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1、二极管半波整流及发光二极管的使用一、实验目的1、掌握二极管的特性。2、学会识别使用发光二极管。3、掌握信号发生器的使用方法。4、示波器的使用。二、实验元件及设备1、整流二极管（1） 发光二极管（2） 电阻 万用板。2、烙铁 直流稳压电源 信号发生器 示波器。三、实验原理四、实验步骤1、选择测试元器件2、设计电路，并焊接3、加入直流电压测试4、接入交流信号测试5、绘出波形图分析并写实验报告五、注意事项1、二极管在焊接时容易烫伤2、发光二极管的正负极3、接入的电压值不宜过大信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数
2、字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动（phaseJitter）及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发.这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。 v 面板标志说明及功能如下：(1)衰减（dB）：按下此按钮可产生20dB或40dB的衰减；若两只按钮
3、同时按下，则可产生60dB的衰减。(2)波形选择：可以进行输出波形的选择，当波形选择脉冲波时，与“10”配合使用可以改变脉冲占空比。(3)频率倍乘：此开关与“12”、“14”配合选择工作频率，外测频率时选择闸门时间。(4)计数：控制频率计内测和外测频率信号的选择。外测率信号衰减选择，按下时信号衰减20dB。(5) HZ：指示频率单位，灯亮时有效。(6) KHZ：指示频率单位，灯亮时有效。(7) 闸门：此灯闪烁，说明频率计正在工作。(8)溢出：当频率超过6个LED所显示范围时灯亮。(9)数字LED：所有内部产生频率或外测时的频率均由此6个LED显示。(10) 电源：按下开关电源接通，频率计显示。
4、(11)计数输入：外测频率时，信号从此输入。(12)频率调节：与“3”配合选择工作频率。(13)压控输入：外接电压控制频率输入端。(14)频率微调：与“12”配合微调工作频率。(15)同步输出：输出波形为TTL脉冲，可作同步信号。(16)直流偏置：拉出此旋钮可设定任何波形电压输出的直流工作点，顺时针方向为正，逆时针方向为负，将此旋钮推进则直流电位为零。(17)电压输出：电压输出波形由此输出，阻抗为50。(18)占空比：当“2”选择脉冲时，改变此电位器可以改变脉冲的占空比。(20)幅度：调节幅度电位器可以同时改变电压输出和正弦波功率输出幅度。(19)(21)正弦波功率输出：当波形选择为正弦波时，
5、有正弦波输出；当选择其它波形时输出为零；当F200KHZ时，电路会保护而无输出。开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D）转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否
6、认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP），再利用推拉式（push-pull）放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间
7、及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“TryError”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB）或100倍（40dB）,此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、T
8、TL、TRIG、GATE及频率计等功能，其设计方式在此也顺便一提： 1.扫频：一般分成线性（Lin）及对数（Log）扫频； 2.VCG：即一般的FM，输入一音频信号，即可与信号源本身的信号产生频率调制； 上述两项设计方式，第1项要先产生锯齿波及对数波信号，并与第2项的输入信号经过多路器（Multiplexer）选择，然后再经过电压对电流转换电路，同步地去加到图二中的I1、I2上； 3.TTL同步输出：将方波经三极管电路转成0（Low）、5V（High）的TTL信号即可。 但注意这样的TTL信号须再经过缓冲门（buffer）后才能输出，以增加扇出数（FanOut），通常有时还并联几个buffer
9、。而TTLINV则只要加个NOTGate即可； 4.TRIG功能：类似OneShot功能，输入一个TTL信号，则可让信号源产生一个周期的信号输出，设计方式是在没信号输入时，将图二的SWI接地即可； 5.Gate功能：即输入一个TTL信号，让信号源在输入为Hi时，产生波形输出，直到输入为LOW时，图二SWI接地而关掉信号源输出； 6.频率计：除市场上简易的刻度盘显示之外，无论是LED数码管或LCD液晶显示频率，其与频率计电路是重叠的. 2.任意波形发生器，仿真实验的最佳仪器 任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。我们传统都认为信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），
