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1、实验:常常用电子子仪器的的使用和和常用元元器件的的测试1、示波波器测量量前的调调节与准准备。模拟示波波器在测测量之前前首先打打开电源源开关,按照表1所示正确调节和设置各旋钮,使得屏幕上能看到两条亮度适中、清晰的扫描线,然后再将探头接入测试点。表1测量量前示波波器各旋旋钮调节节和设置置列表旋钮设置情况况对测量的的主要影影响辉度居中辉度太低低,显示示波形太太暗,太太高,影影响显示示管寿命命聚焦合适聚焦不好好,波形形模糊,无无法精确确观察和和读数触发源CH1根据测量量信号处处于CHH1还是是CH22通道来来选择触触发源,触触发源必必须和待待测通道道相同才才能有助助于波形形稳定,如如果是双双踪显示示,
2、选择择频率较较低的那那个通道道做触发发源。如如果选择择交替,则则无法观观察两个个通道之之间的相相位关系系触发极性性选择上/下升沿沿触发是是控制示示波器在在检测到到触发源源的第一一个上/下升延延时开始始触发触发耦合合DC触发信号号的耦合合方式,选选择DCC是要考考虑触发发信号的的直流电电平,AAC则不不考虑通道选择择双踪选择屏幕幕上显示示哪个通通道的信信号,选选择双踪踪显示,则则能在屏屏幕上同同时显示示两个信信号。扫描方式式自动如果没选选择自动动,在没没信号输输入的时时候无法法看到扫扫描线CH1、CCH2垂垂直位移移居中上下调节节波形到到一个合合适的位位置CH1、CCH2输入耦合合接地在测量需需
3、要考虑虑直流分分量的信信号时必必须选择择DC耦耦合,如如方波、阶阶梯波等等。反之之如果只只是测量量输入信信号的交交流值,则则可选择择AC耦耦合,如如纯正弦弦波。调调整基准准线的时时候选择择接地。CH1、CCH2电压灵敏敏度0.1VV/diiv用于调节节信号屏屏幕Y轴轴方向的的显示大大小。X位移居中用于调节节信号在在屏幕上上左右位位置。扫描速率率0.1mms/ddiv用于调节节信号屏屏幕X轴轴方向的的显示大大小。触发电平平LEVVER合适探头倍率率1测量的信信号频率率不太高高时,多多置于1。 数字示示波器在在测量之之前要调调出两条条扫描线线还是比比较简单单的,只只要按一一下“AUTTOSEET”
4、按键即即可,关关键是如如何根据据测量要要求设置置菜单变变量,表表2是示波器器面板上上各个菜菜单设置置情况。表2 TTektroonixx数字示示波器面面板各按按钮、菜菜单设置置按键菜单可选项备注AUTOO SEET(自动设设置)使用“自自动设置置”功能可可获得稳稳定的波波形显示示效果。可以设设置示波波器的灵灵敏度、时时基及触触发条件件以便获获得最佳佳的信号号观察效效果TRIGG MEENU(触发菜菜单)类型边沿、视视频、脉脉冲通常选择择“边沿”信源CH1、CCH2、EEXT、EEXT/5、市市电根据测量量信号处处于CHH1还是是CH22通道来来选择触触发源,触触发源必必须和待待测通道道相同才才
5、能有助助于波形形稳定。斜率上升、下下降选择上/下升沿沿触发是是控制示示波器在在检测到到触发源源的第一一个上/下升延延时开始始触发触发方式式自动、正正常通常选择择“自动”耦合交流、直直流、噪噪音抑制制、高频频抑制、低低频抑制制触发耦合合仅影响响通过触触发系统统的信号号,它不不影响显显示屏上上所显示示信号的的带宽或或耦合。触发信号号的耦合合方式,选选择DCC是要考考虑触发发信号的的直流电电平,AAC则不不考虑CH1 MENNU耦合直流、交交流、接接地在测量需需要考虑虑直流分分量的信信号时必必须选择择DC耦耦合,如如方波、阶阶梯波等等。反之之如果只只是测量量输入信信号的交交流值,则则可选择择AC耦耦
