实验一常用电子仪器的使用

一、实验目的

①掌握实验室常用的电子仪器的正确使用方法。

②能用示波器正确观察各种信号的波形及其幅度和频率（时间）。 ③掌握示波器、信号发生器、毫伏表三者配合进行测量的方法。 二、实验原理

本实验采用的三种常用电子仪器为：信号发生器（AFG—2105）、晶体管毫伏表（CA2171）和示波器（DS1052E）。三种仪器之间的连线方式如图1-1所示。

图1-1 测量仪器连接图

①信号发生器（AFG—2105）我们用来产生0.5Hz~5MHz 的正弦波信号、脉冲信号和三角波信号。输出电压有效范围为1mVPP~10VPP(接50Ω负载)；2mVPP~20VPP(空载)。

②毫伏表用来测量电压大小。根据实验选定的信号频率和幅度的范围，选用CA2171型毫伏表的量程。它能测量频率为10Hz~2MHz、幅度为30µV~100V的正弦信号电压（以有效值指示）。

③示波器是一种用来观察各种周期电压（或电流）波形的仪器。能观察到的最高信号频率主要决定于示波器Y轴通道的频带宽度。本实验采用双通道通用示波器，用以观测频率为10Hz~50MHz各种周期信号。为了减小示波器的输入阻抗对被测信号的影响，被测信号可以通过探头加到Y轴放大器的输入端。示波器探头有10:1衰减或1:1两种。

三、实验器材 低频信号发生器 1台 数字示波器 1台 晶体管毫伏表 1台 四、实验内容与方法

1．DS1052E数字示波器的使用 ⑴仪器面板各控制位置的调节

示波器的面板如图1-2所示，作为初学者只要关注最基本的按钮、旋钮；随着学习的深入，需要时查阅教科书乃至用户手册，实验中心网站上有DS1052E数字示波器的用户手册。要重点关注特殊的按钮和旋钮，如最大的，最上面的，最下面的，角上的，边上的等。

⑵功能检查

打开电源，将示波器探头与通道 1 （CH1）连接，探头上的开关设定为 10X。按CH1 功能键显示通道1的操作菜单，应用与探头项目平行的3号菜单操作键，选择与使用的探头同比例的衰减系数（此时设定应为10X）。把探头端部和接地夹接到探头补偿器的连接器上。按 AUTO（自动设置）按钮，几秒钟内，可见到方波显示。

以同样的方法检查通道 2（CH2）。按 OFF 功能按钮或再次按下CH1功能按钮以关闭通道1，按CH2功能按钮以打开通道2，重复上述步骤。

注意：探头补偿连接器输出的信号仅作探头补偿调整之用，不可用于校准。

图1-2 示波器面板图

⑶探头补偿

在首次将探头与任一输入通道连接时，进行此项调节，使探头与输入通道相匹配。未经补偿或补偿偏差的探头会导致测量误差或错误。若调整探头补偿，可按如下步骤进行：

将探头菜单衰减系数设定为 10X，探头上的开关设定为 10X，并将示波器探头与通道1连接。如使用探头钩形头，应确保与探头接触紧密。

将探头端部与探头补偿器的信号输出连接器相连，基准导线夹与探头补偿器的地线连接器相连，打开通道1，然后按AUTO。

检查所显示波形的形状，是否如图1-3所示。

图1-3 探头补偿调节

如必要，用非金属质地的改锥调整探头上的可变电容，直到屏幕显示的波形如图1-2补偿正确。必要时，可重复上述步骤。

警告：为避免使用探头时被电击，确保探头的绝缘导线完好，并且连接高压电源时不要接触探头的金属部分。

⑷波形显示的自动设置

数字示波器具有自动设置的功能。根据输入信号，示波器可自动调整电压倍率、时基以及触发方式至最好形态显示。应用自动设置时，被测信号的频率要大于或等于50Hz，占空比大于1％。

使用自动设置时，先将被测信号连接到信号输入通道，再按下AUTO按钮。示波器将自动设置垂直，水平和触发控制。如有需要，可手工调整这些控制使波形显示达到最佳。

2．CA2171型晶体管毫伏表的使用 （按普通指针电压表对待）

3．AFG—2105低频信号发生器的使用（用途开始，周期信号形状、幅值、频率、直流偏置、占空比）

①阅读说明书中的使用方法，了解如何选择输出信号的频率及电压值范围。

②用低频信号发生器产生三种波形：正弦波、方波、三角波，用示波器观察这三种不同波形。

测试任务（1）调节信号发生器，使输出信号为0.2V(有效值Urms)、2kHz，测量并填表1-1。

表1-1 信号发生器与示波器示数对比表

示波器测量的数据 波形 f(kHz) 正弦波 方波 三角波 Um(V) Urms(V) Um 与Urms关系 测试任务（2）调节信号发生器，使输出信号为正弦波、1V(有效值Urms)，测量并填表1-2。

表1-2 信号发生器、示波器与毫伏表示数对比表

频率 1kHz 5 kHz 10 kHz 示波器测量的数据 f(kHz) Um(V) Urms(V) T(ms) 毫伏表测量的数据 Urms(V) 4．综合测试

校验信号发生器输出两种不同波形的有效值、最大值和比例系数K。方法是：用信号发生器产生两种波形（正弦波和方波），频率可任意选定（但测量时不能再改变），信号幅度调至最大值。

测试任务（3）

用示波器测量最大值Up（峰值），用毫伏表测量有效值Uo。比例系数K=有效值Uo/峰值Up。

填表1-3，将测量值与理论值比较，如果有误差，说明误差原因。

表1-3 有效值和最大值比例系数记录表

波形 正弦波 方波 峰值Up 有效值Uo 测量K值 理论K值 五、实验思考 1) 用示波器观察波形时，要达到如下要求应分别调节哪些旋钮、按钮？

①波形清晰；②亮度适中；③波形稳定；④移动波形位置；⑤改变波形宽度；⑥改变波形高度；⑦自动显示测量结果。

2) 用示波器测量交流信号，如何才能达到尽可能高的测量精度？

附：实验报告要求 1．结构

①实验目的与要求 ；

②实验原理，包括实验电路的设计过程、系统框图、原理图、测试方案等，要求在实验前完成,（不要大量抄实验讲义上已有的内容）；

③实验仪器，实验中用到的仪器设备；

④实验内容，记录实验步骤、原始数据、实验过程、实验中遇到的故障现象、排除故障的过程和方法等；

⑤实验分析，对实验结果进行分析比对； ⑥实验思考题，如有，提交思考题答案；

⑦实验小结，总结实验完成情况，对设计方案和实验结果做必要的讨论，简述实验收获和体会；

⑧参考文献，记录实验过程阅读的有关资料，包含资料名称、作者等。

2．书写

①字迹清楚、布局合理；

②图表要用铅笔、直尺画，并须符合规范。