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1、实验一 模拟示波器的使用一 实验目的1 熟悉YB43020B模拟示波器的工作原理；2 掌握YB43020B模拟示波器调节旋钮的使用；3 初步掌握用示波器Y轴及轴X偏转灵敏度的测定。二 实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。这是其它电压测量仪表，如电压表等无
2、法做到的。一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。本次实验目的是熟悉示波器各功能旋钮的使用，掌握用屏面上波形及屏幕标尺测量波形幅值及时间的方法。示波器使用方法见附录一。三 实验器材 1. YB43020B 模拟示波器 一台2函数信号发生器S
3、P1642B 一台2. 直流稳压电源 一台2. 辅助实验电路板 一块3. 连接导线 若干四 实验步骤1按下电源开关按钮，调节亮度和聚焦旋钮使扫描线亮度适中、清晰；2将示波器CH1探头衰减拨至1，并接至探极校准信号；示波器耦合方式设置为直流，调节垂直、水平位置旋钮、通道灵敏度选择开关及水平旋钮，使示波器荧光屏上显示一个周期完整稳定的方波；用直流电源测定Y轴偏转灵敏度；将示波器探头接至直流稳压电源输出，将示波器垂直调节旋钮分别调节为.、.、.、.，测量被测信号电压，被测信号电压(u) =Y1轴偏转灵敏度(v / cm )待测两点的垂直距离（cm），并填入表。表1 Y1偏转灵敏度的测定（直流电压设定
4、2V，用万用表直流电压档测量数据为准）Y1偏转灵敏度(vcm)0.51.02.05.0示波器Y轴的刻度数（cm）实测电压值（计算值V）误差4重复上述步骤，测量Y2的偏转灵敏度；并将测量结果填入表2中。表2 Y2偏转灵敏度的测定（直流电压设定2V，用万用表直流电压档测量数据为准）Y2偏转灵敏度(vcm)0.51.02.05.0示波器Y轴的刻度数（cm）实测电压值（计算值V）误差计算公式： 被测信号电压(u) =Y1轴偏转灵敏度(v / cm )待测两点的垂直距离（cm）注意：每换一次灵敏度旋钮后，必须将耦合方式按键设置为接地，调水平旋钮对准某一水平刻度，然后将耦合方式设置DC后再测量。4 水平偏
5、转灵敏度的测定将探头CH2接至信号发生器输出端，合上信号发生器的电源，输出波形为三角波，幅度调节为Up-p=1V，按下表要求调节信号源频率，测量结果填入表3。表3 水平偏转灵敏度的测定信号源频率（KH z）0.1130.2260.5541.12.25.511.42356测量值（cm）计算值（周期）（mS）计算值（频率）（KH z）误差五 实验报告及总结1 根据实验测量的结果，分别分析测试误差，并填入表中；2 分析误差产生的原因；3 此次实验的结果的置信度如何？并说明实验的目的是什么？实验二 数字存储示波器的使用一、 实验目的1、 熟悉数字存储示波器的工作原理；2、 掌握数字存储示波器的使用方法
6、。二、 实验原理1数字存储示波器的组成原理 数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经由D/A转换器再重建波形。 数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能，又称为数字存贮示波器。当处于存储工作模式时，其工作过程一般分为存储和显示两个阶段。在存储工作阶段将模拟信号转换成数字化信号，在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM中。在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT的Y偏转板。同时，CPU的读地址计数脉冲加至D/A转换器，得到一个阶梯波扫描电压，驱动CRT的X偏转板，如图2.1所示。 图2.1 数字存储示波器的组成原理图2数字存储示波器的工作方式
