[电工电子实践初步]2008实验内容

实验：常用电子仪器的使用和常用元器件的测试

1、示波器测量前的调节与准备。

模拟示波器一般在测量之前首先打开电源开关，按照表1所示正确调节和设置各旋钮，使得屏幕上能看到两条亮度适中、清晰的扫描线，然后再将探头接入测试点。

表1 测量前示波器各旋钮调节和设置列表

按键即可，关键是如何根据测量要求设置菜单变量，表2是示波器面板上各个菜单设置情况。

表2 Tektronix 数字示波器面板各按钮、菜单设置

2、机内标准信号测量

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。如果是模拟示波器，只用第二种方法即可。

表3 机内标准信号的测量

实验技巧：

1） 用“格数×倍率（V/DIV，S/DIV）”方式测量信号高、低电平时的步骤：输入信号从某个通道输入后，首先将该通道的耦合方式拨到GND 位置，在屏幕上会显示一条扫描基线，该扫描基线代表0V 电压的位置，调节上下位移旋钮使基线固定于某个标尺上，记住该位置。然后将耦合方式调节到DC 耦合，屏幕上显示脉冲信号，参考标尺读出高、低电平等电压值。注意耦合方式由GND 调至DC 后，上下位移旋钮不可再调。

2） 用数字示波器测量电压时，注意面板上探头设置的倍率，实际测量值是读数除以探头倍率。 3） 探头检测

示波器的探头线接入波形以后，一般要将示波器面板上的部分旋钮作相应调整，比如根据被测信号电压大小调节CH1、CH2电压灵敏度旋钮，根据被测信号频率大小调节扫描速率等等。但如果出现的仍然是扫描线，最常见的是示波器的探头和连接电缆损坏，此时应首先检查探头。探头故障绝大部分出现在学

生使用中操作不当造成地线接触不良或断开。测量一根探头是否已经损坏可按以下步骤进行：

① 示波器按上述方法做好测试前准备，其中输入耦合选择AC 或DC ，灵敏度旋钮设置到最小档； ② 用手指接触探头的尖端，如果有杂波出现则探头的信号线连接正常，如果显示的仍然是一条直线

的话，则说明信号线可能开路了；

③ 如果2正常，再将探头的信号线和地线短接，再用手指接触探头的尖端，如果示波器上显示的是

一条水平线，说明探头的地线正常，反之如果有很多杂波出现，说明探头的地线可能开路了

④ 有时探头和电缆本身是好的，但是电缆和示波器的连接处接触不良，可以试着用手扶着连接处，

重复上述测试。

3、TTL 脉冲信号测量

1）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；

2） 将示波器的探头的衰减变为“×10”，重复1）的实验

表4 TTL 脉冲信号测量

注意：

① 对于无法直接显示占空比值的信号源，可以对照示波器显示的波形来调整输出占空比。 ② 在这个实验里所用的示波器探头一定是厂家推荐的配套探头。

③ 如果发现比较明显的阻尼振荡现象，一般是由于电缆总长太长造成的，可以不用信号源输出电缆，

而将示波器的探头尖端直接接入信号的输出端口进行测量来减少阻尼振荡。 实验技巧：

脉冲上升时间测量也是一个常用的测量，因此很多示波器除了在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线标尺外，还有标明0％和100％的特别线，如图1 (a）所示。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用可以很方便的进行上升时间的测量。具体方法，使用上下位移旋钮和垂直微调旋钮将被测信号的顶部和底部分别调至和标有0％和100％的线对齐。然后找出信号和标尺上标有10％和90％的两条线的交点。这样，上升时间就可以从这两个交点沿X 轴方向的时间间隔读出来。此时我们还可以利用中间一条水平标尺和信号上升沿和下降沿的两个交点来测量正脉宽和负脉宽，如图1(b)所示。

100

9010090

100%

(a)上升时间测量

100%

(b)脉宽测量

图1 示波器测量脉冲信号

注意：对于模拟示波器，这里可以调节垂直微调旋钮，主要是由于我们测的是时间参数，如果测的是幅度参数的话，垂直微调旋钮必须打在“校准”的位置；对于数字示波器，垂直微调旋扭不存在“未校准”位置。

由于大部分脉冲信号的上升时间都很小，在实际测量中往往把扫描速率调到最小，整个上升沿在水平方向仍然只占据很少的格数。但为了提高测量精度，我们又希望待测的上升沿占据尽量多的格数。此时就可以用到水平扩展×5按钮。将此按钮按下后，时基放大功能将X 轴偏转扫描放大5倍。这样在屏幕上看到的等效时基扫描速率也变快5倍。一台未经时基放大的时扫描速度为20ns/格的示波器经时基放大后可以以4ns/格的速度扫描。和简单的直接选择更快的时基速度相比，这种方法的好处是能够在保持原信号不变的情况下更加详细的观察信号的细节。但要注意使用扩展功能测的数值要除以5才是真正的结果。

4、正弦波的测试

将函数发生器产生频率为1KHz （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：

表5

实验技巧：

先将函数发生器、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 ；然后调节示波器，显示该正弦波；在波形正确的情况下调节函数发生器的输出电压，使得交流毫伏表的读数为2V ； 最后再在示波器上读出正弦波的周期、峰峰值，填入表中。

