实验常用电子仪器的使用及电子仪器使用注意事项.docx

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实验常用电子仪器的使用及电子仪器使用注意事项

实验常用电子仪器的使用及电子仪器使用注意事项

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、万用表主要技术指标、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。

3、熟悉用函数信号发生器产生正弦波信号。

掌握频率范围按键、频率粗调、频率细调旋钮的正确使用和显示屏的正确读数。

掌握幅值调节旋钮和输出衰减器的正确使用。

4、通过本节学习，使学生对常用电子仪器使用的注意事项提高认识，为人身安全和后续实验课顺利进行打下基础。

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等合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2－1所示．接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共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2－1基本模拟电子技术实验系统布局图

（一）示波器

1、示波器的组成和工作原理

示波器是电子测量中最常用的一种电子仪器，可以用它来测试和分析时域信号。

示波器通常由信号波形显示部分、垂直信道（Y通道）、水平信道（X）通道三部分组成。

如图2－2所示。

（1）信号波形显示

示波器波形显示的核心是阴极射线示波管（CRT）。

它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，电子枪提供经过聚焦的电子束，可用“辉度”、“聚焦”旋钮进行调节，电子束经过X偏转板和Y偏转板，使电子束随偏转板上的电压变化而偏转并在荧光屏上产生输入信号变化的光轨迹，根据此原理，如果在Y轴加上被测信号电压，在X轴加上与输入信号同频的扫描锯齿波电压，则在示波管的荧光屏上将显示出被测信号波形。

（2）垂直信道

被测信号通常加在垂直信道上，经过输入电路、前置放大电路、延时线和输出放大器加在示波管的Y偏转板上，如图2－2所示。

Y通道具有输入阻抗高、增益稳定、放大线性好、频带宽、输出对称等特点。

为了测试不同电平的信号，扩展测试范围，在输入电路中要设置衰减器，用偏转灵敏度（V/div）旋钮调节。

（3）水平通道

水平通道的作用通常是为示波管X偏转板提供锯齿波扫描信号，也可以用来放大直接输入的信号。

应此示波器的水平通道主要由扫描发生器、触发电路和X放大器组成，如图2－2所示。

为了使扫描信号与被测信号同频、稳定，通常用输入信号或与其他同步的信号作为触发信号。

图2—2通用示波器的基本组成

2、YB4320G/40G双踪示波器说明书（面板分布如图2－3）

（1）主机电源：

（46）交流电源插座，该插座下部装有保险丝。

（仪器背面）

检查电压插座上标明的额定电压，并使用相应的保险丝。

该电源插座用来连接交流电源线。

（9）电源开关（POWER）

将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源线接入，按电源开关键，接通电源。

（8）电源指示灯

电源接通时，指示灯亮。

（2）辉度旋钮（1NTENSITY）

控制光点和扫描线的亮度，顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。

（4）聚焦旋钮（FOCUS）

用辉度控制钮将亮度调至合适的标准，然后调节聚焦控制钮直至光迹达到最清晰的程度。

虽然调节亮度时，聚焦电路可自动调节，但聚焦有时也会轻微变化，如果出现这种情况，需重新调节聚焦旋钮。

图2－3YB4320G/40G双踪示波器面板分布图

（5）光迹旋转（TRACEROTATION）

由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度平行。

（45）显示屏

仪器的测量显示终端。

（3）延迟扫描辉度控制钮（BINTEN）

顺时针方向旋转此钮,增加延迟扫描B显示光迹亮度。

（1）校准信号输出端子（CAL）

提供lkHz+2％,2Vp-p±2%方波作为本机Y轴、X轴校准用。

（47）Z-轴信号输入（Z-AXISINPUT）；外接亮度调制输入端。

（仪器背面）

（2）垂直方向部分（VERTICAL）

（13）通道1输入端[CHl~Jr（x）]