7、（1）数字存储器的功能 随机存储器RAM包括信号数据存储器、参考波形存储器、测量数据存储器和显示缓冲存储器四种。 （2）触发工作方式 1）常态触发 同模拟示波器基本一样。 2）预置触发 可观测触发点前后不同段落上的波形。 （3）测量与计算工作方式 数字存储示波器对波形参数的测量分为自动测量和手动测量两种。一般参数的测量为自动测量，特殊值的测量使用手动光标进行测量。（4）面板按键操作方式 数字存储示波器的面板按键分为立即执行键和菜单键两种。 3数字存储示波器的显示方式 （1）存储显示 适于一般信号的观测。 （2）抹迹显示 适于观测一长串波形中在一定条件下才会发生的瞬态信号。（3）卷动显示 适于观
8、测缓变信号中随机出现的突发信号。 （4）放大显示 适于观测信号波形细节。 （5）XY显示 图2.2 数字存储示波器的显示方式（6）显示的内插 插入技术可以解决点显示中视觉错误的问题。 主要有线性插入和曲线插入两种方式。 4. 实时采样和等效时间采样在现在为止我们所介绍的波形数字化方法称为实时采样，这时所有的采样点都是按照一个固定的次序来采集的，这个波形采样的次序和采样点在示波器屏幕上出现的次序是相同的，只要一个触发事件就可以启动全部的采样动作。如图2.3所示。图2.3 实时采样在很多应有场合，实时采样方式所提供的时间分辨率仍然不能满足工作的要求，在这些应用场合中，要观查的信号常常是重复性的，即
9、相同的信号图形按有规则的时间间隔重复的出现。对于这些信号来说，示波器可以从若干个连续信号周期中采集到的多组采样点来构成波形，第一组新的采样点都是由一个新的触发事件来启动采集的。这成为等效时间采样，在这种模式下，一个触发事件到来以后，示波器就采集信号波形的一部分，例如，采集五个采样点并将它们存入存储器，另一个触发事件则用来采集另外五个采样点并将其存贮在同一存储器的不同位置，如此进行下去经过若干次触发事件以后，存储器内存贮足够的采样点，就可以再屏幕上重建一个完整的波形，等效时间采样使得示波器在高时基设置值之下给出很高的时间分离率，这样一来就好像示波器具有了比实际采样速率要高很多的一个虚拟采样速率或
10、称等效时间采样速率。 图2.4 顺序等效时间采样等效时间采样的方法采用从重复性信号的不同的周期取得采样点来重建这个重复性信号的波形，这样就提高了示波器时间的分辨率。5. 峰值检测和平均值检测我们知道，DSO在特定时刻对输入信号进行采样，如本章开头所述，采样点之间的时间间隔取决于时基设置。如果毛刺的宽度比示波器的示波器分辨率还要小，那么能否捕捉到毛刺就看运气如何了。为了能够捕捉到毛刺，我们的方法就是峰值检测或毛刺捕捉。采用峰值检测的方法时，示波器将对信号波形的幅度连续地进行监测，并由正负峰值检测器将信号的峰值幅度暂时存储起来。当示波器要显示采样点的时候，示波器就将正或负峰值检测器保存的峰值进行数
11、字化，并将该峰值检测器清零。这样在示波器上就用检测到的信号的正，负峰值代替了原来的采样点数值。因此，峰值检测的方法能够帮助我们发现由于使用的采样速率过低而丢失的信号或者由于假象而引起失真的信号峰值检测的方法对于捕捉调制信号，例如图30所示的AM波形，也是非常有用的。为了显示这类信号，必须将示波器的时基设置得和调制信号在频率相配合，而在这种信号中，调制信号的频率通常在音频范围但载波频率通常在455KHz或者更高。在这种情况下，不使用毛刺捕捉功能，就不能正确地采集信号，而是用毛刺捕捉功能就可以看到类似模式示波器所显示的波形。示波器上的峰值检测功能是通过硬件（模拟）峰值检测器的方法或者快速采样的方法
12、来实现的，模拟峰值检测器是一个专门的硬件电路，它以电容上电压的形式存储信号的峰值，这种缺点是速度比较慢，它通常只能存储宽度大于几个微妙且具有相当幅度的毛刺。数字式峰值检测器围绕ADC而构成，这时ADC将以可能的最高采样速率连续对信号进行采样，然后将峰值存储在一个专门的存储器中，当要显示采样点的值时，存储的峰值就作为该时刻的采样值来使用。数字式峰值检测器的优点是其速度和数字化过程的速度一样快，本书中用作示例的示波器PM3394A就能够在很低的时基速率设置下，如1秒/格，以正确的幅度采集到窄至5ns的毛刺。 平均值检测则是示波器采集几个波形，将他们平均，然后显示最终波形。此模式可减少所显示信号中的
