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1、示波器原理及应用研究、交流电压测量、多种测量仪器的应用研究班级：13生工姓名：蒲紫微所在组号：第一组实验时间：2016年05月11日 一、实验目的1. 了解电子示波器工作原理，学会正确使用数字存储示波器测量各种电参数的方法2. 了解交流电压测量的基本性质，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应， 以及它们之间的换算关系，并对测量结果做出误差分析3. 学习频谱分析仪、数字万用表、任意波发生器、失真度仪的使用、实验设备工作台号14设备名称型号编R函数信号发生器固纬 GW AFG-2225YQ22数字存储示波器安捷伦54622D计算机Multisim 软件14号桌晶体管毫伏表Kenwood
2、VT-18114号桌万用表14号桌射频频谱分析仪Agilent E4411B任意波发生器Agilent 33250A数字多用表Agilent 34401A失真度测试仪KENWOOD HM-250示波器TEK 2022B任意波发生器GW AFG2225表1实验设备说明三、实验原理1 .示波器原理及应用研究在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形(横轴为时间轴，纵轴为幅度轴)，不仅可以观察相对于时间的连续信号， 也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度，频率及相位等参数
3、。电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的。双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可以将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在 X-Y平面上正交叠加所组成的图形。2 .交流电压测量U ,平均值U ,有效值U,以及波形因数Kf,波峰因数u(t),则dt一个交流电压的大小，可以用峰值 代等表征，若被测电压的瞬时值为人/士,1-1T 工全波平均值为：U | u(t) |T 有效值为：U 1 u 2(t )dt T o波形因数为：KFUUA波峰因数为：KPUP U不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表
4、读数确定被测电压的u、U、u,般可根据表2计算。电压表类型平均值检波后效值检波波形正弦Or三角方波正弦三角方波读数A1A2A3A4A1A2A3A4AUV2 A14应A24寸万A32收 A4A173 A2J3 A3A4UA14亚A2 后4亚=A3J32v,2 A4A1A2A3A4U2x2A12亚 A22亚A32d2 A4242 A1A22A32A4表2不同波形的电压加至不同检波特性的电压表计算公式3 .多种测量仪器的应用研究1)频谱分析仪影响频谱分析仪幅度迹线显示的因素有频率、幅度两方面。与频率有关的频谱仪指标有：频率范围、扫描宽度、频率分辨率、扫描时间、相位噪声。与幅度显示有关的频谱仪指标有：
5、动态范围、灵敏度、参考电平、纵坐标类型、刻度。2) 失真度仪典型的失真度仪用于测量20HZ100KHZl间信号的失真情况，包括对音频信号的测量。3)任意波发生器固纬AFG2225除了可以产生正弦、方波、三角波等常规函数信号，还内置有多种数学函数波形，并且允许用户自行编辑任意波形。四、实验步骤(一) 示波器原理及应用研究1 .实物仪器的使用(1)作好使用示波器前的调亮、聚焦、校正等准备工作将两个通道的耦合方式置地，调节“位移”旋钮将通道1通道2的扫描线调至合适位置，使两条基线分开适当距离(2)测量各种波形参数，要求自行设计表格记录数据a.方波：信号源输出1KHz方波信号，调节示波器时基旋钮将波形
6、展开，使用示波器的游标，测量上升时间tr ,和下降时间tf上升时间tr=上升沿格数*扫描时基刻度下降时间tf=下降沿格数*扫描时基刻度b.正弦波：信号源输出 1KHz正弦波信号，调节 CH1的垂直幅度旋钮并读数，测量重复周期T0及电压峰-峰值Up-p电压峰-峰值Up-p=波峰到波谷的格数*垂直幅度刻度重复周期丁0=单周期白格数*扫描时基刻度c.三角波：信号源输出1KHz三角波信号，占空比为50%在示波器上稳定显示波形，使用游标测出上升时间 Ta和下降时间Tb,计算波形对称度 Ta/Tb上升时间Ta=上升沿格数*扫描时基刻度下降时间Tb=下降沿格数*扫描时基刻度调节信号源占空比，改变波形对称性，