该输入端用于垂直方向的输入，在X-Y方式时，作为X轴输入端。

（17）通道2输入端[CH21NPUT（Y）]

和通道1一样，但在X—Y方式时，作为Y轴输入端。

（11）、（12）、（16）、（18）交流—直流—接地（AC、DC、GND）

输入信号与放大器连接方式选择开关：

交流（AC）：

放大器输入端与信号连接由电容器来耦合；

接地（GND）：

输人信号与放大器断开，放大器的输入端接地；

直流（DC）：

放大器输入与信号输入端直接耦合。

（10）、（15）衰减器开关（VOLTS／DIV）

用于选择垂直偏转系数，共12档。

如果使用的是10：

1的探极，计算时将幅度´10。

（14）、（19）垂直微调旋钮（VARIABLE）

垂直微调旋钮用于改变电压偏转系数。

此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋到底的位置。

将旋钮逆时针旋到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。

（44）断续工作方式开关

CHl、CH2二个通道按断续方式工作，断续频率为250kH2，适用于低扫速，

（43）、（40）垂直移位（POSITION）

调节光迹在屏幕中的垂直位置。

（42）垂直方式工作开关（VERTICALMODE）

选择垂直方向的工作方式

通道1选择（CH1）：

屏幕上仅显示CHl的信号；

通道2选择（CH2）：

屏幕上仅显示CH2的信号；

双踪选择（DUAL）：

屏幕上显示双踪，自动以交替或断续方式，同时显示CHl和CH2上的信号；

叠加（ADD）：

显示CHl和CH2输入信号的代数和。

（39）CH2极性开关（1NVERT）：

按此开关时CH2显示反相信号

（48）CHl信号输出端（CHlOUTPUT）：

输出约l00mV／div的通道1信号。

当输出端接50W匹配终端时，信号衰减一半，约50mV／div。

该功能可用于频率计显示等。

（3）水平方向部分（HORIZONTAL）

（20）主扫描时间系数选择开关（TIME／DIV）

共20档，在0.1ms~0.5s／div范围选择扫描速率。

（30）X-y控制键：

按入此键，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CHl输入端。

（21）扫描非校准状态开关键：

按入此键，扫描时基进入非校准调节状态，此时调节扫描微调有效。

（24）扫描微调控制键（VARIABLE）

此旋钮以顺时针方向旋转到底时，处于校准位置，扫描由Time／div开关指示。

此旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢2.5倍以上。

当按键（21）未按入，旋钮（24）调节无效，即为校准状态。

（35）水平移位（POSITION）

用于调节光迹在水平方向移动。

顺时针方向旋转该旋钮向右移动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。

（36）扩展控制键（MAG´l0）

按下去时，扫描因数´10扩展[YB4320G为（´5）]。

扫描时间是Time／div开关指示数值的1／10（1／5）。

（37）延迟扫描B时间系数选择开关（BTIME／DIV）

分十二档，在0.1ms~0.5ms／div范围内选择B扫描速率。

（41）水平工作方式选择（HORIZDISPLAY）

主扫描（A）：

按人此键主扫描A单独工作，用于一般波形观察；

A加亮（AINT）：

选择A扫描的某区段扩展为延迟扫描，可用此扫描方式。

与A扫描相对应的B扫描区段（被延迟扫描）以高亮度显示；

被延迟扫描（B）：

单独显示被延迟扫描B；

B触发（BTRIG’D）：

选择连续延迟扫描和触发延迟扫描。

（38）延迟时间调节旋钮（DELAYTIME）

调节延迟扫描对应于主扫描起始延迟多少时间启动延迟扫描，调节该旋钮，可使延迟扫描在主扫描全程任何时段启动延迟扫描。

（22）接地端子：

示波器外壳接地端。

（4）触发系统（TRIGGER）

（29）触发源选择开关（SOURCE）

通道1触发（CHl，X—Y）：

CHI通道信号为触发信号，当工作方式在X—Y方式时，拨动开关应设置于此档；

通道2触发（CH2）：

CH2通道的输入信号是触发信号；

电源触发（LINE）：

电源频率信号为触发信号；

外触发（EXT）：

外触发输入端的触发信号是外部信号，用于特殊信号的触发。

（27）交替触发（TRIGALT）

在双踪交替显示时，触发信号来自于两个垂直通道，此方式可用于同时观察两路不相关信号。

（26）外触发输入插座（EXTINPUT）

用于外部触发信号的输入。

（33）触发电平旋钮（TRIGLEVEL）

用于调节被测信号在某选定电平触发，当旋钮转向“+”时显示波形的触发电子上升，反之触发电平下降。

（32）电平锁定（LOCK）：

无论信号如何变化，触发电平自动保持在最佳位置，不需人工调节电平。

（34）释抑（HOLDOFF）：

当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，可用“释抑”旋钮使波形稳定同步。

（25）触发极性按钮（SLOPE）

触发极性选择。

用于选择信号的上升沿和下降沿触发。

（31）触发方式选择（TRIGMODE）

自动（AUTO）：

在“自动”扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。

在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以显示扫描基线；

常态（NORM）：

有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。

当输入信号的频率低于50Hz时，请用“常态”用发方式；

单次（SINGLE）：

当“自动”（AUTO）、“常态”（NORM）两键同时弹出被设置于单次触发工作状态，当触发信号来到时，准备（READY）指示灯亮，单次扫描结束后指示灯熄，复位键（RESET）按下后，电路又处于待触发状态。

