电子技术实验报告

5实验一常用电子仪器的使用一、实验目的（1）通过阅读仪器说明书（使用手册），了解仪器的主要技术性能指标，初步掌握常用电子仪器的使用方法。（2）掌握函数信号发生器和交流电压表（毫伏表）的使用方法。（3）掌握双踪示波器的基本操作方法，掌握使用示波器测量电信号的基本参数：幅度（有效值、峰值或峰峰值）、周期（频率）和相位的方法。二、实验设备及材料函数信号发生器（DF1641B1型）、双踪示波器（MOS-620/640型）、交流毫伏表（MVT171或D-171型）、直流稳压电源、万用表等。三、实验原理（一）函数信号发生器函数信号发生器是在电子电路实验中最常用的电子仪器之一，用来产生各种波形的信号（正弦波、三角波、方波等）。函数信号发生器所产生的各种信号的参数（如电压幅度、频率等），一般都可以通过仪器面板上设置的开关和旋钮加以调节。本实验中介绍的DF1641B1型函数信号发生器，是一多功能函数信号发生器。它可以输出正弦波、三角波和方波，频率范围为0.3Hz~3MHz。其最大输出电压幅度20V峰峰值（对正弦波，最大输出有效值7V），可作为一般振荡器给放大器提供信号。该函数信号发生器与其他设备配合，还可以用作扫频信号发生器，这里仅介绍作为振荡器的使用方法。1、DF1641B1型函数发生器面板中各旋钮介绍。如图1-1所示。图1-1DF1641B1型函数发生器面板图1—电源开关；2—频率范围选择（向上）；3—频率范围选择（向下）；4—波形选择开关；5—直流偏置开关；6—直流偏置调节；7—扫频方式选择；8—扫描速率；9—输出衰减选择；10—电压输出；11—TTL输出；12—输出幅度微调；13—计数器输入；14—内接/外测选择；15—扫频宽度；16—对称度调节；17—输出信号幅度显示；18—对称度控制开关；19—频率微调；20—频率显示`62、操作步骤（1）打开电源开关○1后，按下波形选择开关○4以选择信号类型，例如，正弦波。（2）用频率范围选择开关○2○3和微调旋钮○19配合调节将输出信号的频率确定，此时只要读出显示屏上的数值即可。（3）调节输出衰减选择开关○9和幅度微调旋钮○12，可以调节输出信号的电压幅度大小。注意：信号有效值大小在信号发生器上不能读出，而必须用交流电压表才能测出，信号发生器上面的读数为信号的峰峰值Vp-p。此外，由于函数信号发生器可以输出正弦波、三角波、方波信号，因此，输出电压的幅度通常用有效值、峰峰值Vp-p等来表示。DF1641B1型函数信号发生器产生的几种常用的波形的参数见下表1-1。表1-1DF1641B1型函数信号发生器产生的几种常用的输出电压波形的参数DF1641B1型函数信号发生器输出电压峰峰值最大不小于20Vp-p，在输出信号幅度显示窗口○17可直接读出输出电压的峰峰值。输出衰减选择开关有4挡：“0dB”表示输出信号未经过衰减器，不对信号进行衰减；“-20dB”表示输出电压衰减10倍；“-40dB”表示输出电压衰减100倍；“-60dB”表示输出电压衰减1000倍；输出幅度微调旋钮可以对输出电压的大小作均匀的调节。输出情况如表1-2所示。表1-2DF1641B1型函数信号发生器信号输出幅度输出衰减选择开关位置输出信号的峰峰值正弦波输出最大有效值0dB（20Vp-p）20Vp-p7V-20dB（2Vp-p）2Vp-p700mV-40dB（20mVp-p）200mVp-p70mV-60dB（2mVp-p）20mVp-p7mV（4）信号发生器输出已调好的信号，输出探极与外接电路的连接时要注意的是，红色UUK/=F波形因数UUK/=PP波峰因数U平均值PP707.02UU≈PP673.02UπU≈.111≈22πPP577.0≈3UU2PUPUPU732.1≈3414.1≈2.151≈22211信号波形U有效值7线是正极，黑色线是负极（信号地）。