6、合,如如纯正弦弦波。调调整基准准线的时时候选择择接地。带宽限制制关40MMHz、开20MMHz可以选用用带宽440MHHz或220MHHz伏/格粗调、细细调设置电压压灵敏度度旋钮调调节时是是粗调还还是细调调探头1x、110x、1100xx、10000xx实际测量量值是读读数除以以该探头头倍率反相开启、关关闭开启时,示示波器上上显示的的波形与与实际波波形反相相DISPPLAYY(显示)类型矢量、点点“矢量”设置将将填充显显示中相相邻取样样点间的的空白,“点”设置只显示取样点。通常,视视频信号号设置为为“点”,FFFT谱设设置为“矢量”。持续关闭、11秒、22秒、55秒、无无限设定保持持每个显显示
7、的取取样点显显示的时时间长度度。格式YT、XXYYT格式式显示相相对于时时间(水水平刻度度)的垂垂直电压压;XYY格式显显示每次次在通道道1和通通道2 采样的的点,通通道1的的电压确确定点的的X坐标标(水平平),而而通道22的电压压确定YY坐标(垂垂直)。对比度增增加使显示变变暗,能能够更容容易地从从余辉中中辨别通通道波形形对比度减减小使显示变变亮CURSSOR(光标)类型电压、时时间、关关闭按下此按按钮可使使用光标标。当类类型选择择“电压”时,电电压光标标在显示示屏上以以水平线线出现,可可测量“信源”所设置置的通道道波形的的垂直参参数;当当类型选选择“时间”时,电电压光标标在显示示屏上以以垂
8、直线线出现,可可测量“信源”所设置置的通道道波形的的水平参参数。信源CH1、关关闭MEASSUREE(测量)平均值计算整个个记录内内的算术术平均电电压峰峰值计算整个个波形最最大和最最小峰值值间的绝绝对差值值均方根值值计算波形形第一个个完整周周期的实实际均方方根值测测定最大值检查全部部25000个点点波形记记录并显显示最大大值最小值检查全部部25000个点点波形记记录并显显示最小小值上升时间间测定波形形第一个个上升边边沿的110%和和90%间的时时间下降时间间测定波形形第一个个下降边边沿的990%和和10%电平之之间的时时间。正脉冲宽宽测定波形形第一个个上升边边沿和邻邻近的下下降边沿沿50%电平
9、之之间的时时间负脉冲宽宽测定波形形第一个个下降边边沿和邻邻近的上上升边沿沿50%电平之之间的时时间ACQUUIREE(采集集)采样用于采集集和精确确显示多多数波形形;这是是默认模模式峰值检测测用于检测测毛刺并并减少假假波现象象的可能能性平均值用于减少少信号显显示中的的随机或或不相关关的噪声声。平均均值的数数目是可可选的。平均值次次数4、166、644、1228选择平均均值的数数目。DEFAAULTT SEETUPP可以取消消上述的的预设设设置2、机内内标准信信号测量量将机内的的标准方方波信号号输入到到CH11通道,用用示波器器测量这这个信号号,在坐坐标纸上上记录波波形,并标注注好参数数。测量量
10、数据记记录到表表3中并并分析讨讨论(峰峰峰值和和周期要要按所列列格式记记录)。用数字示波器测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期时必须用三种方法:第一种方法是直接使用面板上的“MEASURE”按钮,然后在显示屏上读数;第二种方法是先读出波形垂直所占格数或水平所占格数,然后用“格数倍率(V/DIV,S/DIV)”方式计算相应电压或时间;第三种方法是用游标来测量。如果是模拟示波器,只用第二种方法即可。表3机机内标准准信号的的测量测量方法示波器标标注示波器实实测峰峰值频率峰峰值低电平电压高电平电压周期频率123实验技巧巧:1) 用“格数数倍率(VV/DIIV,SS/DIIV)”方式测量量信号高、低低电
