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1实验一常用电子仪器的使用一、实验目的1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。二、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。图1－1模拟电子电路中常用电子仪器布局图1、示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：1）、寻找扫描光迹将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位2于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。）2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。2、函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20VP－P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。3三、实验设备与器件1、函数信号发生器2、双踪示波器3、交流毫伏表四、实验内容1、用机内校正信号对示波器进行自检。1)扫描基线调节将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”（）和“Y轴位移”()旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。2）测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（V/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。a.校准“校正信号”幅度将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1。表1－1标准值实测值幅度Up-p(V)频率f(KHz)上升沿时间μS下降沿时间μS注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。b.校准“校正信号”频率将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，4记入表1－1。c．测量“校正信号”的上升时间和下降时间调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表1－1。2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。表1－2示波器测量值示波器测量值信号电压频率周期（ms）频率（Hz）信号电压毫伏表读数（V）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、测量两波形间相位差1)观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s／div挡）和扫速较高挡位（如5μS／div挡），把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。2)用双踪显示测量两波形间相位差①按图1－2连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。5为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。图1－2两波形间相位差测量电路②把显示方式开关置“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y1、Y2的（）移位旋钮，使两条扫描基线重合。③将Y1、Y2输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及Y1、Y2灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差。图1－3双踪示波器显示两相位不同的正弦波0T360(div)XX(div)×=θ式中：XT——一周期所占格数6X——两波形在X轴方向差距格数记录两波形相位差于表1－3。表1－3相位差一周期格数两波形X轴差距格数实测值计算值XT＝X＝θ＝θ＝为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。五、实验总结1、整理实验数据，并进行分析。2、问题讨论1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？2)用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？a)显示方式选择（Y1；Y2；Y1＋Y2；交替；断续）b)触发方式（常态；自动）c)触发源选择（内；外）d)内触发源选择（Y1、Y2、交替）3、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？六、预习要求1、阅读实验附录中有关示波器部分内容。2、已知C＝0.01μf、R＝10K，计算图1－2RC移相网络的阻抗角θ。7实验二晶体管单管放大电路一、实验目的1．学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。2．学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。3．测量放大电路输入、输出电阻。4．进一步熟悉各种电子仪器的使用。二、实验原理图2－1为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用RB1=RW1+R3和RB2=RW2+R4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻RE=R6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号Ui后，在放大电路输出端便可得到与Ui相位相反、被放大了的输出信号U0，实现了电压放大。R1和R2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过大，损坏三极管。R15.1KR251R315KR415KRw210KRw1150KV13DG12R53.3KC310uFC110uFR61.8KR720C2100uFKHSUsK1GA'AGNDRL2KUo+12V图2－1在电路中静态工作点为：CCBBBBURRRU212+=8EEEBEBERURUUI=-=)(ECCCCCERRIUU+-=动态参数：电压放大倍数k3.3//50==-==RRRRUUACbeLCiUgb其中)mA()mv(26)1(300EbeIrb++=输入电阻：若开关合上，即R7短接beBBirRRr////21=输出电阻：5RRrCo==放大电路输入电阻测试方法：若输入信号源US经R1=5.1k与C1串联后再接到三极管V1的基极，测得US和'iU(即晶体管基极与地之间测得的交流信号)，即可计算出1''RUUUriSii⋅-=输出电阻可用下式计算：LRUUr)1(0'00-=其中'0U为RL未接入时（RL=∞）U0之值，U0为接入RL时U0之值。1．静态工作点的测试1）静态工作点的测量放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号Ui时，在电源电压VCC作用下，三极管的基极电流IB，集电极电流IC以及集成极与发射极之间的电压UCE等。测量静态工作点时，应使放大电路输入信号Ui=0，即将信号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。然后测出IC，或测出RE两端电压，间接计算出IC来，IB=IC/b,UBE,UCE用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意：a)测量电压UBE、UCE时，为防止引入干扰，应采用先测量B、C、E对地的电位后进行计算，即：UBE=UB–UEUCE=UC–UEb)为了测量IB、IC和IE，为了方便起见，一般先直接测量出UE后，再由计算得到：EEECRUII=≈bCBII=总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出UC、UB、UE即可推算出。2）静态工作点的调试：放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态9工作点的原则是：保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。改变电路参数UCC、RC、RB都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图1－1中调节RW1。RB1减小将引起IC增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图2－2－a所示，U0负半周被削顶。当RB1增加，则IC减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图1－2－b所示。U0正半周被缩顶。适当调节Rb1可得到合适的静态工作点。图2－22．电压放大倍数的测量测量电压放大倍数的前提是放大电路输出波形不应失真，在测量时应同时观察输出电压波形。在U0不失真条件下分别测量输出电压U0和输入电压Ui的值，则：iUUUA0=。电压放大倍数大小和静态工作点位置有关，因此在测量前应先调试好一定的静态工作点。3．最大不失真输出电压的测量为了在动态时获得最大不失真输出电压，静态工作点应尽可能选在交流负载