13、随机或无关噪音。三、 实验设备1 数字存储示波器ADS7062C 一台2 函数信号发生器SP1642B 一台3 连接导线 若干四、 实验步骤1自校正 按下示波器电源开关按钮，将所有探头或导线与输入连接器断开。然后按“UTILITY”按钮，选择“自校正”，此时屏幕会显示自校正菜单。示波器进入自校正状态。注意示波器内部继电器的“滴答”声，表明示波器正在进行“自动调整”状态。2使用默认设置 示波器在出厂前被设置为用于常规操作，即默认设置。“DEFAULT SETUP”按钮为默认设置的功能按钮，按下“DEFAULT SETUP”按钮调出厂家多数的选项和控制设置，有的设置不会改变。3使用自动设置 将示波
14、器探头设置为10，示波器探头接到示波器的输入端口（两各通道均接入）。两探头均挂入示波器的测试点上，按下“AUTO”按钮。通道1和2应显示方波。如图2.5所示。4观测示波器的屏幕显示区域 图2.5 屏幕显示区域屏幕显示区域中数字标注说明:1) 显示图标表示采集模式 采样模式 峰值检测模式 平均值模式2) 触发状态 已配备。示波器正在采集预触发数据。在此状态下忽略所有触发。 准备就绪。示波器已采集所有预触发数据并准备接受触发。 已触发。示波器已发现一个触发并正在采集触发后的数据。 停止。示波器已停止采集波形数据。 采集完成。示波器已完成一个“单次序列”采集。 自动。示波器处于自动模式并在无触发状态
15、下采集波形。 扫描。在扫描模式下示波器连续采集并显示波形。3) 使用标记显示水平触发位置。旋转水平“POSITION”旋钮调整标记位置。4) 用读数显示中心刻度线的时间。5) 使用标记显示“边沿”脉冲宽度触发电平，或选定的视频线或场。6) 使用屏幕标记表明显示波形的接地参考点。若没有标记，不会显示通道。7) 以读数显示通道的垂直刻度系数。8) B图标表示通道是带宽限制的。9) 以读数显示主时基设置。10) 若使用窗口时基，以读数显示窗口时基设置。11) 以读数显示触发使用的触发源。12) 采用图标显示选定的触发类型。13) 用读数表示“边沿”脉冲宽度触发电平。14) 以读数显示触发频率。5.示
16、波器面板操作指南 图2.6 示波器面板图面板控制区分为:菜单操作键(5个),水平控制区,垂直控制区,触发控制区,常用功能键区(7个功能键),运行控制区,自动测试按钮及万能旋钮等组成。1）示波器探头CH1接入函数信号发生器输出，调节垂直、水平及触发相应按钮，使屏幕上稳定的显示一至两个正弦波；2）调节信号源频率分别8Hz 、50Hz、200Hz正弦波（峰峰值均调至2V）。用示波器自动测量，并将测量数据填入下表中。频率（Hz）850200测量峰峰值（V）电压均方根值（V）周期（ms）测量频率（Hz）相对误差（%）3）调节信号源频率分别8Hz 、50Hz、200Hz三角波（峰峰值均调至2V）。用示波器
17、自动测量，并将测量数据填入下表中。频率（Hz）850200测量峰峰值（V）电压均方根值（V）周期（ms）测量频率（Hz）相对误差（%）6.信号获取系统设置 将信号输入调节到一个较高频率范围（例如：8KHz），使波形稳定显示在屏幕上。按下按键ACQUIRE，选择峰值检测和平均值检测菜单，观察显示波形的变化。改变采样方式按钮，切换实时采样/等效采样模式，观察波形现象。7.显示系统信号源保持不变，按下按键DISPLAY，选择类型键，切换矢量/点,观察波形并将两种波形绘制下来。通过调节对比度+、-按钮，使波形在面板上清晰显示。按下“下一页”按钮，自行调节格式、屏幕、网格按钮，观察面板波形变化（最终设置
18、在YT格式，蓝底黑屏、网格布满状态）。8.光标测量信号源频率调到1KHz，峰峰值为2V的方波信号，使波形稳定显示在屏幕上。按下按键CURSORS，设置好信源。按下按键RUN/STOP，使波形固定。先选择类型中的“电压”，再选择Cur1和Cur2，用万能旋钮“USER SELECT”分别调节光标线位置，测量峰峰值电压并记录于下表中。再选择类型中的“时间”，再选择Cur1和Cur2，用万能旋钮“USER SELECT”分别调节光标线位置，测量周期和频率并记录于下表中。信号源：频率1KHz 峰峰值2VCur1Cur2T1/T电压（V）时间（单位）9.存储系统 按下按键SAVE/RECALL，将“类型