（二）双踪示波器示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，它可以直观地显示各种周期电压（或电流）波形及各种瞬时参数，灵敏度高，对被测电路的工作状态影响小，因此被广泛地应用于电子测量领域中。双踪示波器可以同时观测两个电信号。本实验使用的MOS-620/640型示波器，可以观测到的最高信号频率为20MHz/40MHz。1、双踪示波器的工作原理双踪示波器有两个独立的输入通道和前置放大器，通过垂直方式（或称为显示方式）开关切换，共用垂直（Y轴）输出放大器，由转换逻辑电路控制。当此开关置于交替位置（ALT）时，在机内扫描信号的控制下，交替地对CH1通道（YA）与CH2通道（YB）的信号扫描显示。即第一次扫描显示CH1通道的信号，第二次扫描显示CH2通道的信号，第三次又扫描显示CH1通道的信号…，由于人眼的视觉残留现象将会在屏幕上同时观察到两个通道的信号波形，从而实现双踪显示。这种显示方式一般在输入信号频率比较高时使用。当显示方式开关置于断续位置（CHOP）时，则在一次扫描的第一个时间间隔显示CH1通道的信号波形的某一段，第二个时间间隔显示CH2通道的信号波形的某一段，以后各间隔轮流地显示两信号波形的其余段，以实现双踪显示。这种方法通常用在输入信号较低时使用。2、MOS-620/640FG型双踪示波器的面板旋钮介绍MOS-620FG型双踪示波器的面板图如图1-2所示。640FG型示波器的面板与620FG图1-2MOS-620FG型双踪示波器的面板图1—校准信号输出端；2—亮度控制钮；3—聚焦调整钮；4—轨迹旋转调整钮；5—电源指示灯；6—电源开关；7，22—垂直衰减（灵敏度）调节；8—CH1(X)输入；9，21—垂直灵敏度微调；10，18—输入信号耦合方式选择；11，19—垂直位置调整；12—ALT／CHOP(交替/断续方式选择按钮)；13，17—垂直直流平衡调整；14—垂直（显示）模式选择；15—机箱接地端；16—CH2INV按键；20—CH2(Y)输入；23—触发源选择；24—外触发输入；25—触发模式选择开关；26—触发极性选择；27—触发源交替设定键；28—触发电平调节；29—水平扫描速度（灵敏度）调节；30—水平扫描速度微调；31—扫描扩展开关；32—水平位置调整；33—滤光镜片；39—触发电平锁定40—频率显示`8型完全相同，只是640FG型Y轴通道频带宽度为40MHz。而MOS-620/640型示波器则没有频率计频率显示。3、双踪示波器的基本操作（1）打开电源开关○6，预热1min，参照附录1.2中关于示波器基本操作（单通道操作）和双通道操作时有关控制旋钮的设置，将各旋钮调节到合适的位置，此时将出现时基线，再调节亮度○2和聚焦○3旋钮，使时基线的光迹清晰明亮。（2）用示波器的探极线接上示波器自身的标准信号CAL-2Vp-p输出端○1，然后调节水平扫描速度开关○29和垂直灵敏度调节旋钮○7○22，使信号波形能有两至三个完整的周期稳定出现在屏幕上，此时，示波器就算初步调节好了。双踪示波器有两个输入通道可以输入被测信号，每个通道的输入探极与被测信号的连接方法是：红色线是正极，黑色线是负极。注意：使用示波器时，一般可先将输入信号耦合方式选择开关○10○18置GND（地），将示波器水平位置调整（X轴位移）○32和垂直位置调整（Y轴位移）旋钮○11○19放在中间位置。接通电源预热1min，屏幕上显示出光迹后，将水平扫描速度（X轴灵敏度）调节旋钮○29置于0.1/div，使屏幕上显示出一条细的水平扫描线。微调水平位置调整○32和垂直位置调整旋钮○11○19，使水平扫描时基线位于屏幕中央。切忌将光点长时间停留在某一点上，以免烧坏荧光屏。4、用示波器测量电信号参数的基本方法（1）幅度测量将垂直灵敏度微调旋钮○9○21置CAL（校准）位置（即顺时针旋到底），这时被测信号的幅度（峰峰值）等于“VOLTS/DIV”垂直衰减（灵敏度）选择开关○7（或○22）所在档位的刻度值（V/div）乘以示波器显示波形高度在Y轴上所占的格数。