11、平时时的步骤:输输入信号号从某个个通道输输入后,首首先将该该通道的的耦合方方式拨到到GNDD位置,在在屏幕上上会显示示一条扫扫描基线线,该扫扫描基线线代表00V电压压的位置置,调节节上下位位移旋钮钮使基线线固定于于某个标标尺上,记记住该位位置。然然后将耦耦合方式式调节到到DC耦耦合,屏屏幕上显显示脉冲冲信号,参参考标尺尺读出高高、低电电平等电电压值。注注意耦合合方式由由GNDD调至DDC后,上上下位移移旋钮不不可再调调。2) 用数字示示波器测测量电压压时,注注意面板板上探头头设置的的倍率,实实际测量量值是读读数除以以探头倍倍率。3) 探头检测测示波器的的探头线线接入波波形以后后,一般般要将示示
12、波器面面板上的的部分旋旋钮作相相应调整整,比如如根据被被测信号号电压大大小调节节CH11、CHH2电压压灵敏度度旋钮,根根据被测测信号频频率大小小调节扫扫描速率率等等。但但如果出出现的仍仍然是扫扫描线,最最常见的的是示波波器的探探头和连连接电缆缆损坏,此时应首先检查探头。探头故障绝大部分出现在学生使用中操作不当造成地线接触不良或断开。测量一根探头是否已经损坏可按以下步骤进行: 示波器按按上述方方法做好好测试前前准备,其其中输入入耦合选选择ACC或DCC,灵敏敏度旋钮钮设置到到最小档档; 用手指接接触探头头的尖端端,如果果有杂波波出现则则探头的的信号线线连接正正常,如如果显示示的仍然然是一条条直
13、线的的话,则则说明信信号线可可能开路路了; 如果2正正常,再再将探头头的信号号线和地地线短接接,再用用手指接接触探头头的尖端端,如果果示波器器上显示示的是一一条水平平线,说说明探头头的地线线正常,反反之如果果有很多多杂波出出现,说说明探头头的地线线可能开开路了实验结果分析讨论要点:1、 在这个实验中我们显然需要选择DC输入耦合方式,那么为什么不能选择AC输入耦合方式呢,如果选择了AC输入耦合方式,测得的波形、峰峰值、低电平电压、高电平电压各会有什么变化呢?2、 以YB4320示波器为例,该示波器提供的标准信号是的方波。假设示波器的读数误差为0.1格,试计算示波器灵敏度分别选择1V、0.5V、0
14、.2V、0.1V时的相对误差分别为多少。并分析自己在上面的测试中选择的灵敏度是否合适。3、 同样假设示波器的读数误差为0.1格,试计算示波器扫描速率取2ms、1ms、0.5ms、0.2ms时测量的相对误差是多少,并分析自己在上面的测试中选择的扫描速率是否合适。4、 请总结一下示波器测量标准信号的基本步骤和必须注意的要点。 有时探头头和电缆缆本身是是好的,但但是电缆缆和示波波器的连连接处接接触不良良,可以以试着用用手扶着着连接处处,重复复上述测测试。3、TTTL脉冲冲信号测测量1)从函函数发生生器的TTTL输输出口接接出一个个TTLL脉冲信信号到示示波器的的输入端端,示波波器探头头的衰减减为“1
15、”。根根据表44的要求求完成实实验,并并在坐标标纸上记记录每个个实验的的波形,测测量结果果记录在在表4中;2) 将示波器器的探头头的衰减减变为“10”,重重复1)的实验验表4 TTLL脉冲信信号测量量信号源示波器探 头示波器测测量结果果频率(HHz)占空比(%)衰 减峰峰值高电平电电压低电平电电压周期频率50“1”“100”50“1”“100”频率占空比衰 减正脉宽负脉宽占空比(%)上升时间间下降时间间50“1”“100”50“1”“100”注意: 对于无法法直接显显示占空空比值的的信号源源,可以以对照示示波器显显示的波波形来调调整输出出占空比比。 在这个实实验里所所用的示示波器探探头一定定是