3．操作方法

1）基本操作

按下表设置仪器的开关及控制旋钮或按键。

项目

编号

设置

电源（POWER）

（9）

弹出

辉度（INTENSITY）

（2）

顺时针1/3处

聚焦（FOCUS）

（4）

适中

垂直方式（MODE）

（42）

CH1

断续（CHOP）

（44）

弹出

CH2反相（INV）

（39）

弹出

垂直位移（POSITION）

（40）（43）

适中

衰减开关（VOLTS/DIV）

（10）（15）

0.5V/div

微调（VARIABLE）

（14）（17）

校准位置

AC—DC—接地（GND）

（11）（12）（16）（18）

接地

触发源（SOURCE）

（29）

CH1

耦合（COUPLING）

（28）

AC

触发极性（SLOPE）

（25）

+

交替触发（TRIGALT）

（27）

弹出

电平锁定（LOCK）

（32）

按下

释抑（HOLDOFF）

（34）

最小（逆时针方向）

触发方式

（31）

自动

水平显示方式

（HORIZDISPLAY）

（41）

A

ATIME/DIV

（20）

0.5ms/div

扫描非校准

（SWPUNCAL）

（21）

弹出

水平位移（POSITION）

（35）

适中

´5扩展（´5MAG）

´10扩展（´10MAG）

（36）

弹出

X—Y

（30）

弹出

按上述设定了开关和控制按钮后，将电源线接到交流电源插座，然后，按如下步骤操作：

（1）打开电源开关，确定电源指示灯变亮，约20秒钟后，示波管屏幕上会显示光迹，如60秒钟后仍未出现光迹，应按上表检查开关和控制按钮的设定位置。

（2）调节辉度（1NTEN）和聚焦（FOCUS）旋钮，将光迹亮度调到适当，且最清晰。

（3）调节CHl位移旋钮及光迹旋转旋钮，将扫描线调到与水平中心刻度线平行。

（4）将探极连接到CHl输入端，将2Vp-p校准信号加到探极上。

（5）将AC—DC—GND开关拨到AC，屏幕上将会出现如图2—4所示的波形。

（6）调节聚焦（FOCUS）旋钮，使波形达到最清晰。

（7）为便于信号的观察，将VOLTS／DIV开关和TIME／DIV开关调到适当的位置，使信号波形幅度适中，周期适中。

（8）调节垂直移位和水平移位旋钮到适中位置，使显示的波形对准刻度线且电压幅度（Vp-p）和周期（T）能方便读出。

2）YB4320G型双踪示波器的主要技术指标

Y通道：

频带宽度0~20MHz

脉冲上升时间tr≤17.5ns

电压偏转灵敏度1mV/div~5V/div

最大允许输入电压400V

X通道：

扫描速度0.1μs/div~0.5s/div

上述为示波器的基本操作步骤。

CH2的单通道操作方法与CHl类似，进一步的操作方法在附录中逐一讲解。

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，使扫描光迹位于屏幕中央．（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按健，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低时使用。

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轴扫描微调”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。

（二）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，可使输出电压从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。

