实验一 典型电信号的观察与测量一、实验目的1、初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数2、初步掌握示波器、信号发生器、数字万用表的使用3、掌握Multisim仿真测试与实物测试的异同点二、实验原理说明 1、正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号，可由函数信号发生器提供正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T(或频率f)和初相；脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T及脉宽tk2、电子示波器是一种信号图形观测仪器，可测出电信号的波形参数从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X 轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度t /div分档）选择开关，读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制按钮，希望在实验中加以摸索和掌握 一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1双踪示波器12信号发生器13交流毫伏表1四、实验内容1、正弦波信号的观测(1) 将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。
2) 在multisim 9 中，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的YA插座相连3) 在信号发生器中选择正弦波输出，点击仿真按钮通过参数设置，使输出频率分别为50Hz，1.5KHz和20KHz；再使输出幅值分别为有效值0.1V，1V， 3V（由交流毫伏表读得）调节示波器Y轴和X轴的偏转灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，分别记入表1-1、1-2中表1-1正弦波信号频率的测定1示波器所测项目正弦波信号频率的测定50HZ1500HZ20000HZ示波器“t/div”旋钮位置一个周期占有的格数信号周期（s）计算所得频率（HZ）表1-2正弦波信号频率的测定2交流毫伏表读数所测项目正弦波信号幅值的测定0.1V1V3V示波器“V/div”位置峰—峰值波形格数峰—峰值计算所得有效值2、方波脉冲信号的观察和测定(1) 在multisim 9 中，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的YA插座相连，选择方波信号输出2) 调节方波的输出幅度为3. 0VP－P（用示波器测定），分别观测100Hz，3KHz和30KHz方波信号的波形参数3) 使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。
4) 自拟数据表格五、仿真实验(1) 在Multisim 9平台上建立图1.1所示电路，分别双击信号发生器、示波器图标，显示出信号发生器、示波器虚拟面板图2) 调节信号发生器参数，使信号发生器的输出信号符合实验要求3) 单击示波器仿真面板图上的Expand按钮，示波器显示屏扩展，按住鼠标左键将垂直光标拖到需要读取数据的位置，在显示屏的下方显示光标与波形垂直相交点处的时间和电压，以及两光标之间的时间和电压4) 用示波器测出给定参数的周期及幅值5) 按照实验内容，完成仿真六、实验注意事项 1、 调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定 2、 为防止外界干扰， 信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连(称共地)3、 虚拟的示波器，各旋钮、功能的标注同实物示波器有所差别，实验前请详细阅读教材中虚拟示波器的使用方法七、预习思考题 1、 示波器面板上“t/div” 和“V/div”的含义是什么? 2、 应用双踪示波器观察到如图1.2所示的两个波形，YA和YB 轴的“V/div”的指示均为0.5V，“t/div” 指示为20μS， 试写出这两个波形信号的波形参数。
八、实验报告1. 整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形2. 总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法3. 心得体会及其它 图1.1 仿真电路 图 1.2 示波器上观察到的两个波形实验二 二阶动态电路响应的研究一、实验目的1、 学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响2、 观察二阶动态电路在过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种情况下的响应波形利用响应波形，测量衰减系数和阻尼振荡频率3、熟练的运用Multisim进行仿真二、实验原理说明 一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形 简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路，这二者之间存在着对偶关系本实验仅对RLC串联电路进行研究三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1 四、实验内容1、二阶电路工作在不同状态时的波形测试将R、L、C串联成图2.1所示的电路，从方波发生器输出一个幅值为2v，频率为2KHz，占空比为50%的方波信号。
