电子测量实验..

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1、实验一示波器的使用一、实验目的 . 熟悉低频信号发生器、脉冲信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用措施。2. 初步掌握用示波器观测电信号波形, 定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。3.初步掌握示波器、信号发生器的使用。二、实验阐明 正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电鼓励信号，可分别由低频信号发生器和脉冲信号发生器提供。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、周期及脉宽k。本实验装置能提供频率范畴为200KHz的正弦波及方波,并有6位LE数码管显示信号的频率。正弦波的幅度值在05V之间持续可调，方波的幅度为13.8V可调。2. 电子示波器是一种信号

2、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轴输入电压敏捷度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。为了完毕对多种不同波形、不同规定的观测和测量，它尚有某些其他的调节和控制旋钮，但愿在实验中加以摸索和掌握。 一台双踪示波器可以同步观测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1低频、脉冲信号发生器1D0交流毫伏表0600V1D834频率计1G 四、实验内容1. 双踪示波器的自检将示波器面板部分的“

3、原则信号”插口,通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的轴输入插口Y或端,然后启动示波器电源,批示灯亮。稍后,协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形;通过选择幅度和扫描速度,并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“原则信号”的幅值与频率,并与标称值(1，Hz)作比较，如相差较大,请指引教师予以校准。. 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。()通过电缆线,将信号发生器的正弦波输出口与示波器的插座相连。（) 接通信号发生器的电源，选择正弦

4、波输出。通过相应调节，使输出频率分别为50z,1.5Kz和0Hz（由频率计读出);再使输出幅值分别为有效值0.1V，V， 3V(由交流毫伏表读得)。调节示波器Y轴和轴的偏转敏捷度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期,记入表中。 频率计读数所测项目正弦波信号频率的测定50HZ50Z0Z示波器“tdiv”旋钮位置一种周期占有的格数信号周期（）计算所得频率（HZ）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/d”位置峰峰值波形格数峰峰值计算所得有效值. 方波脉冲信号的观测和测定 (）将电缆插头换接在脉冲信号的输出插口上,选择方波信号输出。 () 调节方波的输出幅度为 3 0

5、VPP(用示波器测定)，分别观测1Hz,KH和30Kz方波信号的波形参数。(3) 使信号频率保持在3K，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。五、实验注意事项 1. 示波器的辉度不要过亮。 2.调节仪器旋钮时,动作不要过快、过猛。 3. 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。 4. 作定量测定期，“/i” 和“Viv” 的微调旋钮应旋置“原则”位置。5. 为避免外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连(称共地)。6. 不同品牌的示波器,各旋钮、功能的标注不尽相似，实验前请具体阅读所用示波器的阐明书。7.实验前应认真阅读信号发生器的使用阐明书。六

6、、预习思考题 1.示波器面板上“t/iv” 和“/dv”的含义是什么? . 观测本机“原则信号”时， 要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形， 而幅度规定为五格， 试问Y轴电压敏捷度应置于哪一档位置？“t/i”又应置于哪一档位置? 3. 应用双踪示波器观测到如图2-所示的两个波形，A和Y 轴的“Vv”的批示均为0.V，“td” 批示为20S, 试写出这两个波形信号的波形参数。七、实验报告1. 整顿实验中显示的多种波形,绘制有代表性的波形。2 总结实验中所用仪器的使用措施及观测电信号的措施。 如用示波器观测正弦信号时，荧光屏上浮现图12-2所示的几种情况时,试阐明测试系统中哪些旋钮的位置不对?应如何

7、调节?4.心得体会及其他。 图 11 图 12-2 实验二函数信号发生器的调试一、 实验目的1理解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。 2会用示波器测量波形的多种参数。 掌握正弦波失真调节、频率调节和幅度调节的措施。二、 实验仪器1 双踪示波器2 频率计三、 实验原理 图1-1 函数信号发生器 1.L8038是单片集成函数信号发生器,其内部框图如图-2所示。它由恒流源I1和、电压比较器A和、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等构成。外接电容由两个恒流源充电和放电,电压比较器A、的阈值分别为电源电压（指UCC+UE)的2/3和1/3。恒流源I1和2的大小可通过外接电阻调节，但必须I2I