16、厂家家推荐的的配套探探头。 如果发现现比较明明显的阻阻尼振荡荡现象,一一般是由由于电缆缆总长太太长造成成的,可可以不用用信号源源输出电电缆,而而将示波波器的探探头尖端端直接接接入信号号的输出出端口进进行测量量来减少少阻尼振振荡。实验技巧巧:脉冲上升升时间测测量也是是一个常常用的测测量,因因此很多多示波器器除了在在屏幕的的内表面面用刻划划或腐蚀蚀的方法法作出许许多水平平和垂直直的直线线标尺外外,还有有标明00和1100的特别别线,如如图1(a)所所示。这这些特别别的线和和标明110和和90的标尺尺配合使使用可以以很方便便的进行行上升时时间的测测量。具具体方法法,使用用上下位位移旋钮钮和垂直直微调
17、旋旋钮将被被测信号号的顶部部和底部部分别调调至和标标有0和1000的的线对齐齐。然后后找出信信号和标标尺上标标有100和990的的两条线线的交点点。这样样,上升升时间就就可以从从这两个个交点沿沿X轴方方向的时时间间隔隔读出来来。此时时我们还还可以利利用中间间一条水水平标尺尺和信号号上升沿沿和下降降沿的两两个交点点来测量量正脉宽宽和负脉脉宽,如如图1(b)所所示。(a)上上升时间间测量(b)脉宽测测量 图1示示波器测测量脉冲冲信号注意:对对于模拟拟示波器器,这里里可以调调节垂直直微调旋旋钮,主主要是由由于我们们测的是是时间参参数,如如果测的的是幅度度参数的的话,垂垂直微调调旋钮必必须打在在“校准
18、准”的位位置;对对于数字字示波器器,垂直直微调旋旋扭不存存在“未校准准”位置。思考:测量1MHZ TTL信号的上升时间需要选择“水平扩展5”吗?为什么?通过实验比较分析。由于大部部分脉冲冲信号的的上升时时间都很很小,在在实际测测量中往往往把扫扫描速率率调到最最小,整整个上升升沿在水水平方向向仍然只只占据很很少的格格数。但但为了提提高测量量精度,我我们又希希望待测测的上升升沿占据据尽量多多的格数数。此时时就可以以用到水水平扩展展5按按钮。将将此按钮钮按下后后,时基基放大功功能将XX轴偏转转扫描放放大5倍倍。这样样在屏幕幕上看到到的等效效时基扫扫描速率率也变快快5倍。一一台未经经时基放放大的扫扫描
19、速度度为200ns/格的示示波器经经时基放放大后可可以以44ns/格的速速度扫描描。和简简单的直直接选择择更快的的时基速速度相比比,这种种方法的的好处是是能够在在保持原原信号不不变的情情况下更更加详细细的观察察信号的的细节。但但要注意意使用扩扩展功能能测的数数值要除除以5才才是真正正的结果果。4、正弦弦波的测测试将函数发发生器产产生频率率为1KKHz,有有效值为为2V的的正弦波波。用示示波器观观察该正正弦交流流电压波波形,测测出其周周期、频频率、峰峰峰值和和有效值值。数据据填入表表5中:表5 使用仪器器正弦波周期频率峰峰值有效值函数发生生器1KHzz交流毫伏伏表2V示波器实验技巧巧:先将函数数
20、发生器器、交流流毫伏表表与示波波器相连连,并将将函数发发生器的的波形输输出调为为正弦波波,频率率设置为为1KHHz;然后调节节示波器器,显示示该正弦弦波;在在波形正正确的情情况下调调节函数数发生器器的输出出电压,使使得交流流毫伏表表的读数数为2VV; 最最后再在在示波器器上读出出正弦波波的周期期、峰峰峰值,填填入表中中。5、叠加加在直流流上的正正弦波的的测试思考:用示波器观测正弦波形时,已知示波器良好,测试电路正常,当荧光屏上出现如下图所示波形时,试分析每种波形产生的原因,如何调整示波器的相关旋钮,才能正常测量。 调节函数数发生器器,产生生一叠加加在直流流电压上上的正弦弦波。由由示波器器显示该