7、再次测量对称度(3)显示波形的观测：a选择不同的触发极T按示波器(Edge),在显示屏下方出现(Edge Trigger Menu ),选择不同触发源，观察波形显示b选择不同的扫描速度，在示波器面板上( Horizontal )模块中，调节扫描时基旋钮，观察 不同扫描速度下的波形显示c观察交替扫描，将示波器一个探头接自身测试信号输出端，另一个探头接信号发生器，同时显示这两个信号，在示波器面板上( Trigger )模块中，改变不同触发源，观察波形d观察波形叠加，在示波器面板上( Analog )模块中按下 math,根据菜单中不同 选项，对 两路信号进行数学运算，观察波形变化e观察任意两种波形
8、的 X-Y合成图形，在示波器面板上(Horizontal )模块中，按下(Main Delayed),屏幕下方出现选项，按X-Y功能键。观察两个同项正弦波的X-Y合成图形观察频率比分别为 1:2、1:3、2:3的两个正弦波的 X-Y合成图形，调节其中一个正弦波的幅 度并观察图形变化。2 .虚拟仪器的使用(1)在Multisim 中选择虚拟安捷伦函数信号发生器及虚拟安捷伦示波器、泰克示波器，按图所示连接仪器，重复步骤(一)中各步测试(2)在Multisim 中设计一个简单的移相网络，用示波器观察输出端上升沿及下降沿的变化，改变时间常数，观察变化规律。移相网络电路连接图(3)在 Multisim
9、中观察李沙育图形，在 Agilent 54622D 面板上(Horizontal )模块中， 按下(Main Delayed ),屏幕下方出现选项，按 XY功能键。两个信号发生器分别输出1KHz,2KHz的正弦波，观察图形。分别改变输出频率比、输出信号幅度，观察波形(二) 交流电压测量(1)打开函数信号发生器的电源， 选择产生1KHz左右的正弦信号，将函数信号发生器的信 号线与晶体管毫伏表的输入端相接，调节函数信号发生器的幅度输出，使毫伏表的指示为伏， 将示波器探头与信号相接，使用示波器游标( cursor )，读出信号峰值，填入表中。(2)由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使
10、电压表指示为，然后由示 波器读出信号峰值，填入表中(3)改变函数信号发生器的输出频率分别为60Hz, 50KHz的正弦波、方波、三角波，使用万用表和毫伏表同时测量输出电压，并将测量和计算结果填入表中。(三) 多种测量仪器的应用研究(1) 按图连接虚拟仪器，调整面板参数，测试信号发生器输出为1MHziE弦波、方波、锯齿波时频谱分布情况。频谱分布测量连接电路图(2) 使用任意信号发生器调出其中预设的几种特殊波形，连接示波器观察并记录输出波 形。(3) 失真度的测量，按图连接信号发生器和失真度仪，设置信号发生器输出分别为 80Hz、 1KHz的正弦波、方波、三角波，测量信号失真度。五、实验数据表格及
11、处理(一)示波器原理及应用研究1.波形参数：波形频率上升时间tr下降时间tf方波1KHz实物虚拟实物虚拟40ns10us40ns10us表3方波波形参数波形给定频率(KHz)给定峰峰值(V)重复周期T0电压峰-峰值Up-p正弦波实物虚拟实物虚拟实物虚拟实物虚拟11631000us1000us6V3V表4正弦波波形参数波形频率占空比上升时间Ta下降时间Tb波形对称度实物虚拟实物虚拟实物虚拟三角波1KHz50%500us500us500us500us11三角波1KHz70%700us一300us一7/3一三角波1KHz30%300us一700us一3/7一表5三角波波形参数2. Multisim测
12、量波形参数截图1) 方波2) 正弦波3) 三角波3. Multisim观察移相网络截图1) t=RC=60000ns2) t=RC=2ms4. Multisim观察李沙育图形截图1) 两信号分别为：1KHN 2KHZ幅值比为1:12) 两信号分别为：1KHN 1KHZ幅值比为1:13) 两信号分别为：1KHN 2KHZ幅值比为1:2（二）交流电压测量电压表类型毫伏表波形正弦三角方波读数八U由电压表读数计算示波器读数误差分析示波器人为读数时，标线未精确对齐波峰波谷表6毫伏表测量1KHZ信号频率60Hz50KHz电压表类型毫伏表（V万用表（V）毫伏表（V万用表（V波形正 弦三角方 波正 弦三角方 波正 弦三角方 波正 弦三角方 波读数U由读数计 算U示波器 读数表7毫伏表和万用表测量 60HZ和50KHz信号（三）多种测量仪器的应用研究1. Multisim测量频谱分布截图1） IMHziE弦波频谱分析频率为频谱分析频率为3) 100KHz三角波频谱分析频谱为2. Multisim 观察任意信号发生器中预设的几种特殊波形截图1) SINC3) CARDIAC4) EXP_FALL3. Multisim测量失真度截图1) 80Hz正弦波2) 80Hz方波3) 80Hz三角波4) 1KHz正弦波6） 1KHz三角波波形
