電路的測試：1）在R C電路板上選擇元器件，按圖6接線，用萬用表測量各電阻兩端電壓和 各支路電流，填入表11中第一行；4.7KQI1 A I2 1K Q4V I3-1- 10V2K Q6V 七 E2圖6直流電路的測試2）用二極管IN4001替換圖中的1K Q電阻（二極管正極接至A點），重復(fù)內(nèi)容 ,填入表1 1中第二行；表11測量電量U1U 2U 3I1I2I 3內(nèi)容1內(nèi)容2實驗技巧:1）用萬用表的歐姆檔判斷電路中電阻的好壞時，必須先將待測電阻從電路中斷開，然后再測量2）用萬用表測量