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1、东南大学电工电子中心 实验报告课程名称：电工电子实践初步第 12 次实验实验名称： 常用电子仪器的使用 院（系）： 自动化学院 专 业： 自动化 姓 名： XXX 学 号： 0800XX 实验室： 8室 实验组别： XX 同组人员： 实验时间： 2010年8月219月9日 评定成绩： 审阅教师： 一、实验目的1、 掌握常用电子仪器的使用方法；2、 掌握几种典型信号的幅值、有效值和周期的测量；3、 学会识别常用电子元器件；4、 学会用万用表测量电阻、电容的方法。二、实验仪器设备1、 TDS1001型数字示波器；2、 F05A型数字合成函数/任意波信号发生器/计数器；3、UT803型数字万用表4、
2、YB2172型交流毫伏表三、实验内容1、 示波器测量前的调节与准备内容：根据测量要求设置菜单变量。2、 机内标准信号测量a、 内容：将机内的标准方波信号输入到CH1通道，用示波器测量这个信号，将波形画在坐标纸上，测量数据记录到表3中并分析讨论（峰峰值和周期要按所列格式记录）。用数字示波器测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期时必须用三种方法：第一种方法是直接使用面板上的“MEASURE”按钮，然后在显示屏上读数；第二种方法是先读出波形垂直所占格数或水平所占格数，然后用“格数倍率（V/DIV，S/DIV）”方式计算相应电压或时间；第三种方法是用游标来测量。b、 操作过程： 将机内标准方波信号接入C
3、H1通道； 设置合适的电压灵敏度或扫描时基因数或使用自动设置功能（AUTOSET）以获得稳定、清晰、观察效果好的波形； 分别使用数字示波器的三种测量方法测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期，并记录数据和波形。波形如下：图1 机内标准方波信号c、 实验数据：测量方法示波器标注示波器实测峰峰值(V)频率(Hz)峰峰值(V)低电平电压(V)高电平电压(V)周期(s)频率(Hz)一51K5.20-0.085.121.000m1000K二51K5.000.005.001.000m1.000K三51K5.040.005.041.000m1.000K注：三种测量方法的顺序与实验内容a中所述顺序一致。d、 数
4、据分析：三种方法的测量值均与示波器上的标注值吻合，因方法不同而略有差异，但属正常误差范围内，说明实验结果正确。e、 实验结果分析讨论要点：在这个实验中我们显然需要选择DC输入耦合方式，那么为什么不能选择AC输入耦合方式呢，如果选择了AC输入耦合方式，测得的波形、峰峰值、低电平电压、高电平电压各会有什么变化呢？答：因为所观测的机内标准信号为方波，含有直流分量。若选择AC输入耦合方式，信号中的直流分量被隔开而只能观测到交流成分，从而使测量值错误，测得的波形下移（如图2所示）、峰峰值不变、低电平电压和高电平电压均为原值减去峰值。 图2 AC耦合时的机内标准方波信号以YB4320示波器为例，该示波器提
5、供的标准信号是的方波。假设示波器的读数误差为0.1格，试计算示波器灵敏度分别选择1V、0.5V、0.2V、0.1V时的相对误差分别为多少。并分析自己在上面的测试中选择的灵敏度是否合适。答：灵敏度为1V/DIV时相对误差=； 灵敏度为0.5V/DIV时相对误差=； 灵敏度为0.2V/DIV时相对误差=； 灵敏度为0.1V/DIV时相对误差=。可见，测量峰峰值为0.5V的方波时，电压灵敏度选择0.1V/DIV最合适，测量误差最小。同样假设示波器的读数误差为0.1格，试计算示波器扫描速率取2ms、1ms、0.5ms、0.2ms和0.1ms时测量的相对误差是多少，并分析自己在上面的测试中选择的扫描速率
6、是否合适。答：扫描速率为2ms/DIV时相对误差=； 扫描速率为1ms/DIV时相对误差=； 扫描速率为0.5ms/DIV时相对误差=； 扫描速率为0.2ms/DIV时相对误差=； 扫描速率为0.1ms/DIV时相对误差=。 可见，测量频率为1KHz、周期为1ms的方波时，扫描速率选择0.1ms/DIV测量误差最小，但为了在示波器上看到12个完整周期的波形应选择0.2ms/DIV的扫描速率。请总结一下示波器测量标准信号的基本步骤和必须注意的要点。答：基本步骤：（以模拟示波器为例）假设示波器使用的是CH1通道1）示波器上，显示方式选择CH1，输入耦合方式选择DC，扫描方式置于自动，调节电平旋钮、