8、1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I给C充电，它的两端电压C随时间线性上升,当UC达到电源电压的/3时,电压比较器A的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变为高电平,恒流源2接通,由于I2I1(设I1),恒流源I2将电流2I1加到上反充电，相称于由一种净电流I放电，两端的电压C又转为直线下降。当它下降到电源电压的1时,电压比较器B的输出电压发生跳变,使触发器的输出由高电平跳变为本来的低电平，恒流源I2断开，I1再给C充电，如此周而复始，产生振荡。若调节电路，使I2=，则触发器输出为方波,经反相缓冲器由管脚输出方波信号。C上的电压UC,上升与下降时间相等,为三角波,经电压跟随

9、器从管脚输出三角波信号。将三角波变成正弦波是通过一种非线性的变换网络(正弦波变换器)而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小,这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波,从管脚输出,而尖端存在一点失真。 图1-2 IC8038原理框图 .IL88管脚功能图 图-3 CL803管脚图四、 实验内容PT和PP用作扩展外接电容用，电容越小,频率越大,PS1、PS、PS相应值为1000、0.01f、.1f。 参照实验原理图-，对照实验箱集成函数信号发生器实际电路部分，连接好跳线PS，对的连接电路电源线+12和-12V（从电源部分12V插孔用连接线接入,千万不

10、要接反,否则损坏集成芯片)，打开直流开关通电。 2.连接好跳线PS4，用示波器观测T为方波波形,调节电位器PRW2，测出方波的占空比(单位周期内高电平所占整个周期的比例)范畴状况,调节电位器RW1，测出方波的频率（示波器在扫描速率为1档的状况下，一种周期的方波占一种格子为1KH,也可用频率计直接测出)范畴状况;调节电位器P5，测出方波的幅值(峰峰值）范畴状况,并都列表记录之。 3.连接好跳线PS4,调节电位器RW2，使方波的占空比为50%；调节电位器PR，使方波的频率为1z；调节电位器RW5，使方波的幅值为5V(峰峰值),把S4换为PS5,用示波器观测OU为三角波波形,调节电位器PRW1,测出

11、三角波的频率范畴状况,调节电位器PW5,测出三角波的幅值(峰峰值)范畴状况，并都列表记录之。此外调节电位器PR，观测三角波变为锯齿波（占空比不为50)的状况。4.连接好跳线S4，调节电位器RW，使方波的占空比为0%;调节电位器PRW1,使方波的频率为1H;调节电位器PR5，使方波的幅值为5V(峰峰值），把PS4换为S6,用示波器观测OT为正弦波波形，若有明显失真,反复调节PR3、PRW4，使正弦波无明显的失真(一旦调好就不要再动PRW、PRW4),调节电位器PRW,测出正弦波的频率范畴状况,调节电位器PW，测出正弦波的幅值(峰峰值)范畴状况,并都列表记录之。5.在断开电源状况下,分别取S1和P

12、S2连接，反复上述环节。阐明一下：S1、PS2、PS3相相应的电容值越小,输出频率越大，且不同的电容所对的频率段不同，每个频率段所涉及的频率范畴不同,故上述所有环节所给的1Hz的频率值不是很恰当，仅作为实验参照值。测量多种波形的频率、占空比、幅度要保证波形不是很明显失真，且在有效范畴内，如调节R5阻值很小时,无论怎么调节PRW、PW、PW、PRW电位器仍无法有波形浮现。原理图中尚有一种一级无源低通滤波电路, PTP3插孔处可以引入电容,通过并入电容变化截止频率,此滤波电路可以对正弦波起一定的滤波作用（由于无源滤波电路存在负载效应，效果不是较好,此引入滤波电路，抛砖引玉,具体滤波器的设计参照后续

13、实验内容),有爱好的同窗可以接入调试一下，不做规定,措施：断开P4、PS5、PS6的连接,接入PS、8,调节一种无明显失真的正弦波即可。实验三 电子信号的测量（晶体管共射极单管放大器）一、实验目的1 掌握放大器静态工作点的调试措施,学会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措施。3 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验仪器1 双踪示波器2 万用表3 交流毫伏表4 信号发生器三、实验原理 图2-共射极单管放大器实验电路图-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R2和RB构成的分压电路,并在发

14、射极中接有电阻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U后,在放大器的输出端便可得到一种与Ui相位相反,幅值被放大了的输出信号U0，从而实现了电压放大。 在图-电路中，当流过偏置电阻R和RB2的电流远不小于晶体管的基极电流B时（一般510倍),则它的静态工作点可用下式估算,UC为供电电源,此为+12V。 （21） (22) (23) 电压放大倍数 (2-4) 输入电阻 (2-5） 输出电阻 (2-6)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i=0的状况下进行,即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的数字万用表，分别测量