19、”菜单设置为波形存储，将波形菜单选择No.1，按“存储”按钮保存波形，关掉信号源，调出已存储的波形，熟悉各个按钮的使用方法。五、实验报告及总结1.整理测量数据，计算出相对误差。记录下相应波形；2.简述数字存储示波器和模拟示波器的功能,重点比较说明二者的不同及优缺点。实验三 交流电压的测量一 实验目的了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。二 实验原理设被测交流电压的瞬时值为u（t），则：全波平均值 有效值 波形因素 波峰因素 由于被测交流电压大多数是正弦电压，而且人们通常只希望测量其有效值，故除非特别说明，交流
20、电压表都是以正弦波为测量对象，并按有效值定度，即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值。测量非正弦电压时，电压表的读数a必须通过波形因素或波峰因素换算才能得到测量结果：对均值电压表 对峰值电压表 对有效值电压表 三 实验设备1. 数字存储示波器ADS7062C 一台2. .函数信号发生器SP1642B 一台 3. YB2172低频毫伏表 一台 4. YB2174高频毫伏表 一台四 实验步骤1.被测电压波形对测量结果的影响。（1）等读数测量：调节函数信号发生器输出频率为150KHZ，按下正弦波、三角波、或方波按钮，将分别得到这三种波形输出。 a. 用超高频毫伏表（YB2174）测量正弦、三角和方
21、波输出，调节函数信号发生器的幅度调节旋钮，使超高频毫伏表（YB2174）对不同电压波形读数都相同。 例如：a1=a2=a3 记录读数，用示波器观察三种波形并画出三种波形图，在图上标明被测电压的峰值。将超高频毫伏表的读数及示波器的读数填入表1。 b. 用YB2172低频毫伏表测量三种电压波形，方法同上。 c. 根据三种特性电压表的测量结果（读数），分别计算出被测电压的平均值、峰值和有效值填入表1，并对测量结果进行分析说明。表1电压表类型YB2172读数YB2174读数波型正弦三角方波正弦三角方波读数a1a2a3a1a2a3计算示波器读数（2）等幅度测量 a. 调节函数信号发生器，使输出频率为20
22、KHZ，输出幅度为1V（用示波器监视）。分别输出正弦波、三角波和方波，用峰值电压表（YB2174）测量各输出波形，记录读数并填入表2中。 b. 用YB2172低频毫伏表测量三种电压波形，方法同上。 c. 用示波器测量三种波形的有效值，方法同上。 d. 根据测量结果，计算被测电压的有效值，填入表2，并进行分析说明。 表2波形正弦三角方波YB2174读数a1YB2172读数a2示波器读数（有效值）a3a1换算为有效值Ua2换算为有效值U 五、思考题（1）在等幅度测量中，用峰值电压表测量三种波形时，读数相同吗？为什么？用均值电压表测量时，读数相同吗？为什么？（2）在实际测量中，对于各种非正弦信号电压
23、，如何得到其有效值电压？（3）什么是波形误差？如何消除这项测量误差？实验四 时间的测量一 实验目的1掌握用示波器测量周期和时间的方法；2掌握用示波器测量时间间隔的方法。二 实验原理当示波器水平扫描速度开关微调在校准位置时，扫描开关各档的刻度值，表示荧光屏上水平刻度所代表的时间值。因此，示波器不仅可用于显示示波器，而且可用于直接测得整个波形（或波形任何部分）的时间。 1 示波器测量交流电压的周期 用示波器测量交流电压的周期，如图4-1 所示。图4.1 周期的测量例4-1 测得如图4-1（b）所示波形上对应两点间的水平距离为5cm，“扫描时间”旋钮的指示值为0.1s/cm，则被测波形周期为： T=
24、5 0 5 =2.5S 2 时间间隔测量用示波器测量如图4-2 所示，波形中两点的时间间隔T 时，可用上述方法测量。图4.2测量波形中两点的时间间隔3 用示波器测量脉冲上升沿或下降沿时间和脉冲宽度 脉冲上升或下降时间测量 调节水平“位移” ，使脉冲上端 10处与垂直中心线相交，如图 4.4所示，即可在水平中心线上读出 时间 t1（t=扫描速度开关“t/cm”的指示值水平距离） 。 调节水平“位移” ，使脉冲下端幅度 10处与垂直中心线相交，如图4.3 所示，即可在水平中心线上读出 时间t2。 将时间t1 和t2相加，即为脉冲的上升时间。图4.3脉冲上升（或下降）时间测量 图 4.4 脉冲宽度测