注意：这里是指示波器探极线上的衰减开关通常置“×1”位置，即探极线没有对输入信号进行衰减时的情形。若探极线上的衰减开关置“×10”位置时，被测信号的幅度（峰峰值）还要再乘以10。（2）周期（频率）测量将“SWP.VAR.”水平扫描速度微调旋钮○30置CAL（校准）位置（即顺时针旋到底），“×10MAG”扫描扩展开关○31置释放位置（未按下），这时被测信号的周期等于“TIME/DIV”水平扫描速度（灵敏度）选择开关○29所在档位的刻度值（s/div）乘以示波器显示波形宽度在X轴上所占的格数。若扫描扩展开关○31被按下置于扩展“×10”位置时，则被测信号的周期要再除以10。测量频率，则为周期的倒数：f=1/T。（三）交流电压表（毫伏表）交流电压表（毫伏表）是用来测量正弦波信号电压有效值的仪表，仪器输出也是一个高增益的宽频带放大器。本实验采用的MVT171单针毫伏表，能测量AC电压范围为：1mV到300V（有效值），频率范围为：5Hz到1MHz。而D-171单针毫伏表，它的测量频率范围同样为5Hz~1MHz，而幅度有效值为300μV~300V的正弦信号电压。9MVT171型交流毫伏表的仪器面板图如图1-5所示。1、分贝挡位的应用说明表盘上提供有两个分贝刻度，校准为：0dB=1V0dBm=0.775V（1mV，600Ω）（1）dB“Bel”是计量功率比值的对数单位，一个分贝（“decibel”，缩写为dB）为一个贝尔（Bel）的1/10。dB的定义为：dB=10lg(P2/P1)，若R1=R2，功率比值为1dB=20lg(U2/U1)=20lg(I2/I1)。dB的定义最初用以表示功率的比值，但在应用中，其他值的比率（电压比或电流比）对数也可称为dB。例如，一个放大器的输入电压为10mV，输出电压为10V，放大等级为10V/10mV=1000倍。因此也可以dB为单位表示为：放大等级=20lg(10V/10mV)=60dB（2）dBm“dBm”为dB（mW）的缩写。表示的是相对于1mW的功率比值，通常指的是600Ω阻抗下的功率。因此，“0dBm”定义为：0dBm=1mW或0.775V或1.291mA（3）功率或电压的级别由刻度读值和选择的挡位来确定。例如：刻度读数档位级别（-1dB）+（+20dB）=+19dB（+2dB）+（+10dB）=+12dBD-171型交流毫伏表面板与MVT171型基本相同，不同的有：D-171型表的量程选择范围多一个-70dB（300μV）档位；表头第一行刻度指示单位缩小10倍；此外没有设置相对参考控制（校正）○6和工作状态指示灯○7。2、交流电压表的使用方法及一般操作步骤调零：在接通电源前，对表头进行机械零点的校准。先将量程开关放在量程最大挡，接通电源预热1min。将连接线的输入端的红、黑端子相互短接后，把量程开关放在最小挡，调节“调零旋钮”，使表针指在零位。此时，交流电压表即已完成调零。将被测信号输入交流电压表进行测量时应注意：由于交流电压表灵敏度较高，为避免因50Hz交流电的感应将表头指针打弯，在测量时应先将量程开关放在大于10V挡，并应先接地线后再接信号线，测量结束后拆连线时则应先拆信号线后再拆接地线。估计被测电压的大小，选出合适的量程；若事先不知道被测电压大小，应将量程置最大挡，然后逐次减小，使表针偏转大于满刻度的1/3以上区域，以提高测量精度。图1-5MVT171毫伏表前面板1—电源指示灯；2—电源开关；3—量程选择开关；4—信号输入端；5—信号输出端；6—相对参考控制（校正）；7—工作状态指示灯；8—表头；9—零点调节`10使用完毕后，应将量程开关转换到最大量程挡，以免下次使用时损坏仪表。注意：由于电压表指示值是以正弦电压有效值为刻度的，若被测电压波形为非正弦波，测量电压的读数会有一定误差。（四）常用电子仪器的使用实验电路本实验中采用的三种常用电子仪器，即函数信号发生器，交流电压表（毫伏表）和双踪示波器，它们之间的连接方式如图1-6所示。四、实验内容1、示波器的使用（实验内容中涉及面版旋钮编号指MOS-62