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1、68实验一 常用电子仪器使用一、实验目的1学习电子实验中常用的电子仪器示波器、低频信号发生器、万用表（指针式、数字式）等的主要技术指标、性能及正确使用方法。2熟悉数字电路实验箱的结构和使用方法。3了解示波器的工作原理，掌握 XJ4241 双踪波示波器观察正弦波、方波、脉冲波和读取参数的方法。二、实验原理在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有万用电表、示波器、信号发生器、交流毫伏表及稳压电源等，是测试、调整、或研究电子线路的基本仪器，每个实验几乎都用到这些仪器。对于这些仪器的使用，可按信号的流向，以连线简捷、观察读数方便的原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局和连线如图 11 所示。接
2、线时应注意，为防止外界的干扰，所用仪器的公共地端都应连在一起，称共地。信号源和示波器要用专用电缆线，交流毫伏表要用屏蔽线，电缆和屏蔽线的外层屏蔽网必须接地，以防止干扰信号进入测试仪器。直流稳压电源的接线用普通导线。为了电子电路实验方便，经常使用“电子电路实验箱” ，在实验箱中集中了各种元件、插座、控制开关、显示器件和电源、信号源等，还有很多用于连线的插口，可以完成大多数电子实验。在实验讲义的附录中以对上述仪器的工作原理和使用做了较详细的说明，请认真阅读。以下对 XJ4241 双踪波示波器再着重指出几点： 1寻找扫描光迹点在开机半分钟后，如仍找不到光点，可用以下方法试着寻找： 右旋“辉度” （旋
3、钮 1）到底，增加亮度来寻找光点 。 将“电平 ”旋钮（旋钮 23）轻拉出（使 X 轴处于“自激扫描”状态） ，再分别调节“X 位移”钮（旋钮 7）对扫描线进行左右调节 、调节“Y1” 、 “Y2”位移旋钮（旋钮 8、18） 对扫描线进行上下调节 ，以找到扫描光迹为止。然后将“电平 ”旋钮轻按进去（复位） 。再将扫描光迹调到所需位置。 692稳定波形为显示稳定的波形，需注意 XJ4241 示波器面板上的下列几个控制开关或旋钮的位置：a、 “X 扫速开关” （tdiv ） （旋钮 20）其位置应根据被观察信号的周期来确定。例:1KHz 的信号其周期为 1 毫秒（ mS） ，这时“X 微调” （t
4、div）扭应至于“1”的位置。b、 “内外”按键（按键 24）“触发选择”通常选为内触发。c、 “SmS”按键“扫速单位”的位置应根据被观察信号的周期的单位来确定。d、 “电平 ”旋钮（钮 23）“调节和确定扫描触发点”的旋钮在推入的状态。左右调节“电平 ”旋钮（旋钮 23） ，使波形稳定显示。如果按以上方法还未能使波形稳定，则可采用以下方法：a、将“稳定度” （旋钮 22）和“电平 ”旋钮（旋钮 23）逆时针调到终点，再顺时针调节“稳定度”扭，至信号的波形出现后，继续顺时针调节该扭至波形恰好消失的临界点（即一条竖线）为止，这时 X 扫描振荡器处于临界自激状态。b、再调节“电平 ”旋钮。使波形
5、出现和稳定。3示波器有四种显示方式属单踪显示有“Y1” 、 “Y2”、 “Y2-X”；属双踪显示有“二踪” 。方式的选择与信号的输入：单踪显示时：a “单踪二踪”键凸出， “单踪”有效。b “常态Y2-X”键“凸出” ，即常态有效c当“Y1Y2 ”按键凸出时， “Y1”端连接的信号作为 Y 轴输入信号。b、当“Y1Y2”按键凹入时， “Y2”端连接的信号做为 Y 轴输入信号。c、当“常态Y2-X ”键“凹入 ”时，Y2-X 有效， “Y2”端连接的信号，做为 X 轴输入信号（一般只用于观察“李沙育图形” ，平常不用） 。 双踪显示：“单踪二踪”键凹入。70a、当“常态Y2-X ”键凸出时， “
6、常态”状态有效。从 Y1 端输入一路信号，从 Y2端输入另一路信号，屏幕此时可同时观测到两路信号波形。b、当“常态Y2-X”键凹入即“Y2-X”状态有效时，Y2 端做 X 轴信号输入，与 Y1端输入的信号一起观测，常用于显示李沙育图形，对未知频率的正弦波测量其频率（如：当屏幕出现圆环时，则 Y1 端与 Y2 端输入的正弦波信号频率相等） （一般不常用） 。4在测量中，从显示屏的 Y 轴读幅值（即电压峰值） 、从 X 轴读周期（即时间值）时，应注意微调按钮必须处于校准位置。在测量脉冲幅度时，Y1、Y2 的 “微调”旋钮（旋钮 9、13）必须置于“校准”位置（顺时针到底） ，这时 Vdiv 的指示
7、值才能正确。在测量波形周期时，应将扫描速率“微调” （旋钮 21）旋钮置于“校准”位置（顺时针到底） ，扫描速率“扩展”旋钮置于“推进”位置，这时 t div 的指示值才准确。三、实验设备与器件：1信号源 XD22 2XJ4241 示波器3交流毫伏表 GB-9 4万用电表四、实验内容：首先根据实验讲义的第三章有关内容，熟悉万用电表、XD22 型低频信号发生器、XJ4241 双踪示波器和数字电路实验箱面板上各旋钮的作用和使用方法。1.使用前的检查：（XJ4241 双踪示波器） 仪器各控制按钮、旋钮按表 1.1 规定放置：表 1.1面板控制机件 作用位置 面板控制机件 作用位置Y 方式 全部退出（