25、量 脉冲宽度的测量 调节垂直“位移” ，使脉冲波形幅度的中点处在水平中心处，读出前沿和后沿与水平中心线交点间的距离,即前沿中点至后沿中点间的距离.用测得的水平距离乘以“t/cm”开关的指示值,即为被测脉冲宽度。三 实验设备1. 数字存储示波器ADS7062C 一台2. 函数信号发生器SP1642B 一台 3. 导线 若干四 实验步骤1. 正弦波周期的测量将函数信号发生器SP1642B的输出接至数字存储示波器ADS7062C的输入（如通道A），开启示波器、信号发生器电源。信号源频率设置为800Hz(正弦波)、输出幅度（峰峰值为2伏）；将示波器通道A的扫描线调整在零位，调节垂直灵敏度使波形在屏幕上
26、显示一个完整的正弦波；按下RUN/STOP按钮，用光标测量正弦波的周期，并将结果填入表4.1。 表4.1 正弦波周期的测量测量值Cur1Cur2T1/T计算值相对误差（）2. 脉冲宽度的测量保持信号源频率和幅度不变（800Hz,峰峰值2伏），将波形设置为方波输出；按下RUN/STOP按钮，用光标测量脉冲的宽度，将结果填入表4.2.表4.2 方波脉冲宽度的测量测量值Cur1Cur2T计算值相对误差（）3.脉冲波形上升沿的测量 测量条件如2，示波器触发设定为上升沿触发，调节水平扫描时间旋钮，使方波信号上升沿观察到明显的变化，按下RUN/STOP按钮，用光标测量方波的上升时间，并将结果填入表4.3。
27、表4.3 方波上升沿的测量测量值Cur1Cur2T计算值相对误差（）4.方波下降沿的测量 测量条件及方法如3，示波器触发设定为下降沿触发，按下RUN/STOP按钮，用光标测量方波的上升时间，并将结果填入表4.4。表4.4 方波下降沿的测量测量值Cur1Cur2T计算值相对误差（）五 实验结果分析及总结1. 计算测量的结果，并分析相对误差；2. 时间测量还有哪些方法方法？实验五 相位差和频率的测量一 实验目的1. 掌握用示波器测量相位差的方法；2. 学会用李沙育图形测量信号频率及相位差。二 实验原理1. 用测量时间的方法转换成测量相位差当用双综示波器测量两同频率，但有相位差的正弦波时，其波形如图
28、5.1所示。则两正弦波的相位差的计算式：图5.1 相位差的测量2. 用用李沙育图形测量频率和相位差几乎任何一种示波器均可用李沙育图形进行准确的频率测量。测量时，内扫描发生器不工作，但水平放大器应接入经校准、频率可变的标准信号，此信号可由标准频率信号源供给。利用李沙育图形测量频率时，通常是将被测信号接入垂直放大器，将频率已知的标准信号接入水平放大器进行比较测量， 调节信号源频率使示波器屏面上显示图形呈圆形或椭圆形， 则表明信号的频率与信号频率相同但相位不一致；当信号源可调频率范围过小，以致不能调至被测信号的准确频率时，可将信号源频率调至成被测信号频率的倍数或约数，即只有当为整数时，荧光屏上才会出
29、现稳定的闭环图形， 图5.2为不同频率比和不同相位差时的Lissajous 图形， 如果能从这些图形确定比值m/n，而标准信号源的频率又是已知的，就可算出被测信号频率。（a）频率相同时的李沙育图形（b）标准信号频率高于被测信号频率时的李沙育图形（c）标准信号频率低于被测信号频率时的李沙育图形图5.2 用李沙育图形测量频率三 实验设备1. 数字存储示波器ADS7062C 一台2. 函数信号发生器SP1642B 一台3. 高频信号发生器 一台4. 移相电路板 一块5. 导线若干四 使用步骤1. 测量同频率正弦量的相位差将函数信号发生器（频率调节至75KHz，VP-P=3.0V）的输出端接至数字示波
30、器的通道B，并和移相电路的输入端相连，移相电路的输出端和数字示波器的通道A相连；将数字示波器的显示设置为X-Y方式，调节移相电路的电位器分别出现如图5.2（a）所示的图形，并将示波器设置为常规方式，测量其相位差。并将测量的数据填入表5.1中。表5.1 相位差的常规测量X-Y方式的图形D（Div）T（Div）计算值2. 用 Lissajous图形法测量信号源的频率将高频信号发生器（输出幅度VP-P=3V）的输出接至示波器的通道A，函数信号发生器的频率和输出幅度分别调节到1000Hz，VP-P=3V；将高频信号发生器频率缓慢地调节（1000Hz），当分别观察到Lissajous图形如图5.2（b）