21、该信号波波形,并并测出其其直流分分量为11V,交交流分量量峰峰值值为5VV,周期期为1mms,如如图2所所示。再再用万用用表、交流毫毫伏表分分别测出出该信号号的各参参数,数数据填入入表6中。图2 叠叠加在直直流上的的正弦波波表6 实实验内容容5数据表表格使用仪器器直流分量量交流分量量峰峰值有效值周期频率示波器1V5V1ms万用表交流毫伏伏表函数发生生器6、几种种周期性性信号的的幅值、有有效值及及频率的的测量调节函数数发生器器,使它它的输出出信号波波形分别别为正弦弦波、方方波和三三角波,信信号的频频率为22KHzz(由函函数发生生器频率率指示),信信号的大大小由交交流毫伏伏表测量量为1VV。用示
22、示波器观观察波形形,测量量其周期期和峰值值,计算算出频率率和有效效值,数数据填入入表7中。表7 典典型信号号的测量量信号波形形函数发生生器频率率指示(KKHz)交流毫伏伏表指示示(V)示波器测测量值计算值周期峰值频率有效值正弦波21方波21三角波21注意:更更换波形形时,需需重新调调节函数数发生器器的输出出电压,保保证交流流毫伏表表的读数数为1VV。7、 正负电源源的接法法将稳压电电源输出出接为如如图3所示的的正负电电源形式式,输出出直流电电压12VV,用示示波器、万万用表测测量正负负电源。图3 正正负电源源接线图图8、 电阻的测测量用万用表表的欧姆姆档来直直接测量量电阻阻阻值并和和色标电电阻
23、标称称值相比比较,结结果填入入表8中中。 表8 电阻的的测量标称阻值值色环标注误差差测量值实测误差差实验技巧巧:测量量时被测测电阻不不能带电电;使用用模拟万万用表时时,倍率率的选择择要使指指针偏转转到容易易读数的的中段,每次测量时都要先调零;与模拟万用表不同,数字万用表的电阻档,其面板上标注的是量程(即最大可测量范围),使用前选择好量程即可,不需要进行调零。对于大阻值电阻,不能用手捏着电阻引出线来测量;对于小阻值电阻,要将引线刮干净,保证表笔与电阻引出线的良好接触。思考:对于模拟万用表,如果红黑表笔短接时,不能调至0,为何原因?如何解决?9、检查查电容器器的极性性和质量量用模拟万万用表判判定电
24、解解电容器器的极性性:第一一次测量量时,将将万用表表拨到欧欧姆挡(RR1K),然然后测量量并记录录电容器器的漏电电阻;第第二次测测量时,交交换表笔笔,再次次测量并并记录电电容器的的漏电阻阻,根据据测量结结果判断断电容器器引脚的的正负极极性。结结果填入入表9中中。表9 电电容的测测量标称容量量漏电阻极性判断断第一次测测量第二次测测量33uFF第一次测测量时,黑黑表笔接接触的是是电容的的_极100uuF第一次测测量时,黑黑表笔接接触的是是电容的的_极实验技巧巧:此方法仅仅适用于于模拟万万用表,在在交换表表笔进行行第二次次测量时时,应先先将电容容短路一一下,防防止表针针打表。对对于刚使使用不久久的电
25、解解电容器器进行测测量时,先先把电容容两极短短路一下下然后再再测,防防止电容容器内积积存的电电荷经万万用表放放电,烧烧坏表头头。若电容器器容量较较小时,应应选择万万用表的的R10KK挡测量量。10、相相位差的的测量按图4接接线,函函数发生生器输出出正弦波波频率为为2KHHz,有有效值为为2V(由由交流毫毫伏表测测出)。利用示波器的工作方式CH1+(-CH2)来测量电阻两端的电压峰峰值VRP-P,用双踪法测量u与uc间的相位差。思考:(1)该题中能否用示波器直接观察电阻两端的电压? (2)简述用示波器观察CH1+(-CH2)波形的操作步骤。此时对CH1、CH2两个通道的电压灵敏度旋钮的位置有什么