8、凸出） X tdiv 0.2Y1、Y 2 Vdiv 旋钮 0.2Vdiv 电 平 推入Y1、Y 2 微调旋钮 校准位置 Y1 移位 居中触发极性（） Y2 移位 居中扫速单位（SmS ） mS X 移位 居中触发源选择( 内外) 内 接通电源：拉出“辉度钮” ，即可打开电源开关，指示灯亮。71 寻找光迹：经预热片刻后，顺时针转动“辉度”钮，应出现光点或扫描线，这时用手触探头，应显示杂乱干扰波，说明仪器工作基本正常。2.测量示波器内的校准信号用机内校准信号（方波 f = 1KHZ2，电压幅度（1V 30）对示波器进行自检。1）调出“校准信号”波形： 重复“1使用前的检查”中的、步骤，置 tdiv
9、 于 1mSdiv 档。 将“焦距”钮拉出，使“校准信号振荡器接通电源” ，输出 1KHZ、 1V 的方波信号。 将 Y1 端探头连接在“校准信号 ”输出“ ”端。 将波形调稳定（详见前述的“2稳定波形”部分） 。2）校准： Y1 增益校准：方波幅度应为 5div（Y 1 旋钮为 0.2V div） ，此时垂直偏转灵敏度指标可认为已符合技术性能要求。 （只观察并记录，不作调整，因为有关调节部件需打开机壳才能接触） 调节 X 移位（旋钮 7） ，使第一周期起点恰好在座标最左起始端线上，调整 X 增益校准（旋钮 6） ，使方波第十周期波形的末端恰好落在座标右边最末一根线上，此时扫描速度即可认为符合
10、技术指标要求。3.测量“数字电路实验箱”的直流电压源用指针式万用表和数字式万用表的直流电压测试“数字电路实验箱”中5V、5V、15V 和15V 直流电源的输出电压，记入表 2.1 中。表 2.1标称测试值 值使用仪器+5V 5V +12V 12V500 指针表数字万用表令 XD22 低频信号发生器输出正弦波其电压的频率分别为72100Hz、1KHz、10KHz 、100KHz，有效值均为 1V（交流毫伏表测量值） 。改变示波器扫速开关 Y 轴灵敏度开关位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表 1.2 中。表 1.2实 测 值 实 测 值信号电压频率读数 周期（mS） 频率（Hz）信号电压毫
11、伏表读数 峰峰值（V） 有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz* 3.测量相位用“双踪”方式测量两波形间相位关系的接线如图 1.1 所示。虚线中是“RC 网络” ，用电阻和电容自己连接而成，图中“ ”表示使用屏蔽线。屏蔽线外层的屏蔽网必须接地，可阻止干扰信号进入测试仪表的输入端。1）按图 1.1 连接实验电路，调整 XD22 的输出为：频率 1KHZ，幅值为 2V，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 VR 和 VX ，分别加到示波器的 Y1 和Y2 输入端。 2）把“二踪单踪”按钮置“双踪” ， “Y1Y 2”按钮置 Y1（这时，同步信号取自Y1） ，将
12、Y1 和 Y2 输入“耦合方式”置“AC ”档位（即通交流） ；调节“电平”旋钮，使波形稳定；调节 Y1 和 Y2 的“衰减”和“微调” ，并调节 Y1 和 Y2 的“位移” ，使两通道的波形移到上下对称于 00轴（即 X 轴）处，以便于观察。则两波形相位差 为： 0T36)div(XT 1 完整周期所占格数（ div 即格数）图 1.1 10K0.1UY1 Y2XJ4241RC.VRVXXD2273X 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相 位 差1 周期格数 两波形 X 轴差距格数实 测 值 计 算 值XT X 为读数和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋
13、钮，使波形一周期占整数格。4.脉冲波有关参数的测量：Tr - 上升沿延迟时间 Tf - 下降沿延迟时间 TW - 脉冲宽度 Um - 脉冲幅值T - 脉冲周期 用“数字电路实验箱”的低频信号发生器发出的脉冲信号（方波型）做为测试XJ4241 双踪示波器的输入信号，用 XJ4241 双踪示波器观察波形并测量以上参数填入表4，并画图。例如：选a.“ACDC 键”选 DC 状态。b. 为读数方便选用 800KHZ500KH Z 作为输入信号c. 改变脉冲频率和幅度，测 2 组数据。 将 XD22 低频信号发生器，改成 TTL 信号，做为 XJ4241 示波器的输入信号 ，并重复以上步骤。(注意：在测
14、 TTL 方波时应保留原来脉冲波的原点，其“ACDC 键”选DC 状态。 )图 1-5 脉冲波形参数TwTUom0.9Uom0.5Uom0.1UomTr Tf74表 1-4所选频率上升沿延迟时间 Tr =下降沿延迟时间 Tf =脉冲宽度TW =脉冲幅值Um =脉冲周期T =f1 =f2 =f3 =f4 =五、实验报告1. 整理实验数据，并进行分析。2. 问题讨论1）电平钮拉出和退入的位置、内外开关的位置有什么区别？通过实验对它们的操作特点及使用场合加以总结。2）分析稳定度旋钮和电平旋钮对波形稳定调节的影响和写出调节波形稳定的步骤。3）用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在荧光屏上得到稳定波形，应选择下列开关的位置？， 显示方式选择（Y1、Y2、二踪单踪、电平 凸凹）？ 触发方式（Y2-X常态）凸凹？ 触发源选择（内外）凸凹？六、预习要求1、阅读实验附录中有关示波器部分内容。2、计算当 f 2KHz 、 C 0.01F 、 R 10K，计算图 2-1 RC 移相网络的u放大倍数和 相位差(参考 P132 RC 电路的频率响应)。73