15、晶体管的集电极电流I以及各电极对地的电位UB、U和UE。一般实验中,为了避免断开集电极，因此采用测量电压,然后算出I的措施，例如，只要测出UE,即可用算出C(也可根据,由UC拟定IC),同步也能算出。2） 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流(或CE)调节与测试。 静态工作点与否合适，对放大器的性能和输出波形均有很大的影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号后来易产生饱和失真，此时uO的负半周将被削底,如图2（)所示,如工作点偏低则易产生截止失真,即O的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图2-2（b)所示。这些状况都不符合不失真放大的规定。因此在选定工作

16、点后来还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的ui,检查输出电压u的大小和波形与否满足规定。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 （a）饱和失真 (b)截止失真图2-2 静态工作点对U波形失真的影响变化电路参数UC,RC，B(RB1，RB）都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示，但一般多采用调节偏电阻R2的措施来变化静态工作点,如减小B2,则可使静态工作点提高等。最后还要阐明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的,应当是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小,虽然工作点较高或较低也不一定会浮现失真。因此确切的说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设立配合不当所致。如须满足较大

17、信号的规定，静态工作点最佳尽量接近交流负载线的中点。 图2-3 电路参数对静态工作点的影响 2. 放大器动态指标测试放大器动态指标测试涉及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范畴）和通频带等。1） 电压放大倍数AV的测量调节放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压i,在输出电压u不失真的状况下，用交流毫伏表测出i和uo的有效值U和Uo,则AV= （2-7）2） 输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻,按图2-4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻，在放大器正常工作的状况下，用交流毫伏表测出US和,则根据输入电阻的定义可得= （2-8)测量时应注意 测量

18、两端电压UR时必须分别测出US和,然后按UR=US-Ui求出UR值。 电阻R的值不适宜获得过大或过小，以免产生较大的测量误差,一般取与R为同一数量级为好,本实验可取R=2K。3） 输出电阻RO的测量按图24电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载RL的输出电压U和接入负载后输出电压UL，根据 = （29)即可求出RO RO=（)R （-10)在测试中应注意,必须保持R接入前后输入信号的大小不变。 图2- 输入、输出电阻测量电路4） 最大不失真输出电压UOPP的测量（最大动态范畴） 如上所述，为了得到最大动态范畴，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作状况下,逐渐增大输

19、入信号的幅度,并同步调节W(变化静态工作点），用示波器观测o,当输出波形同步浮现削底和缩顶现象(如图2-）时，阐明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调节输入信号,使波形输出幅度最大，且无明显失真时,用交流毫伏表测出(有效值）,则动态范畴等于2U。或用示波器直接读出OP来。 图2-5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5） 放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6所示: 图2-6幅频特性曲线Av为中频电压放大倍数，一般规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/倍，即0.70vm

20、所相应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带BW=fHf (-11)放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测V的措施,每变化一种信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几点,在中频可以少测几点。此外，在变化频率时，要保持输入信号的幅度不变,且输出波形不能失真。三、实验内容1连线在实验箱的晶体管系列模块中,按图-所示连接电路:DP作为信号Ui的输入端,DTP4（电容的正级)连接到DP26(三极管基极），DTP26连接到TP57，DTP63连接到DT（或任何ND)，DTP6连接到DT47（或任何K电阻),再由D

21、TP48连接到100K电位器（RW)的“1”端,“”端和“3”端相连连接到DP3,DTP27（三极管射极)连接到DT5,DTP27连接到DT5(或TP60）,DTP24连接到TP32（或DTP3)，DTP2先不接开路,最后把电源部分的+12V连接到DTP31。注：后续实验电路的构成都是这样按指引书提供的原理图在实验箱相应模块中进行连线，把分立元件组合在一起构成实验电路,后来连接实验图都是如此,不再如此具体阐明。2.测量静态工作点静态工作点测量条件:输入接地虽然Ui=.在环节连线基本上，DTP接地(即Ui=0)，打开直流开关，调节RW，使IC=20mA(即UE=2.4V）,用万用表测量UB、U、