7、位移旋钮、垂直电压灵敏度旋钮和扫描时基因数旋钮，同时将垂直电压灵敏度微调旋钮和扫描时基因数微调旋钮置于校准位置，使信号波形以合适的大小稳定地出现在屏幕中间，调节亮度、聚焦旋钮，使信号波形的亮度适中，线条清晰；2）读出低电平线与高电平线之间垂直方向所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的峰峰值UP-P；3）将输入耦合方式选择在GND，记下地线所在的位置，然后再将输入耦合方式转到DC，读出波形的高电平线到地线所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的高电平值UH；4）将垂直电压灵敏度调高，并使低电平线显示在屏幕上，然后输入耦合方式选择在GND，记下地线所在
8、的位置，再将输入耦合方式转到DC，读出波形的低电平线到地线所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的低电平值UL； 注意要点：TRIG MENU中“触发方式”要选择“自动”，根据测量信号由CH1还是CH2通道输入选择“信源”；CH1或CH2 MENU中的“耦合方式”要选择“直流”；探头倍率要选择1。3、TTL脉冲信号测量a、内容： 从函数发生器的TTL输出口接出一个TTL脉冲信号到示波器的输入端，示波器探头的衰减为“1”。根据表4的要求完成实验，并在坐标纸上记录每个实验的波形，测量结果记录在表4中； 将示波器的探头的衰减变为“10”，重复1）的实验。b、操作过程： 调节函数
9、发生器产生所需信号，接入示波器； 先将示波器探头的衰减置为“1”，测量完各项值后再将示波器的探头的衰减变为“10”，重复测量； 测量上升时间和下降时间时，将扫描速率调到最小，TRIG MENU中“斜率”分别选择“上升”和“下降”。c、实验数据：信号源示波器探 头示波器测量结果频率(Hz)占空比(%)衰 减峰峰值(V)高电平电压(V)低电平电压(V)周期(us)频率(Hz)50“1”5.445.28-160m100.010.00K“10”5.765.44-320m100.010.00K50“1”5.525.20-320m1.0001.000M“10”5.685.36-320m1.0001.000
10、M20“1”5.445.36-80.0m100.010.00K“10”5.685.36-320m100.010.00K频率占空比衰 减正脉宽(us)负脉宽(us)占空比(%)上升时间(ns)下降时间(ns)50“1”49.9250.0950.0919.9219.74“10”49.9050.1050.106.9806.38050“1”501.5ns498.3ns49.8319.0020.17“10”500.6ns499.2ns49.927.5836.73320“1”79.9020.1020.1020.4420.34“10”79.9020.1020.107.0206.440d、数据分析：对比示波器
11、探头衰减“1”和“10”的测量结果可知，衰减为“10”时测得的上升时间和下降时间更为准确。e、实验结果分析讨论要点：查阅示波器的说明书，根据说明书上的示波器频带宽度，考虑示波器的频带宽度是否对测量结果有影响。答：本实验室所用示波器为TDS1001型数字示波器，频带宽度为40MHz，而本实验中所测信号的最高频宽仅为1MHz，示波器带宽为被测信号频率的23倍以上，故没有影响。根据测量值和示波器说明书分析是否需要对测得的上升时间进行修正。可以适当增加地线长度，观察阻尼振荡现象。答：因本实验室所用示波器为数字示波器，故不需对测得的上升时间进行修正。4、正弦波的测试a、内容：将函数发生器产生频率为1KH
12、z（由LED屏幕指示），有效值为2V（用交流毫伏表测量）的正弦波。再用示波器显示该正弦交流电压波形，测出其周期、频率、峰峰值和有效值。数据填入表5中。b、操作过程： 将函数发生器、交流毫伏表与示波器相连，并将函数发生器的波形输出调为正弦波，频率设置为1KHz； 调节示波器，显示该正弦波； 在波形正确情况下调节函数发生器的输出电压，使交流毫伏表的读数为2V； 在示波器上读出正弦波的周期、峰峰值，填入表中。c、实验数据：使用仪器正弦波周期频率峰峰值有效值函数发生器1KHz交流毫伏表 2V示波器1.000ms1.000KHz5.72V2.03Vd、数据分析：示波器测量值与函数发生器和交流毫伏表的显示
13、值完全吻合，测量结果十分准确。e、思考：用示波器观测正弦波形时，已知示波器良好，测试电路正常，当荧光屏上出现如下图所示波形时，试分析每种波形产生的原因，如何调整示波器的相关旋钮，才能正常测量。 答：图1可能原因与排除方法：a、 可能原因：电源未开排除方法：打开电源按钮，电源指示灯亮b、 可能原因：按下了触发扫描按钮NORM排除方法：弹起触发扫描按钮NORM，按下自动扫描按钮AUTOc、 可能原因：垂直位移旋钮不在适当的位置排除方法：调节垂直位移旋钮，使得波形显示在荧光屏上合适的位置d、 可能原因：水平位移旋钮不在适当的位置排除方法：调节水平位移旋钮，使得波形显示在荧光屏上合适的位置e、 可能原因：灰度旋钮不在适当的位置排除方法：调节灰度旋钮，使得波形亮度适中f、 可能原因：未选择触发方式，即AUTO和NORM均未按下排除方法：根据被测信号的频率选择AUTO或NORM
