36一常用电子仪器的使用

实验一常用电子仪器的使用一、实验目的1．对本实验室的示波器、稳压电源、函数信号发生器、交流毫伏表、万用表等仪器的使用方法有基本了解，为今后的实验打下基础。2．学会对有源单口网络等效内阻的测量。3．利用示波器观察信号波形，测量振幅和周期(频率)。二、常用电子仪器的介绍1．直流稳压电源（DCREGULATEDPOWERSUPPLY）本实验室采用DF1733和DF1731SB2A两种稳压电源。DF1733是采用三只电源变压器，三路完全独立输出的三路直流稳压电源，三路完全相同，其中一路的原理如图1－1所示。图1－1DF1733其中一路稳压原理框图由图1－1可见，直流稳压电源由整流滤波电路、辅助电源基准电压、电压(电流)采样电路、比较放大器、调整电路和保护电路组成。输入220V的交流电压经过降压变压器分别供给主回路整流器和辅助电源整流器。主回路变压器的付边有二组抽头，使输出直流电压为0~15V和15~30V两档。主回路整流滤波电路是由四只二极管构成桥式整流电路，每只二极管的最大电流为3A和一只大电容(2200μF)组成。辅助电源产生三组电压，一组电压为(+12V)供比较放大器和集成电路的直流电源用。另两组电压经过温度补偿的基准稳压二极管稳压后，分别提供电压比较放大器的基准电压和过载放大器的基准电压。电压采样电路将输出电压采样送到电压比较放大器的反相端，基准电压送到电压比较放大器的同相端，经过电压比较放大器(实际上为差动放大器)，比较放大去控制调整电路，使输出电压为0~15V和15~30V。电流采样过载放大器的原理与电压比较放大器相似，区别只在于一旦发生过载，使调整管截止(约为1.5A)，输出电流大小变小，保护稳压电源不至因电流过大而烧毁。这时面板上的发光二极管导通并发光。调整电路由大功率晶体管和中功率推动管组成。主要技术参数：输入电压：220V±10%额定输出电压：DC0~15V，15~30V二档连续可调额定输出电流：0~1A电源电压调整率：≤0.1%负载调整率：≤0.5%纹波电压：≤1mV(rms)电表精度：≤±3%保护方式：过载或短路，自动保护使用方法：DF1733稳压电源使用方法比较简单，先选择好输出电压的范围为0~15V或15~30V，然后开机，调节电压旋钮至需要的值(当需要精度较高时可用数字万用表作监视)。由于每路电源共用一只电压表和电流表，可以通过电表选择开关，开关打开在U时，电表作电压表指示，打开I时，电表作电流表指示。当发生输出过载时或短路时，不论是电压或电流，告警指示灯亮(PROECTION)，电源自动保护，输出为低电压。本实验室采用的另一种直流稳压电源为DF1731SB2A。它与DF1733稳压电源的主要区别是：(1)二路独立输出0~30V连续可调，最大电流为2A；二路串联输出时，最大电压为60V，最大电流为2A；二路并联输出时，最大电压为30V，最大电流为4A。另一路为固定输出电压5V，最大电流为2A的直流电源。(2)主回路变压器的付边无中间抽头，故输出直流电压为0~30V不分档。(3)独立(INDEP)，串联(SERLES)，并联(PARALLEL)。是由一组按钮开关在不同的组合状态下完成的。根据两个不同值的电压源不能并联，两个不同值的电流源不能串联的原则，在电路设计上将两路0~30V直流稳压电源在独立工作时电压(VOLTAGE)，电流(CURRENT)独立可调，并由两个电压表和两个电流表分别指示，在用作串联或并联时，两个电源分为主路电源(MASTER)和从路电源(SLAVE)。使用方法：(1)双路可调电源独立使用按钮开关处于INDEP状态(即位置)，将稳流调节旋钮(CURRENT)顺时针调节到最大，然后打开电源开关，并调节电压调节旋钮(VOLTAGE)，使从路和主路输出直流电压至所需要的电压值。此时稳压状态指示灯(CV)发光。(2)可调电源作稳流源使用在打开电源开关后，先将稳压调节旋钮顺时针调节到最大，同时，将稳流调节旋钮逆时针调节到最小，然后接上所需负载，再顺时针调节稳流调节旋钮，使输出电流至所需要的稳定电流值。