10、然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。 信号源有很多种，包括正弦波信号源，函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。一般来讲任意波形发生器，是一种特殊的信号源，综合具有其它信号源波形生成能力，因而适合各种仿真实验的需要。 函数信号源是使用最广的通用信号源，它能提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲串等波形，有的还同时具有调制和扫描能力，众所周知，在我们的基础实验中（如大学电子实验室、科研机构研究实验室、工厂开发实验室等），我们设计了一种电路，需要验证其可靠性与稳
11、定性，就需要给它施加理想中的波形以辨别真伪。如我们可使用信号源的DC补偿功能对固态电路控制DC偏压电平；我们可对一个怀疑有故障的数字电路，利用信号源的方波输出作为数字电路的时钟，同时使用方波加DC补偿产生有效的逻辑电平模拟输出，观察该电路的运行状况，而证实故障缺陷的地方。总之利用任意波形发生器这方面的基础功能，能仿真您基础实验室所必须的信号。 信号发生器可用来产生正弦波、三角波和方波等基本波形，且输出波形的频率与幅值连续可调。使用（1）测量、实验的准备工作检查市电电压，确认电压在220V10%范围内。（2）自校检查 在使用本仪器进行测试工作之前，可对其进行自校检查，以确定仪器工作正常与否。（3
12、）函数输出l 终端接有50匹配器的测试电缆，从前面板插座25输出函数信号；l 由频率选择按键15、16选定输出函数信号的频段，由频率调节旋钮4调整输出信号频率，直到所需要的频率值；l 由波形选择按键19选定输出函数的波形：正弦波、三角波或方波；由输出幅度控制件22调节输出信号的幅度；l 由直流电平设定旋钮24设定输出信号所携带的直流电平；l 输出波形占空比调节旋钮2可以改变输出信号的对称性。例如，输出波形为三角波时可使三角波调变为锯齿波；输出为正弦波时可调变为正、负半周分别为不同频率分量的正弦波形，且可移相180o。输出信号电平：TTL标准电平，其频率与50函数输出信号一致。 内部扫频信号输出
13、：有两种扫频方式：对数扫频和线性扫频；分别调节扫描速率调节旋钮11和扫描宽度旋钮10获得所需的扫频信号输出。外部扫频信号输出：“扫描/计数”按键18选定为“外部扫频”；由外部输入插座12输入相应的控制信号，即可得到相应的受 控扫描信号。外测频功能检查“扫描/计数”按键18选定为“外部计数”；用本机提供的测试电缆，将函数信号引入外部输入插座12，观察显示频率应与“信号输出”相同。示波器的使用双踪示波器是目前实验室中广泛使用的一种示波器。MOS-620CH双踪示波器，最大灵敏度为5mV/div,最大扫描速度为0.2s/div,并可扩展10倍使扫描速度达到20ns/div。该示波器采用6英寸并带有刻
14、度的矩形CRT,操作简单，稳定可靠。示波器虽然分成好几类，各类又有许多种型号，但是一般的示波器除频带宽度、输入灵敏度等不完全相同外，在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型双踪示波器为例介绍。 （一）面板装置 SR-8型双踪示波器的面板图如图5-12所示。其面板装置按其位置和功能通常可划分为3大部分：显示、垂直（Y轴）、水平（X轴）。现分别介绍这3个部分控制装置的作用。 1显示部分 主要控制件为： （1）电源开关。 （2）电源指示灯。 （3）辉度 调整光点亮度。 （4）聚焦 调整光点或波形清晰度。 （5）辅助聚焦 配合“聚焦”旋钮调节清晰度。 （6）标尺亮度 调节坐标片上刻度线亮度。
15、（7）寻迹 当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，而寻到光点位置。 （8）标准信号输出 1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。 2Y轴插件部分 （1）显示方式选择开关 用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB 工作状态的控制件，具有五种不同作用的显示方式： “交替”： 当显示方式开关置于“交替”时，电子开关受扫描信号控制转换，每次扫描都轮流接通YA或YB 信号。当被测信号的频率越高，扫描信号频率也越高。电 子开关转换速率也越快，不会有闪烁现象。这种工作状态适用于观察两个工作频率较高的信号。 “断续”：当显示方式开关置于“断续”时，电子开关不受扫描信号控制，产生频率固定为200kHz方波信号，使电子开关快速交替接通YA和YB。由于开关动作频率高于被测信号频率，因此屏幕上显示的两个通道
