实验一 常用电子仪器的使用
一、实验目的
1、掌握示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等常用电子仪器的使用方法。
2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验原理
在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压
电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，如图1－1所示是测试放大电路时各仪器与被测电路之间的布局与连接。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图
1、示波器
示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：
1）、寻找扫描光迹
将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。）
2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显
示一般适宜于输入信号频率较底时使用。
3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。
4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。
有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。
5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。
根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 2、函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波等多种种信号波形。函数信号发生器的使用主要是掌握输出信号的幅度和输出信号频率的调节，输出电压的幅度最大可达20VP－P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。一般信号发生器输出幅值的大小本身不能显示，需要专门的测试仪表（毫伏表）来测量；函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节，输出信号的频率数值本身一般都有指示。
函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路，在使用时应先将输出幅度调节旋钮反时针旋转到底（使输出为零），然后根据需要信号幅值的大小再进行调节。
3、 交流毫伏表
交流毫伏表可以用来测量正弦交流电压的有效值，它的灵敏度比较高，有一定的频率响应的范围。使用时注意两点：一是要正确接线（将被测信号正确地输入到毫伏表里），二是要合理地选择毫伏表的量程。以免因接线错误或者量程选择不当而损坏仪表。
三、实验设备与器件
1、 函数信号发生器 2、 双踪示波器 3、 交流毫伏表 4、直流稳压电源 5、直流电压表 6、毫安表
四、实验内容
1、用机内校正信号对示波器进行自检。 1) 扫描基线调节
将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移（”）和“Y轴位移”( )旋钮，使扫描线位于屏幕，并且能上下左右移动自如。
2）测试“校正信号”波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合
方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（V/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。 a. 校准“校正信号”幅度
将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1。 表1－1
幅 度 Up-p(V) 频 率 f(KHz) 上升沿时间 μS 下降沿时间 μS 标 准 值 实 测 值 注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。
*b. 校准“校正信号”频率
将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1。
*c． 测量“校正信号”的上升时间和下降时间
调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X•轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表1－1。 2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数
调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。
改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，•测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。
表1－2
示波器测量值 信号电压频率 100Hz 1KHz 10KHz 周期（ms） 频率（Hz） 信号电压 毫伏表读数 示波器测量值 峰-峰值（V） 有效值（V） （V） 100KHz *3、测量两波形间相位差
1) 观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点
Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s／div挡）和扫速较高挡位（如5μS／div挡），把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。
2) 用双踪显示测量两波形间相位差
① 按图1－2连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。
为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。
② 把显示方式开关置“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y1、Y2的（ ）移位旋钮，使两条扫描基线重合。
③将Y1、Y2 输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y2 灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差。
图 1－2 两波形间相位差测量电路
图 1－3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波
θX(div)3600 （1-1）
XT(div) 式中： XT—— 一周期所占格数
X—— 两波形在X轴方向差距格数
记录两波形相位差于表1－3。
表1－3
两波形 一周期格数 X轴差距格数 XT＝ X＝ 实 测 值 θ＝ 计 算 值 θ＝ 相 位 差 为读数和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。
五、注意事项
1、不要随意插拔各仪器的输入、输出及测试线。
2、在进行仪器调节时，转动旋钮一定要用力适度，以免损坏设备！
六、实验报告
1、 整理实验数据，并进行分析。
2、 用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？
a) 显示方式选择（Y1；Y2；Y1＋Y2；交替；断续） b) 触发方式（常态；自动） c) 触发源选择（内；外）
d) 内触发源选择（Y1、Y2、交替）
3、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽 线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?
4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示 值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？