31、的形状时，记录下高频信号发生器的频率。将高频信号发生器频率缓慢地调节（1000Hz），当分别观察到Lissajous图形如图5.2（b）的形状时，记录下高频信号发生器的频率。五 使用总结1测量相位差的方法还有哪些？ 2测量相位差的方法各有哪些优缺点？3. 除了Lissajous图形法测量频率的方法外， 还有哪些方法可以测频？实验六 线性二端口网络频率特性的点频测量 一 实验目的1学会线性二端口网络频率特性的测量方法；2. 进一步理解二端口网络；3. 进一步加强数字示波器的使用。二 实验原理线性系统通常用传递函数来描述，即系统的初始状态为零的条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比：式中：
32、Y（s）、X（s）为输出和输入函数的拉氏变换；H（s）为系统的传递函数。 很显然，H（j）是一个复函数。因此，可用幅频特性| H（j）|和相频特性（）来全面表征一个系统的频率特性： （1） （2）由式（1）、（2）可见，系统在频率函数的激励下，不但输出的幅度要发生变化，而且输出的相位也会改变。要了解这种特性，就要进行频率特性测量。 线性系统频率特性测量，经典的测量方法是采用正弦点频法， 这是一种静态测量方法，而广为采用的是正弦波扫频测量，即动态测量。本试验就是采用点频测量方法对线性系统频率特性测量进行静态测量。 正弦点频法又叫逐点测量法，如图6-1所示。信号源提供可调的正弦波电压；电子毫伏表u
33、i监测被测电路输入电压大小（保持其恒定）；电子毫伏表uo指示被测电路输出电压；双踪示波器用来监测输入、输出电压的波形。测量时，每改变一次信号源频率，都要保持被测输入Ui值不变，测出输出Uo ，同时监测波形不能畸变。当测完一组数据后，做出20lg f曲线。 图6.1 点频测量线性二端口网络频率特性电路图 本次试验的电路为有源带通滤波器，其幅频特性如图6-2所示，当uo与ui同相时，uo达到最大值，此时信号源显示的频率即为发fo；分别使信号源频率大于和小于fo时，uo均出现下降，当uo下降到uo最大值的0.707uomax时，信号源的频率分别fcl和fch。BW=fch-fcl称为带通滤波器的带宽
34、，f0称为中心频率。图6.2 带通滤波器幅频特性图三 实验设备1. 检测与转换实验台YL610 一台2. 数字存储示波器ADS7062C 一台3. 信号发生器SP1642B 一台4. 实验电路板 一块5. 万用表 UT56 一块四 实验步骤1. 中心频率及带宽的测定实验电路板接通试验台的电源（+15、-15和地），示波器通道1和信号源接到滤波器的输入端，示波器通道2接入滤波器的输出端。调节信号源输出Upp =5.0V；将示波器两通道的水品扫描线重合，调节信号源频率使输入信号与输出信号同相，此时信号源频率即为f0；调节信号源频率分别测出fl 和fh，并计算带宽。 表6.1 带通滤波器幅频特性带通
35、滤波器f / H z fl f0fHU0 / V度2.相位关系的观察及测量将信号源频率分别调节大于和1小于f0,观察输出信号和输入信号的相位关系，并注意谁超前，谁滞后，并将测量结果填入上表6-1。五 实验总结1. 将测试数据用坐标纸分别绘制出带通滤波器的幅频和相频特性；2. 计算该滤波器的带宽BW。六 实验思考当f分别大于和小于f0情况下，u0与Ui的相位关系。实验七 测量放大器参数测试一 实验目的1学会测量放大器参数的测试及方法；2. 理解测量放大器的性能指标；3. 进一步熟悉常用电子仪器设备的使用。二 实验原理测量放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，测
36、量放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值109 。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（m）。测量放大器具有高输入阻抗、高共模抑制比、高增益及调节方便等优点，能将差动输入信号转换为单端输出信号，通常用作传感器放大器及各种微弱电信号的放大。下面对测量放大器共模抑制能力进行分析，以确定在电路设计时如何选择器件。 测量放大器的电路形式如图6.1所示。第一级采用两个运放组成同相放大器，可获得很高的输入阻抗。设运放A1、A2的共模抑制比为和，则可推出第一级电路的共模抑制比如下： （1） 由（1）式知，严格挑选运放A1、