此时稳压状态指示灯(CV)熄灭，稳流状态指示灯(CC)发光。(3)双路可调电源串联使用将按钮开关置于SERIES状态(即左，右位置)。调节主路电源电压调节旋钮，从路的输出电压严格跟踪主路输出电压，使输出电压最高可达两路额定电压之和。(注意：在串联联接时，主路和从路的联接片不能与地短路；从路的电流调节旋钮顺时针旋到最大，否则因从路输出电流超过限流保护点，从路输出电压将不再跟踪主路的输出电压。)(4)双路可调电源并联使用将按钮开关置于PARALLEL状态(即左，右位置)。调节主路电源电压调节旋钮，两路输出电压一样，同时从路稳流指示灯(CC)发光，而从路稳流调节旋钮不起作用。当电源做稳流源使用时，只要调节主路的稳流调节旋钮，此时主、从路的输出电流均受其控制并相同，其输出电流最大可达二路输出电流之和。2．数字万用表（DIGITALMULTIMETER）本实验室采用UT56和DT1000两种四位半数字万用表。可用来测量直流和交流电压及电流、电阻、电容、二极管、三极管、频率以及电路通断，具有LCD显示，最大显示值为‘19999’，过量程显示‘1’，和读数保持功能。主要技术参数及使用方法：(1)电阻测量量程：200Ω，2KΩ，20KΩ，200KΩ，2MΩ，20MΩ，200MΩ。使用时需要注意：①被测电路不能带电，电容电荷要放尽。②被测阻值超出量程时或开路时，显示‘1’。③对于大于1MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这是正常现象。④使用200Ω档时，先将表笔短接，显示表笔线的电阻值，实验中应减去这一电阻值，得到的才是实际被测值。⑤200MΩ短路时有1000个字，测量时应从读数中减去。如测量100MΩ电阻时，显示为110.00，1000个字应被减去(即110.00-10.00=100.00MΩ)。(2)直流电压测量量程：200mV，2V，20V，200V，1000V。输入阻抗：所有量程为10MΩ。使用时需要注意：①测试表笔并接到待测电路上，红表笔所接端子的极性将同时显示。②如果显示器只显示‘1’，表示过量程。③输入电压高于1000V时，显示电压值是可能的，但有可能损坏仪表。(3)交流电压测量量程：2V，20V，200V，750V。输入阻抗：所有量程为2MΩ。使用时需要注意：①测试表笔并接到待测电路上。②如果显示只显示‘1’，表示过量程。③输入电压高于750V时，显示电压值是可能的，但有可能损坏仪表。(4)直流电流测量量程：20mA，200mA，20A。测量电压降：满量程为200mV。过载保护：200mA以下为0.3A/250V保险丝保护，20A无保险丝保护。(5)交流电流测量量程：2mA，20mA，200mA，20A。测量电压降和过载保护与直流电流测量相同。因为在实验室中我们不提倡学生使用电流表，但需要测量电流时，我们都是将电流转换为电压，测出电压值后，然后计算出电流，所以直流、交流电流的测量方法不再介绍。(6)二极管和蜂鸣连续性测量量程：置于二极管时，显示二极管正向电压值，单位为伏，此时，正向直流电流约为1mA，反向直流电压约为3.0V。量程：置于蜂鸣时，电阻≤50Ω时，机内蜂鸣器响，显示电阻近似值，单位为千欧。(7)频率测量量程：20KHz输入灵敏度：≤200mVrms测量范围：≤30Vrms使用时需要注意：①将功能开关置于KHz量程，将测试表笔并接到被测频率源上，可直接从显示屏上读取频率值。②被测值超过30Vrms时，不能保证测量精度，并应注意安全，因为此时电压已属危险带电范围。(8)晶体管hFE测量量程：可测NPN型或PNP型晶体管hFE。显示范围：0~1000β此时，基极电流约为10μA，Uce约为3.0V(9)电容测量量程：2nF，20nF，200nF，2μF，20μF(1nF=10-3μF)。测试信号为：约400Hz，40mVrms使用时需要注意：①测量大电容时，要先放电，然后进行测试，以防损坏仪器或引起测量误差。