22、R值。记入表2-1。表2-1 C=.0mA测 量 值计 算 值UB（)UE(V）UC(V)B2（K）E（)UCE（V）C(mA）3测量电压放大倍数调节一种频率为1KHz、峰峰值为5的正弦波作为输入信号i 。断开TP接地的线，把输入信号连接到DTP5,同步用双踪示波器观测放大器输入电压Ui（TP5处)和输出电压Uo(DT2处）的波形，在Uo波形不失真的条件下用毫伏表测量下述三种状况下（1不变实验电路时；2.把T3和DTP3用连接线相连时；.断开DT32和DTP3连接线,DP25连接到P52时）的Uo值（TP处),并用双踪示波器观测U和i的相位关系,记入表2。表22 IC=.0mA U= m （有

23、效值）(K)L（）0()AV观测记录一组U和i波形2.22.2.注意:由于晶体管元件参数的分散性，定量分析时所给Ui为50mV不一定适合,具体状况需要根据实际给合适的U值,后来不再阐明。由于Uo所测的值为有效值，故峰峰值U需要转化为有效值或用毫伏表测得的Ui来计算AV值。牢记万用表、毫伏表测量都是有效值,而示波器观测的都是峰峰值。4观测静态工作点对电压放大倍数的影响 在环节3的RC.K,RL 连线条件下，调节一种频率为1Kz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入信号Ui连到DP。调节RW,用示波器监视输出电压波形,在u不失真的条件下,测量数组和UO的值,记入表23。测量IC时，要使Ui=（断开输入

24、信号Ui，DP接地)。表2 C2.4K RL= Ui= m（有效值）IC(mA).0U0()V5观测静态工作点对输出波形失真的影响在环节3的RC=2.4K =连线条件下,使ui=0，调节RW使I=2.0mA(参见本实验环节2),测出E值。调节一种频率为1Hz、峰峰值为50m的正弦波作为输入信号Ui连到DTP5，再逐渐加大输入信号，使输出电压足够大但不失真。然后保持输入信号不变,分别增大和减小RW，使波形浮现失真，绘出Uo的波形,并测出失真状况下的C和值,记入表2-4中。每次测C和UCE值时要使输入信号为零（虽然ui=0）。表24 =.K RL= Ui= mVI(m）UCE(V)0波形失真状况管

25、子工作状态2.06测量最大不失真输出电压在环节3的C=.4K L=24连线条件下,同步调节输入信号的幅度和电位器RW,用示波器和毫伏表测量PP及O值，记入表2-。表- RC=.4 R=.4IC(A)Ui(mV)有效值()有效值UP(V)峰峰值7.测量输入电阻和输出电阻按图2-4所示，取R=2，置RC=2.4，RL=4K，IC=2.0mA。输入f=1KHz、峰峰值为5mV的正弦信号，在输出电压o不失真的状况下,用毫伏表测出U，Ui和UL,用公式2-8算出i。保持US不变，断开RL，测量输出电压UO,参见公式210算出。*8测量幅频特性曲线取IC=2.m，RC=2.，RL=2.4K。保持上步输入信

26、号u不变,变化信号源频率f，逐点测出相应的输出电压U，自作表记录之。为了频率取值合适，可先粗测一下，找出中频范畴,然后再仔细读数。号为选作内容,后来不再作阐明。此外测量幅频特性时规定用外置信号源,后来测量幅频特性时不再阐明。*附晶体管系列元件分布图如下:实验四 电子信号的测量（RC正弦波振荡器)一、 实验目的进一步学习RC正弦波振荡器的构成及其振荡条件。2.学会测量、调试振荡器。二、实验仪器 双踪示波器.频率计三、实验原理实验电路如下图所示： 图8-1 RC串并联选频网络振荡器从构造上看,正弦波振荡器是没有输入信号的,带选频网络的正反馈放大器。若用R、C元件构成选频网络,就称为R振荡器,一般用

27、来产生1H1MH的低频信号。上图为RC串并联(文氏桥）网络振荡器。电路型式如图8-2所示:图8-2 RC串并联网络振荡器原理图振荡频率 (-1） 起振条件 （8-2）电路特点 可以便地持续变化振荡频率,便于加负反馈稳幅,容易得到良好的振荡波形。四、实验内容 1在晶体管系列模块中按图8-1对的连接线路。2断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数（参照实验二内容），记录之。接通R串并联网络，打开直流开关,调节F并使电路起振，用示波器观测输出电压0波形，调节RF使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。4.用频率计或示波器测量振荡频率，并与计算值(5z)进行比较。变化或值,用频率计或示波器测量振荡频率，并与计算值(用公式8-1来计算)进行比较。元件分布图参见实验二晶体管系列模块元件分布图