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1、实验指导苗模 拟 电 子技 术二零一二年五月实验一 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、初步常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所示是测试放人电路时各仪器与被测电路Z 间的布局与连接。接线时应
2、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|一1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“Yr或“Y*,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,可按下即操作去找到扫描线:适当调节亮度旋钮。触发 方式开关置“自动覽适当调节垂直(“)、水平(=)“位移”旋钮,使扫描光迹位于屏幕 中央
3、。(若示波器设有“寻迹对安键,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“丫八“丫沢Y1 + Y7三种单踪显示方式和“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吋使用。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”调岀波形后,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
4、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。在测量幅值吋,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校進”位置,即顺吋针旋 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,口听到关的声音。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
5、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-po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,它的输岀端不允许短路,在使用时应
6、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 耍合理地选择亳伏表的量程。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2、双踪示波器4、直流稳压电源6、毫安表1、函数信号发生器3、交流毫伏表5、直流电压表U!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(Y|或丫2),输入耦合方式开关置“GND, 触发方式开关置于“
7、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”(N ) 旋钮,使扫描线位于屏幕中央,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(Y|或丫2),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或“丫厂。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
8、”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标准值实测值幅度Up-p(V)频率f(KHz)上升沿时间下降沿时间 pS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,读取校止信号周期,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止好占据中 心轴上,且上、卞对称,便于阅读。通过扫速开关逐级捉高扫描速度,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
9、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、lKHz、lOKHz、lOOKHz, 有效值均为IV (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12。表12信号电压频率示波器测量值信号电压毫伏表读数(V)示波器测量值周期(ms)频率(Hz)峰峰值(V)有效值(V)100HzlKHzlOKHzlOOKHz*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Y、丫2均不加输
10、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5pS / div挡),把显示方式开关分别置“交替”和“断续叫立置, 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 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lKHz,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g和ur,分别加到双 踪示波器的Y和丫2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。 把显示方斗开关置“交替”挡位 将Y和丫2输入耦合方式开关置“丄”挡位,调节X、 丫2的(
11、)移位堆钮,使两条扫描基线重合。 将Y|、Y2输入耦合方式开关置“AC”挡位,调节触发电平、扫速开关及Y|、丫2灵 敏度开关位置,使在荧屏上显示岀易于观察的两个相位不同的正弦波形g及g,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1一2两波形间相位差测量电路图13双踪示波器显示两相位不同的正弦波(1-1)X 360XT(div)式中:Xt 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13。一周期格数两波形X轴差距格数相位差实测值计算值Xt=x=0=0 =为读数和计算方便,对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
12、、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(Y|; 丫2; Y1 + Y2;交替;断续)b)触发方式(常态;自动)c)触发源选择(内;夕卜)d)内触发源选择(Y|、丫2、交替)3、函数信号发生器有哪几种输岀波形?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
13、来测量直流电压的大小?实验二晶体管共射极放大电路一、实验目的1、学习放大电路静态工作点的测试及调整方法,分析静态工作点对放大器性能的影 响。2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rbi和 Rb2组成的分压电路,并在发射极中接冇电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器 的输入端加入输入信号W后,在放大器的输出端便可得到一个与w相位相反,幅值被放大 了的输出信号珈,从而实现了电压放大。图1一1共射极单管放大器实验电路RB1 +R
14、b2Ucc(1-1)电压放人倍数输入电阻iEUce=Ucc Ic(Rc + Re)AvRj = RBl /Rb2 斤be(1-2)(1-3)(1-4)(1-5)在图2-1电路中,当流过偏置电阻Rb】和Rb2的电流远大于晶体管T的 基极电流Ib吋(一般510倍),则它的静态工作点可用下式估算输出电阻Ro=Rc(1-6)由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测 量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设 计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器, 必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外, 还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,消除干扰与自激振荡 及放大器各项动态参数的测量与调试等。1、放大器静态工作点的测量与调试1) 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点,应在输入信号Ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与 地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流 Ic以及各电极对地的电