5、叠加在直流上的正弦波的测试

调节函数发生器，产生一叠加在直流电压上的正弦波。由示波器显示该信号波形，并测出其直流分量为1V ，交流分量峰峰值为5V ，周期为1ms ，如图2所示。再用万用表（直流电压档）交流毫伏表分别测出该信号的直流分量电压值和交流电压有效值，用函数发生器测出（显示）该信号的频率。数据填入表6中。

图2 叠加在直流上的正弦波

表6 实验内容5数据表格

6、几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量

调节函数发生器，使它的输出信号波形分别为正弦波、方波和三角波，信号的频率为2KHz （由函数发生器频率指示），信号的大小由交流毫伏表测量为1V 。用示波器显示波形，且测量其周期和峰值，计算出频率和有效值，数据填入表7中。

表7 典型信号的测量

注意：更换波形时，需重新调节函数发生器的输出电压，保证交流毫伏表的读数为1V 。

7、电阻的测量

用万用表的欧姆档来直接测量电阻阻值并和色标电阻标称值相比较，结果填入表8中。

实验技巧：测量时被测电阻不能带电；使用模拟万用表时，倍率的选择要使指针偏转到容易读数的中段，每次测量时都要先调零；与模拟万用表不同，数字万用表的电阻档，其面板上标注的是量程（即最大可测量范围），使用前选择好量程即可，不需要进行调零。对于大阻值电阻，不能用手捏着电阻引出线来测量；对于小阻值电阻，要将引线刮干净，保证表笔与电阻引出线的良好接触。

8、检查电容器的极性和质量

用万用表判定电解电容器的极性：第一次测量时，将万用表拨到欧姆挡（R ×1K ），然后测量并记录电容器的漏电阻；第二次测量时，交换表笔，再次测量并记录电容器的漏电阻，根据测量结果判断电容器引脚的正负极性。结果填入表9中

表9 电容的测量

实验技巧：

此方法仅适用于模拟万用表，在交换表笔进行第二次测量时，应先将电容短路一下，防止表针打表。对于刚使用不久的电解电容器进行测量时，先把电容两极短路一下然后再测，防止电容器内积存的电荷经万用表放电，烧坏表头。

9、相位差的测量

按图3接线，函数发生器输出正弦波频率为2KHz ，有效值为2V （由交流毫伏表测出）。利用示波器的工作方式CH1+（-CH2）来测量电阻两端的电压峰峰值V RP-P ，用双踪法测量u 与u c 间的相位差 。

图3 RC 串联电路

10、用示波器测量图4所示的半波整流电路的纹波电压U 0。

IN4001

Ui=5V

图4 半波整流电路测量纹波电压

11、直流分压电路测量 1）利用理论课学习的知识，用万用表欧姆档测量一个标称阻值为1K Ω的电位器的滑动头与两固定端之间的电阻，调节滑动头，检查电位器的质量。

+10V

R 820R 1K A

图5 直流分压电路

2）将820Ω电阻和1K Ω的电位器连接成如图5所示的直流分压电路，调节电位器的滑动端，使得A 端电压为5V （用万用表直流电压档），按表10中的要求用示波器测量这个信号的电压，记录测量结果并分析讨论。

表10 直流电压的测量

注意：如果使用的是数字示波器，则表格中4不做。

12、面包板的测量

查阅资料，

了解面板的作用及结构。用万用表的欧姆档测试“电子技术/ISP综合实验箱”的面包板内部的连通情况以及面包板与外部端口的连通情况，并描述面包板的使用方法。

13、 正负电源的接法

将稳压电源输出接为如图6所示的正负电源形式，输出直流电压±12V 。

图6 正负电源接线图

14、直流电路的测试： ① 在RC 电路板上选择元器件，按图7接线，用万用表测量各电阻两端电压和各支路电

流，填入表12中第一行；

4.7K ΩI 1

1K ΩE2

图7 直流电路的测试

② 判断二极管的极性

用模拟万用表判定二极管的极性：第一次测量时，将万用表拨到欧姆挡（R ×100或R ×1K ），把二极管IN4001的两个管脚分别接到万用表的两根测试笔上，记录二极管的电阻；第二次测量时，交换表笔，再次测量并记录二极管的电阻，填入表11中。根据测量结果判断二极管的正负极性。

表11 二极管的测量

分析数字万用表，并使用数字万用表对二极管进行测量，总结测量方法 ③ 用二极管IN4001替换图中的1K Ω电阻（二极管正极接至A 点），重复内容①，填入

表12中第二行；

表12

实验技巧：

1）用万用表的欧姆档判断电路中电阻的好坏时，必须先将待测电阻从电路中断开，然后再测量。 2）用万用表测量电压之前必须查看万用表的量程是否放置在直流电压挡，表笔插在“V ”插孔，选择“DC ”，千万不能放置在电流档，否则会损坏万用表。

3）用万用表直流电流档测电流时，必须先将电源关闭，然后把待测支路断开，将万用表串接到待测支路中，最后再打开电源进行实验。

4）用万用表测电压、电流时注意正负极性。 5）实验室的万用表测量电阻时用Auto Range。