26、要求?图4 RC串串联电路路11、 测量纹波波电压图5 半半波整流流电路测测量纹波波电压1) 判断二极极管的极极性用模拟万万用表判判定二极极管的极极性:将将万用表表拨到欧欧姆挡(RR1000或R1K),把把二极管管IN440011的两个个管脚分分别接到到万用表表的两根根测试笔笔上,记记录二极极管的电电阻;交交换表笔笔,再次次测量并并记录二二极管的的电阻,填填入表110中。根根据测量量结果判判断二极极管的正正负极性性。表10 二极管管的测量量二极管电阻值极性判断断第一次测测量第二次测测量IN40001第一次测测量时,黑黑表笔接接触的是是_极极思考:分析数字万用表,并使用数字万用表对二极管进行测量
27、,总结测量方法2) 用示波器器测量图图5所示示的半波波整流电电路的纹纹波电压压Uo,记记录Uoo波形。思考:查阅资料,理解纹波的概念。测量纹波时示波器的输入耦合方式拨在什么位置?DC可以吗?12、直直流电路路的测试试: 1)在RRC电路路板上选选择元器器件,按按图6接线,用用万用表表测量各各电阻两两端电压压和各支支路电流流,填入入表111中第一行行;图6 直直流电路路的测试试2)用二二极管IIN40001替替换图中中的1KK电阻(二二极管正正极接至至A点),重重复内容容,填入入表111中第二行行;表11测量电量量U1U2U3I1I2I3内容1内容2实验技巧巧:1)用万万用表的的欧姆档档判断电电
28、路中电电阻的好好坏时,必必须先将将待测电电阻从电电路中断断开,然然后再测测量。2)用万万用表测测量电压压之前必必须查看看万用表表的量程程是否放放置在直直流电压压挡,表表笔插在在“V”插孔,选选择“DC”,千万万不能放放置在电电流档,否否则会损损坏万用用表。3)用万万用表直直流电流流档测电电流时,必必须先将将电源关关闭,然然后把待待测支路路断开,将将万用表表串接到到待测支支路中,最最后再打打开电源源进行实实验。 44)用万万用表测测电压、电电流时注注意正负负极性。若若根据参参考方向向测量是是负值,表表明实际际电压(电流)与参考考方向相相反,一一定要在在数据中中体现。思考:1、根据的测量结果说明二
29、极管的特性。 2、根据的测量结果,进行分析并得出结论。5)实验验室的万万用表测测量电阻阻时用AAutoo Raangee。13、直直流分压压电路测测量1)利用用理论课课学习的的知识,用用万用表表欧姆档档测量一一个标称称阻值为为1K的电位位器的滑滑动头与与两固定定端之间间的电阻阻,调节节滑动头头,检查查电位器器的质量量。图7 直直流分压压电路2)将8820电阻和和1K的电位位器连接接成如图图7所示的的直流分分压电路路,调节节电位器器的滑动动端,使使得A端端电压为为5V(用用万用表表直流电电压档),按表12中的要求用示波器测量这个信号的电压,记录测量结果并分析讨论。表12直直流电压压的测量量序号示
30、波器万用表测量值输入耦合合电压灵敏敏度灵敏度微微调电压读数数1DC1V/ddiv校准2AC1V/ddiv校准3DC5V/ddiv校准4DC1V/ddiv未校准注意:如如果使用用的是数数字示波波器,则则表格中中4不做做。实验结果分析讨论要点:1、 比较1和2测量结果的差别,判断哪个结果是正确的并分析原因2、 比较1和3在电压灵敏度设置上的差别,计算比较哪个的测量精度更高3、 比较1和4测量结果的差别,判断哪个结果是正确的,并分析原因4、 根据实验总结用示波器测量直流电压的基本步骤和注意点14、面面包板的的测量查阅资料料,了解解面板的的作用及及结构。用万用表的欧姆档测试“电子技术/ISP综合实验箱”的面包板内部的连通情况以及面包板与外部端口的连通情况,并描述面包板的使用方法。21