按表2-1给定的参数改变电阻R的值，使电路分别工作在无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态用示波器观察电容电压的波形，并记录与表2-1中 图2.1 二阶电路实验接线图且计算出各种状态下的衰减系数、阻尼振荡角频率w，记入表2-2中表2-1 不同状态下的波形电路参数L=10mH，C=0.22μF电路状态无阻尼(R=0)欠阻尼(R=510)仿真波形电路状态临界阻尼(R=1K)过阻尼(R=2.4k)仿真波形表2-2 各种状态下的和w的理论计算数据电路参数L=10mH，C=0.22μF电路状态无阻尼(R=0)欠阻尼(R=510)临界阻尼(R=1K)欠阻尼(R=510)2、不同参数下衰减振荡波形的测定保证电路处于欠阻尼状态，取3个不同阻值的电阻，用示波器观察电容电压波形，并根据波形计算出各自的衰减系数和阻尼振荡角频率，将数据和波形分别记入表2-3和表2-4中表2-3 欠阻尼状态时不同参数下的和w的测定电路参数L=10mH ，C=0.022μFR1=100R2=330R3=750仿真数据仿真数据w表2-4 不同参数下的衰减震荡波形电路参数L=10mH ，C=0.022μFR1=100R2=330R3=750仿真波形五、实验注意事项1、调节电阻R时，要细心、缓慢，临界阻尼对应的电阻值要找准。
2、用双踪示波器观察双路信号时，显示要稳定如显示不同步，可采用外同步法触发六、预习与思考题1、根据实验电路中元件的参数，计算出处于临界阻尼状态的电阻R值2、在示波器荧光屏上，如何测得二阶电路零输入响应在欠阻尼状态的衰减常数和阻尼振荡角频率ω？3、RLC串联电路的暂态过程为什么会出现三种不同的工作状态？七、实验报告1、根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、 临界阻尼和欠尼的响应波形2、测算欠阻尼振荡曲线上的与ω3、归纳、总结电路元件参数的改变，对响应变化趋势的影响4、心得体会及其他实验三 电压比较电路一、实验目的1、掌握比较电路的电路构成及特点2、学会测试比较电路的方法3、熟练的运用Multisim进行仿真二、实验原理说明电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域图3.1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压ui加在反相输入端 (a)电路图 (b)传输特性图3.1 电压比较器当ui＜UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。
输出端电位被其钳位在稳压管的稳定电压UZ，即uO＝UZ当ui＞UR时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即uo＝－UD因此，以UR为界，当输入电压ui变化时，输出端反映出两种状态高电位和低电位表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性图3.1(b)为(a)图比较器的传输特性常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等1）过零比较器电路如图3.2所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零，从同相端输入当Ui＞0时，输出UO＝-(UZ+UD)，当Ui＜0时，UO＝+(UZ+UD)其电压传输特性如图3.2（b）所示过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差 (a) 过零比较器 (b) 电压传输特性图3.2 过零比较器（2）滞回比较器图3.3为具有滞回特性的过零比较器 (a) 电路图 (b) 传输特性图3.3 滞回比较器过零比较器在实际工作时，如果恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。
为此， 就需要输出特性具有滞回现象 如图3.3所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若改变状态，+点也随着改变电位，使过零点离开原来位置当为正（记作），则当＞后，即由正变负（记作），此时故只有当下降到以下，才能使再度回升到，于是出现图3.3(b)中所示的滞回特性与的差别称为回差改变 R2的数值可以改变回差的大小三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1双踪示波器12运算放大器13信号发生器1四、实验内容1、过零比较器实验电路如图3.4所示图3.4 过零比较器电路(1) 测量ui悬空时的UO值2) ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察ui→uO波形并记录3) 改变ui幅值，测量传输特性曲线2、反相滞回比较器实验电路如图3.5所示图3.5 反相滞回比较电路(1) 图3.5中，ui接可调直流电源，测出uO由→时ui的临界值2) 同上，测出uO由→时ui的临界值3) ui接500Hz，幅值为1V的正弦信号，观察并记录 ui→uO波形4) 将分压支路100K电阻改为200K，重复上述实验，测定传输特性3、同相滞回比较器实验线路如图3.6所示(1) 参照。