（1）YB1610函数信号发生器的使用方法

YB1610函数信号发生器具有高稳定性、高线性、低失真和直接可显示输出信号频率和电压的特点，它能产生正弦波、方波、脉冲波、斜波及扫描波。

由5位LED显示输出频率，3位LED显示输出电压，读数方便且精确。

YB1610函数信号发生器的输出频率范围从0.1~10MHz，分为八个频段，每个频段从0.1~×1.0均可连续调节频率。

输出信号幅度连续可调0~20Vpp（1MW）0~10Vpp（50W），并且有—20dB和—40dB的衰减器，输出阻抗50W。

直流偏置连续可调可达+10V（1MW）或+5V（50W，对称度调节可从20%~80%

“TTL/COMS”输出为固定值

扫描波信号输出有线性式和对数式两种。

扫描周期从5s~10ms连续可调，其调制可大100：

1，可覆盖整个音频范围。

扫描信号可输出。

若需外部电压控制调节频率，则可从“VCF”输入。

计数式频率计能显示内部信号频率，也可外测，范围从0.1Hz~10MHz。

闸门时间10s、1、0.1s灵敏度为200mV，分辨力1Hz。

（2）YB1610函数信号发生器的开关功能

该仪器开关功能与说明均于面板布局编号相对应。

（1）电压开关：

将电源线接入，按电源开关，以接通电源。

（2）LED显示窗口：

此窗口指示输出信号的频率，当“外测”开关接入，显示外测信号的频率。

如果超出测量范围，溢出指示灯亮。

（3）频率调节旋钮调节此旋钮改变输出信号频率，微调旋钮可以微调频率。

（4）占空比：

将占空比开关按下，占空比指示灯亮，调节占空比旋钮，可改变波形的占空比。

（5）波形选择开关：

按对应波形的某一键，可选择需要的波形。

（6）衰减开关：

两档开关组合为20dB、40dB、60dB。

（7）频率范围选择开关（并兼频率计闸门开关）：

根据所需要的频率，按其中一键。

（8）计数、复位开关：

按计数键，LED显示开始计数，按复位键，LED显示全位零。

（9）计数/频率端口：

计数、外测频率输入端口。

（10）外测频开关：

此开关按入LED显示外测信号的频率或计数值。

图2—4YB1610函数发生器面板布局图

（11）电平调节：

按如电平调节开关，电平指示灯亮，此时调节电平调节旋钮，可改变直流偏置电平。

（12）幅度调节旋钮：

调节此旋钮可改变输出电压的幅度。

（13）电压输出口：

电压输出由此端口输出。

（14）TTL/COMS输出端口：

由此端口输出TTL/COMS信号。

（15）VCF：

由此端口输入电压控制频率变化。

（16）扫频：

按入扫频开关，电压输出端口为扫频信号，调节频率旋钮，可改变扫频速率，改变线性/对数开关可产生线性扫频和对数扫频。

（17）电压输出指示：

3位LED显示时常电压值，输出接50Ω负载时应将读数除以2。

（18）50Hz正弦波输出端口：

50Hz约2Vpp正弦波由此端口输出。

（19）调频（FM）输入端口：

外调频波由此端口输入。

（20）交流电源220V输入插座

（3）基本使用

YB1610函数信号发生器能产生多种波形信号，如能了解其基本功能及使用方法，则将发挥更大的效用。

1）准备工作

（1）接通电源，计数器显示屏将有数字显示。

（2）将由“输出”（13）输出之信号接到示波器的一个输入通道；由“TTL/COMS”（14）输出之信号接到示波器的另一输入通道。

（3）按进“波形选择”（5）中三角波、方波、正弦波中的任一按钮。

（4）改变频段开关（7）中的1~10M的八个按键，并调整“频率调节”（3）及“幅度”（12），则显示屏上的指示值发生变化，同时示波器上显示波形的频率及幅度也随之发生变化。

（5）以上检查无误，仪器即可使用。