②将待测电容插入电容测试座中，待稳定后，直接从显示屏上读取读数。3．交流毫伏表（AVMILIVOLTMETER）本实验室采用DF2173B毫伏表。具有测量精度高，输入阻抗高，通频带范围宽的特点，且有监视输出功能，可作放大器使用。毫伏表的原理框图如图1－2所示。当输入电压过大时，输入保护电路工作，有效的保护场效应管。衰减器用来控制各档衰减的开通，使仪器在各量程档均能高精度地工作。监视输出功能可使本仪器当在放大器使用。直流电压由集成稳压器产生，供给放大器直流电源。图1－2毫伏表的原理框图主要技术参数：电压测量范围：100μV~300V电压刻度：1，3，10，100，300mV，1，3，10，30，100，300VdB刻度：-60~+50dB频率响应：100Hz~100KHz±5%10Hz~1MHz±8%输入阻抗：1MΩ//45PF电源：220V±10%，50±2Hz使用方法：(2)机械调零。在通电前，先调整电表指示的机械零位。(3)接通电源。按下电源开关，发光二极管灯亮，仪器立刻工作，为保证性能稳定，可预热10分钟后使用。(4)将量程开关置于适当量程，再加入测量信号。若测量电压未知，应将量程开关置于最大档，然后逐渐减小量程。(5)当输入电压在任何一个量程档指示为满度时，监视输出端的输出电压均为0.1Vrms(rms/root—mean—square/均方根值)。(6)毫伏表是按正弦电压有效值刻度的，如果被测信号不是正弦波，则会引起很大误差。(7)毫伏表输入端开路时，由于外界感应信号的影响，指针可能超量程偏转。为了避免指针碰弯，不测量时，量程应选在较大位量。4．函数信号发生器（FUNCTIONGENERATOR）本实验室采用DF1641D和EE1641D函数信号发生器。能直接产生正弦波，三角波，方波，锯齿波和脉冲波，且具有VCF输入控制功能。TTL/CMOS与OUTPUT同步输出。直流电平可连续调节，频率计可作内部频率显示，也可作外测频率，电压用LED显示。函数信号发生器工作时，由V/I电压－电流变换器产生downupII的二个恒流源。恒流源对时基电容C进行充电和放电，电容的充电和放电使电容上的电压随时间分别呈线性上升和线性下降，因而在电容两端得到三角波电压。三角波电压经方波形成电路得到方波电压。三角波电压经正弦波形成电路得到正弦波电压，最后经过功率放大输出。主要技术参数：频率范围：0.1Hz~2MHz分七档波形：正弦波，三角波，方波，正向或负向脉冲波，正向或负向锯齿波TTL输出脉冲波：低电平≤0.4V，高电平≥3.5VCMOS输出脉冲波：低电平≤0.5V，高电平5~14V连续可调输出阻抗：50Ω±10%输出幅度：≥20UP-P(空载)输出衰减：20dB，40dB直流偏置：0~±10V连续可调VCF输入：DC~1KHz，0~5V频率计：1Hz~10MHz，灵敏度100mVrms，最大15V(AC+DC)电源：220±10%，50±2Hz函数信号发生器的原理框图如图1－3所示。DF1641D函数信号发生器使用并不复杂，主要问题是面板上的一些符号，初学者不易识别，造成使用困难，为此作如下介绍：电源开关键/POWER，按下电源接通(ON)，弹起关断电源(OFF)量程选择键/RANGE(Hz)，有七个键，即2，20，200，2K，20K，200K，2M功能键/FUNCTION，有三个键，即方波(占空比为50%)三角波(正、负斜率相等)和正弦波。频率调节旋钮/FREQUENCY,与量程选择键配合使用，如果量程键按下2KHz，改变频率调节可获得0.2KHz~2KHz范围内的任一频率信号，其余依次类推。输出/OUTPUT，为被测电路提供信号，输出阻抗约50Ω。输出幅度调节旋钮/AMPLITUDE，用于调节输出信号的幅度大小，VUPP20。上述一些键和旋钮是经常使用的，为获得一些特殊场合所需要的电信号，还有如下几个旋钮：拉出输出信号倒相旋钮/PULLTOINV，与输出幅度调节旋钮在一起