37、A2，使其共模抑制比尽量相等，则可保证第一级的共模抑制比尽可能大。R4A1A3A2U0R1R2R6R5R3R8RGR7图7.1+U1U2第二级由运放A3组成差动放大器，在理想情况下，运放器件本身的为无穷大，若R5=R6，R7=R8，即电路处于完全平衡状态，则共模输入信号可完全被抑制，放大器输出信号只反映差模输入。因此，对共模信号的实际抑制程度，取决于运放器件本身的值的大小和外部电路电阻的匹配误差。在失配最严重的情况下，可推导出由于电阻的失配所引起的共模抑制比为，则可推出第二级的共模抑制比为： （2）式中为运放A3本身的共模抑制比。整个放大器的共模抑制比为： （3）当时，（3）式可简化为： （4
38、）可以证明，该测量放大器的差模增益计算公式如下： （5）一般是通过调节RG来改变差模增益。三 实验设备1. 检测与转换实验台YL610 一台2. 数字存储示波器ADS7062C 一台3. 信号发生器SP1642B 一台4. 实验电路板 一块5. 万用表 UT56 一块四 实验步骤图7.2 测量放大器实际电路图1. 测量放大器调零将实验台的正负15伏电源接入到实验电路板的电源端；再将电路板两输入端短接，并与电路板的地相连；万用表与输出端连接。合上实验台的电源开关，调节RW4使仪表放大器输出为零。2. 测量差摸放大倍数将函数信号发生器的频率调节至1000Hz，波形设置为正弦波，输出幅度调节至最小。
39、并将信号源的输出接到仪表放大器的输入端，下端与地相连。用数字存储示波器通道A和B 分别测量输入和输出信号的峰峰值，并将测量的数据填入表6.1。表7.1 差摸放大倍数的测量输入信号（峰峰值）输出信号（峰峰值）差摸放大倍数3. 测量共模放大倍数 将仪表放大器的两输入端短路，信号源与放大器输入端和地相连。测量方法如2，并将测量结果填入表6.2。 表7.2 共模放大倍数的测量输入信号（峰峰值）输出信号（峰峰值）共摸放大倍数五 实验总结1. 计算差摸、共模放大倍数及共模抑制比；2. 试论述测量放大器有何特点? 它与普通放大器有何不同?附录一 模拟示波器的原理与使用在电子电路实验中，需要使用若干仪器、仪表
40、观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、模拟示波器、数字存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和数字存储示波器目前在电子电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下模拟示波器的原理和使用方法。一 阴极射线管(CRT)与波形显示原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统
41、、标准信号源组成。1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心部件。它将电信号转换为光信号，如图1所示。电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管，如附录图1.1所示。附录图1.1 示波管的内部结构和供电图11 示波管的构造现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜（S）。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间
42、短于10s为极短余辉，10s1ms为短余辉，1ms01s为中余辉，01s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。12 电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子