2）三角波、方波、正弦波的产生

（1）接通电源。

（2）按进“波形选择”（5）中三角波、方波或正弦波中的某一个键。

（3）按进频段开关（7）中的某一键（例如10k），旋转“频率调节”（3）“粗调”和“细调”，使显示屏显示频率约10000Hz。

（4）把“输出”（13）输出的信号接到示波器，则示波器应有相应输出的三角波、方波或正弦波波形显示。

观察所测频率是否与显示屏的数值一致。

（5）旋转“频率调节”（3）“粗调”从最大到最小。

频率应有10倍以上的变化。

（6）旋动“幅度”示波器波形可从1Vpp变到20Vpp。

按下“衰减”任一键，输出则应相应衰减。

（7）打开“电平”开关，顺时针旋转旋钮（11）波形上移，逆时针旋转波形下移，波形移动应有±10V以上的变化量（示波器输入耦合方式应置于DC）。

3）脉冲波、斜波的产生

（1）脉冲波：

在输出方波的基础上，打开占空比开关，调节占空比旋钮（4），在示波器上观察到的脉冲波低电平与高电平的时间比例将发生变化。

（2）斜波：

在三角波的基础上，同样调节占空比旋钮（4），斜波的上升时间及下降时间发生变化。

4）扫描输出

（1）按进扫频开关，电压输出端口输出信号为扫频信号，调节速率旋钮，可改变扫频速率。

（2）改变线性/对数开关可产生线性扫频和对数扫频。

5）外测频率

（1）“外”按进外来被测信号由“计数/频率”（9）输入时，可测外来信号频率，由显示屏显示。

（2）输入信号大于10Vpp，应按进—20dB衰减器。

（3）其他旋钮及开关不影响外测频率的工作。

（三）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。

YB2172型交流毫伏表的使用

YB2172型交流毫伏表是测量正弦信号的有效值的比较理想的仪器，在电子测量领域中得到广泛的应用。

交流毫伏表属于放大—检波式电压表，它具有灵敏度高、工作频率范围宽等优点。

为了使用的需要，表面用正弦电压有效值刻度，因此，只有当测量正弦电压有效值时读数才是正确的。

（1）YB2172交流毫伏表主要技术指标：

测量电压范围：

1mV~300V

测量电平范围：

—60dB~+50dB

工作频率范围：

20Hz~200kHz

输入阻抗：

10MW（f=1kHz）

（2）YB2172交流毫伏表使用注意事项：

1接通电源后首先预热以保持工作稳定。

2进行电调零。

将输入电缆短路，进行机械调零。

3测量前应将“测量范围”置于适当档。

若测量未知量电压，则应将“测量范围”旋钮置于大量程档，再逐步减小量程至适当位置。

表的指针以到2/3至满量程范围为宜。

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4、数字万用表、机械万用表

四、实验内容

1、熟悉双踪示波器的原理框图及主要开关、旋钮的作用。

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2－1。

测量示波器校正信号的幅度和频率，并在直角坐标上绘出波形。

数据记录于表2－1。

B．校准“校正信号”频率

将“扫描微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表2—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。

通过扫描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“扫描扩展”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，记入下表2－1。

表2－1

校正信号

V/div